CN115074040A - 一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法 - Google Patents

一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：按重量份称取天然植物纤维原料10‑20份，溶剂10‑40份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为120‑140℃，时间1‑2h，得到天然植物纤维；再按重量份称取离子液体40‑80份，将离子液体加热至100‑110℃，然后加入天然植物纤维，加热至115℃保温溶解1‑3h，得到纤维素离子液体；然后将纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为30‑50℃下干燥处理2‑5h，得到基材层；最后在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。本发明方法得到的植物纤维素膜封箱胶能改善现有的制得的生物降解封箱胶带，存在耐热性、韧性不强的问题。

Description

一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法
技术领域
本发明涉及的是封箱胶带技术领域，属于C09J7/25，尤其涉及一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法。
背景技术
封箱胶带主要用于封箱固定、封缺及捆扎等，在日常的生产生活中随处可见。封箱胶带一般包括离型层、基材薄膜和胶粘层。通常使用的封箱胶基材是由普通塑料BOPP(聚丙烯薄膜)制成，由于其拉伸分子定向，所以这种薄膜的物理稳定性、机械强度、气密性较好，透明度和光泽度较高，坚韧耐磨，但是制备工艺繁琐，并且不降解，对环境造成很大的污染。
鉴于上述问题的存在，现有技术(CN201910502221.1)公开了一种生物降解封箱胶带制备方法及生物降解封箱胶带，将基材层进行横向拉伸，然后在其上表面涂布离型剂，再进行纵向拉伸，离型剂固化形成离型层，离型层与基材层形成复合层，最后在复合层的下表面涂布胶粘剂形成胶粘层，其中基材层为改性PLA薄膜，得到的封箱胶带具有对环境友好、可降解等优点，然而这种方法制得的封箱胶耐热性、韧性不强。
发明内容
为解决现有的制得的生物降解封箱胶带，存在耐热性、韧性不强的问题，本发明提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料10-20份，溶剂10-40份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为120-140℃，时间1-2h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体40-80份，将离子液体加热到100-110℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解1-3h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为30-50℃下干燥处理2-5h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
其中：
所述溶剂为酸水溶液与盐水溶液的混合物；优选的，所述酸水溶液为质量浓度30-50％的醋酸水溶液，所述盐水溶液为质量浓度50-70％的亚硫酸盐水溶液；溶剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：称取30-50g醋酸加入100g水中，混合均匀，得到醋酸水溶液；
步骤2：称取50-70g亚硫酸盐加入100g水中，混合均匀，得到亚硫酸盐水溶液；
步骤3：将醋酸水溶液和亚硫酸盐水溶液按重量比1：1-3混合均匀，即得。
其中，亚硫酸盐为Na2SO3、K2SO3的混合物，Na2SO3与K2SO3的重量比为1:1-2。
所述离子液体选自AMIMCL(氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑)和[BMIM]CL(氯化1-丁基-3-甲基咪唑)中的至少一种；优选的，所述离子液体为AMIMCL和[BMIM]CL的混合物；其中，AMIMCL和[BMIM]CL的体积百分比为4：1。
所述离剂的原料包括醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯；优选的，所述醇为聚乙烯醇。
离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇5-10份，水80-90份，二氧化钛1-10份，水性聚氨酯1-10份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至80-90℃，时间为20-40min，搅拌均匀，即得。
所述聚乙烯醇的聚合度为1300-1700，优选的，聚乙烯醇为聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的混合物；进一步优选的，聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的重量份比为1：1-3。
所述压敏胶为丙烯酸酯压敏胶，优选的，所述丙烯酸酯压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶；进一步优选的，水性丙烯酸酯压敏胶包括以下重量份原料：丙烯酸酯20份、溶剂45份、引发剂0.3份，将原料混合均匀，即得水性丙烯酸酯压敏胶。其中，丙烯酸酯为含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯的混合物，含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯按重量比2-3：1复配，含羧基的丙烯酸酯为羧基聚乙二醇丙烯酸酯，含环氧基的丙烯酸酯为环氧丙基双酚芴丙烯酸酯；溶剂为丙酮、甲酸乙酯和甲苯的混合物，丙酮、甲酸乙酯和甲苯按重量比1：1：1复配；引发剂为偶氮二异丁腈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)加热温度过低，不能很好地溶解天然植物纤维原料，加热温度过高，会破坏纤维素，降低纤维素的利用率。本发明将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为120-140℃，时间1-2h，有利于加速溶解过程，更好的得到天然植物纤维。
(2)本发明加入醋酸水溶液与亚硫酸盐水溶液混合的溶剂，醋酸中的醋酸根离子，有一定的腐蚀性，能溶解纤维，亚硫酸盐为Na2SO3、K2SO3的混合物，Na2SO3、K2SO3可使木质素发生磺化反应，低质量浓度醋酸作为弱酸，与亚硫酸盐水溶液混合，不仅够起到溶解木质素和半纤维素的作用，而且对环境污染较小。
(3)本发明加入的离子液体为AMIMCL和[BMIM]CL的混合物，AMIMCL和[BMIM]CL都是含Cl-的氯盐，与纤维素混合后，能破坏纤维素的氢键，并且AMIMCL的溶解能力较高，尤其当温度大于100℃时，其溶解能力优于其他离子液体；[BMIM]CL在溶解纤维时不会破坏其性能。因此，当AMIMCL和[BMIM]CL的体积百分比为4：1时，不仅能更快的溶解纤维素，又保留其原有的性能，对环境没有污染。
(4)本发明中离剂的原料包括聚乙烯醇，其中聚乙烯醇的聚合度越大，耐溶剂性越好，但是机械性能会变差，聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇混合，能更好的提升离型剂的韧性，并且制得的离型剂可降解。
(5)本发明中压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶，由含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯复配，羧酸基团和环氧基团可以发生交联，能提高压敏胶的交联度，更好的提高其耐热性和韧性。
具体实施方式
如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
实施例1提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料10份，溶剂10份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为120℃，时间1h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体40份，将离子液体加热到100℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解1h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为30℃下干燥处理2h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
所述天然植物纤维原料为小麦秸秆，购买于正阳县新天地草业有限公司。
所述溶剂为质量浓度30％的醋酸水溶液，质量浓度70％的亚硫酸盐水溶液的混合物；溶剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：称取30g醋酸加入100g水中，混合均匀，得到醋酸水溶液；
步骤2：称取70g亚硫酸盐加入100g水中，混合均匀，得到亚硫酸盐水溶液；
步骤3：将醋酸水溶液和亚硫酸盐水溶液按重量比1：1混合均匀，即得。
其中，亚硫酸盐为Na2SO3、K2SO3的混合物，Na2SO3与K2SO3的重量比为1:1。
醋酸的CAS号为64-19-7，Na2SO3的CAS号为7757-83-7，K2SO3的CAS号为10117-38-1。
所述离子液体为AMIMCL和[BMIM]CL的混合物；其中，AMIMCL和[BMIM]CL的体积百分比为4：1。AMIMCL的CAS号为65039-10-3，[BMIM]CL的CAS号为79917-90-1。
所述离剂的原料包括聚乙烯醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯。
