CN115247039B - 一种耐候性好的快干卷烟热熔胶及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热熔胶技术领域，尤其涉及IPC C09J7领域，更具体地，涉及一种耐候性好的快干卷烟热熔胶及其制备工艺。所述耐候性好的快干卷烟热熔胶，按重量份计，制备原料包括：聚烯烃类化合物20‑40份、氢化碳氢树脂30‑45份、减黏剂5‑20份、自由基清除剂0.05‑0.5份。制备出的耐候性好的快干卷烟热熔胶粘性好且环保、开放时间短、耐候性好、熔融粘度适合大批量生产，尤其适用于卷烟搭口胶、卷烟接嘴胶、卷烟烟盒包装胶、卷烟滤棒中线胶等卷烟用热熔胶。
Description
技术领域
本发明涉及热熔胶技术领域，尤其涉及IPC C09J7领域，更具体地，涉及一种耐候性好的快干卷烟热熔胶及其制备工艺。
背景技术
目前国内传统的卷烟制造工艺，大多数用水基胶，水基胶干燥速度慢，影响生产产量，近年来不少卷烟厂部分采用快干的EVA热熔胶，但是EVA热熔胶其耐高低温性能和耐老化性能差，容易发生黄变，且长时间使用时，胶在胶槽内容易碳化，导致积碳堵塞喷枪，影响生产进度还会造成一定量的经济损失，且其干燥速度还是相对慢，跟不上卷烟胶的高速生产工艺，降低生产效率。
现有技术中，申请公布号为CN112760062A的专利申请文件，公开了一种环保型烟用聚烯烃热熔胶及其制备方法，通过选用：POP树脂、改性树脂、改性剂、增粘树脂和自由基清除剂作为原料，制备了环保、低密度、开放时间短的热熔胶，但是主要为烟盒封口和封箱用，其熔融粘度较高且软化点低，其稳定性差且不适合与卷烟的高速生产工艺。
申请公布号为CN108977139A的专利申请文件，公开了一种卷烟胶的制备方法，通过加入改性醋酯纤维、添加剂和交联剂，提高了卷烟胶的初粘力，但是其耐高低温性格能查，且干燥速度慢。
因此，需要开发一款粘性好且环保、开放时间短、耐候性好、熔融粘度适合大批量生产的卷烟热熔胶。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面，提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，按重量份计，制备原料包括：聚烯烃类化合物20-40份、氢化碳氢树脂30-45份、减黏剂5-20份、自由基清除剂0.05-0.5份。
优选的，所述聚烯烃类化合物为聚丙烯、聚烯烃弹性体、聚乙烯、非晶态α-烯烃共聚物、聚异丁烯中的一种或多种；进一步优选的，为聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物。
优选的，所述聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为(0.5-5)：1；进一步优选的，为2:1。
优选的，所述聚烯烃弹性体包括第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体。
优选的，所述第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为1：(1-5)；进一步优选的，为2:3。
优选的，所述第一聚烯烃弹性体的DSC熔点为60-75℃，190℃下熔融指数为800-1200g/10min；进一步优选的，所述第一聚烯烃弹性体的DSC熔点为68℃，190℃下熔融指数为1000g/10min。
在一些优选的方案中，所述第一聚烯烃弹性体可为市售，例如供应商美国陶氏化学公司生产的Affinity GA1900POP。
优选的，所述第二聚烯烃弹性体的玻璃化转变温度为-60～-50℃，177℃下布氏粘度为15000-20000cps；进一步优选的，所述第二聚烯烃弹性体的玻璃化转变温度为-57℃，177℃下布氏粘度为17000cps。
目前市面上传统的EVA卷烟热熔胶耐高、低温性能差，粘接强度低，随着季节的变化会出现开胶、开裂的现象，且开放时间长，不能适应卷烟胶的高速生产。申请人发现，选用DSC熔点为60-75℃，190℃下熔融指数为800-1200g/10min的第一聚烯烃弹性体，能够适用于高速卷烟胶。这可能是由于卷烟胶一般是采用高速喷涂的方式，选用的第一聚烯烃弹性体熔融指数高，熔点较低，其高温下流动性能好，且与卷烟基材的浸润性较高，适合卷烟胶的高速生产。但是其粘度较低，不能满足卷烟胶的粘度要求。申请人意外发现，选用玻璃化转变温度为-60～-50℃，177℃下布氏粘度为15000-20000cps的第二聚烯烃弹性体与第一聚烯烃弹性体复配使用，且第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为1：(1-5)时，制备出的卷烟热熔胶不仅适用于卷烟胶的高速生产，且在与基体浸润性好的同时，还具有一定的粘接强度，还能缩短固化时间，但是其耐候性，尤其是耐高温性较差。