离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇5份，水90份，二氧化钛1份，水性聚氨酯1份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至80℃，时间为20min，搅拌均匀，即得。
所述聚乙烯醇为聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的混合物，其中聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的重量份比为1：1。聚合度1300的聚乙烯醇购买于上海申睦新材料有限公司，牌号为1399；聚合度1700的聚乙烯醇购买于山东力昂新材料科技有限公司，牌号为LA-60。
所述二氧化钛为锐钛型二氧化钛，CAS号为13463-67-7，购买于石家庄匠凯新材料科技有限公司。
所述水性聚氨酯购买于潍坊光正防水材料有限公司。
所述压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶，水性丙烯酸酯压敏胶包括以下重量份原料：丙烯酸酯20份、溶剂45份、引发剂0.3份，将原料混合均匀，即得水性丙烯酸酯压敏胶。其中，丙烯酸酯为含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯的混合物，含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯按重量比2：1复配，含羧基的丙烯酸酯为羧基聚乙二醇丙烯酸酯，购买于广州市碳水科技有限公司，含环氧基的丙烯酸酯为环氧丙基双酚芴丙烯酸酯购买于海南兴胜发化工科技有限公司，CAS号为143182-97-2；溶剂为丙酮、甲酸乙酯和甲苯的混合物，丙酮、甲酸乙酯和甲苯按重量比1：1：1复配，丙酮的CAS号为67-64-1，甲酸乙酯的CAS号为109-94-4，甲苯的CAS号为108-88-3；引发剂为偶氮二异丁腈，CAS号为78-67-1，购买于济南汇锦川商贸有限公司。
实施例2
实施例2提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料20份，溶剂40份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为140℃，时间2h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体80份，将离子液体加热到110℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解3h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为50℃下干燥处理5h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
所述溶剂为质量浓度50％的醋酸水溶液，质量浓度50％的亚硫酸盐水溶液的混合物；溶剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：称取50g醋酸加入100g水中，混合均匀，得到醋酸水溶液；
步骤2：称取50g亚硫酸盐加入100g水中，混合均匀，得到亚硫酸盐水溶液；
步骤3：将醋酸水溶液和亚硫酸盐水溶液按重量比1：3混合均匀，即得。
其中，亚硫酸盐为Na2SO3、K2SO3的混合物，Na2SO3与K2SO3的重量比为1:2。
所述离剂的原料包括聚乙烯醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯。
离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇10份，水80份，二氧化钛10份，水性聚氨酯10份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至90℃，时间为40min，搅拌均匀，即得。
所述聚乙烯醇为聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的混合物，其中聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的重量份比为1：3。
所述压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶，水性丙烯酸酯压敏胶包括以下重量份原料：丙烯酸酯20份、溶剂45份、引发剂0.3份，将原料混合均匀，即得水性丙烯酸酯压敏胶。其中，丙烯酸酯为含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯的混合物，含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯按重量比3：1复配。
其他条件同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料30份，溶剂30份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为130℃，时间1.5h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体60份，将离子液体加热到105℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解2h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为40℃下干燥处理4h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
所述溶剂为质量浓度40％的醋酸水溶液，质量浓度60％的亚硫酸盐水溶液的混合物；溶剂的制备方法包括：
步骤1：称取40g醋酸加入100g水中，混合均匀，得到醋酸水溶液；
步骤2：称取60g亚硫酸盐加入100g水中，混合均匀，得到亚硫酸盐水溶液；
步骤3：将醋酸水溶液和亚硫酸盐水溶液按重量比1：2混合均匀，即得。
其中，亚硫酸盐为Na2SO3、K2SO3的混合物，Na2SO3与K2SO3的重量比为1:1.5。
所述离剂的原料包括聚乙烯醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯。
离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇8份，水85份，二氧化钛5份，水性聚氨酯5份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至85℃，时间为30min，搅拌均匀，即得。
所述聚乙烯醇为聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的混合物，其中聚合度1300的聚乙烯醇和聚合度1700的聚乙烯醇的重量份比为1：2。
所述压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶，水性丙烯酸酯压敏胶包括以下重量份原料：丙烯酸酯20份、溶剂45份、引发剂0.3份，将原料混合均匀，即得水性丙烯酸酯压敏胶。其中，丙烯酸酯为含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯的混合物，含羧基的丙烯酸酯和含环氧基的丙烯酸酯按重量比2.5：1复配。
其他条件同实施例1。
对比例1
对比例1提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料30份，溶剂30份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为130℃，时间1.5h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体60份，将离子液体加热到105℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解2h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为40℃下干燥处理4h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
与实施例3不同的是，所述溶剂为浓硫酸，购买于大庆市信天润化工科技有限公司。
其他条件同实施例3。
对比例2
对比例2提供了一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料30份，溶剂30份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为130℃，时间1.5h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体60份，将离子液体加热到105℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解2h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为40℃下干燥处理4h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
所述离剂的原料包括聚乙烯醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯。
离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇8份，水85份，二氧化钛5份，水性聚氨酯5份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至85℃，时间为30min，搅拌均匀，即得。
所述聚乙烯醇为聚合度2400的聚乙烯醇，购买于河南万山新材料科技有限公司。
其他条件同实施例3。
性能测试
(1)耐热性：将实施例1-3和对比例1、2分别取20cm*10mm的胶带，放入800mL的蒸馏水中，容器均为1L的玻璃烧杯，以100转/min的磁子进行搅拌，观察胶带在70℃水温下，20min之内是否破碎，不会破碎则耐热性为优异，破碎则耐热性为较差。
耐热性
实施例1 优异
实施例2 优异
实施例3 优异
对比例1 较差
对比例2 较差

Claims (10)

1.一种植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.按重量份称取天然植物纤维原料10-20份，溶剂10-40份，将天然植物纤维原料加入溶剂中，加热温度为120-140℃，时间1-2h，得到天然植物纤维；
步骤2.按重量份称取离子液体40-80份，将离子液体加热到100-110℃，然后加入步骤1得到的天然植物纤维，加热至115℃保温溶解1-3h，得到纤维素离子液体；
步骤3.将步骤2得到的纤维素离子液体置于玻璃板上，通过涂布机涂布制膜，在温度为30-50℃下干燥处理2-5h，得到基材层；
步骤4.在基材层上涂覆离剂和压敏胶，即得。
2.根据权利要求1所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述溶剂为酸水溶液与盐水溶液的混合物。
3.根据权利要求2所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述酸水溶液为质量浓度30-50％的醋酸水溶液，所述盐水溶液为质量浓度50-70％的亚硫酸盐水溶液。
4.根据权利要求1所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述离子液体选自AMIMCL和[BMIM]CL中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述离剂的原料包括醇、水、二氧化钛、水性聚氨酯。
6.根据权利要求5所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述醇为聚乙烯醇。
7.根据权利要求5所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述离剂的制备方法包括以下步骤：
步骤S1：按重量份称取聚乙烯醇5-10份，水80-90份，二氧化钛1-10份，水性聚氨酯1-10份；
步骤S2：将聚乙烯醇、二氧化钛、水性聚氨酯放入水中，加热至80-90℃，时间为20-40min，搅拌均匀，即得。
8.根据权利要求6或7所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1300-1700。
9.根据权利要求1所述的植物纤维素膜封箱胶的制备方法，其特征在于，所述压敏胶为丙烯酸酯压敏胶。
10.一种由权利要求1-9任一项制备方法得到的植物纤维素膜封箱胶。
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