在一些优选的方案中，所述第二聚烯烃弹性体可为市售，例如供应商美国陶氏化学公司生产的Affinity GA 1950POP。
优选的，所述非晶态α-烯烃共聚物的软化点为100-130℃，开放时间为40-90s；进一步优选的，所述非晶态α-烯烃共聚物的软化点为106℃，开放时间为55s。
申请人意外发现，选用软化点为100-130℃，开放时间为40-90s的非晶态α-烯烃共聚物与聚烯烃弹性体共同作为聚烯烃类化合物应用于卷烟热熔胶，不仅能够提高卷烟热熔胶的粘接强度，还能提高卷烟热熔胶的耐高温性。这可能是由于非晶态α-烯烃共聚物呈现一种无规则的排列形态，能与结晶性聚烯烃弹性体协同作用，从而提高卷烟热熔胶的粘接强度，此外，高软化点的非晶态α-烯烃共聚物还能提高卷烟热熔胶的耐高温性和耐老化性，但是其加入量过多会影响卷烟热熔胶的固化时间。当聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为(0.5-5)：1时，非晶态α-烯烃共聚物的加入不仅不会影响卷烟热熔胶的固化时间，还能够提高卷烟热熔胶的耐高温性和耐老化性，但是提高程度有限。
在一些优选的方案中，所述非晶态α-烯烃共聚物可为市售，例如供应商德国赢创德固赛公司生产的VESTOPLAST 708。
优选的，所述耐候性好的快干卷烟热熔胶，按重量份计，其制备原料还包括：茂金属聚乙烯1-5份。
优选的，所述茂金属聚乙烯的密度为0.8-1.0g/cm3，在190℃下的熔融指数为0.1-2g/10min；进一步优选的，所述茂金属聚乙烯的密度为0.918g/cm3，在190℃下的熔融指数为1.0g/10min。
在一些优选的方案中，所述茂金属聚乙烯可为市售，例如供应商埃克森化学公司生产的1018MA。
优选的，所述氢化碳氢树脂包括第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂。
优选的，所述第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂的重量比为(1-2)：(1-2)；进一步优选的，为2:3。
优选的，所述聚烯烃类化合物与氢化石油树脂的重量比为(0.5-3)：1；进一步优选的，为3:4。
优选的，所述第一氢化碳氢树脂的软化点为85-115℃，色泽＜5；进一步优选的，所述第一氢化碳氢树脂的软化点为100℃，色泽＜1。
在一些优选的方案中，所述第一氢化碳氢树脂可为市售，例如供应商美国伊士曼化学公司生产的C-100W。
优选的，所述第二氢化碳氢树脂在160℃下的熔体粘度为600-1000mPa·s，玻璃化转变温度为40-60℃；进一步优选的，所述第二氢化碳氢树脂在160℃下的熔体粘度为800mPa·s，玻璃化转变温度为52℃。
在一些优选的方案中，所述第二氢化碳氢树脂可为市售，例如供应商埃克森美孚化工生产的EscorezTM 5400。
在一些优选的方案中，选用软化点为85-115℃，色泽＜5的第一氢化碳氢树脂能够在提高卷烟热熔胶的粘接强度的同时，提高卷烟热熔胶的耐高温性。这可能是由于氢化碳氢树脂与聚烯烃类化合物的相溶性好，能够降低卷烟热熔胶的熔融粘度，从而提高了卷烟热熔胶与卷烟材料的润湿性和初粘性，从而提高了胶接强度，软化点较高且色泽低的第一氢化碳氢树脂的加入还能够提升卷烟热熔胶的耐高温性和美观性，但是其粘度太低，只使用第一氢化碳氢树脂不能对卷烟热熔胶的胶接强度有较大的改善。申请人意外发现，选用在160℃下的熔体粘度为600-1000mPa·s，玻璃化转变温度为40-60℃的第二碳氢树脂与第一碳氢树脂复配，够在提高卷烟热熔胶的耐高温性的同时，提高卷烟热熔胶与卷烟材料的胶接强度，而且还能降低成本。但是其加入量过多会使得胶层内聚力下降，从而导致胶层变脆开裂，当聚烯烃类化合物与氢化石油树脂的重量比为(0.5-3)：1时，氢化石油树脂的加入能够在增加流动性提高胶接面的湿润性和初粘性的同时，还能提高卷烟热熔胶的耐高温性，并且还能节约成本，具有高的经济效益。
优选的，所述减黏剂为石蜡、硫酸羟胺、微晶蜡、白油、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、环己醇、沙索蜡、矿物油、聚乙烯蜡中的一种或多种；进一步优选的，为聚乙烯蜡和微晶蜡。
优选的，所述聚乙烯蜡和微晶蜡的重量比为(1-5)：1；进一步优选的，为4:3。
优选的，所述聚乙烯蜡的相对分子质量为3000-4000，熔点为105-130℃；进一步优选的，所述聚乙烯蜡的相对分子质量为3500，熔点为115℃。
在一些优选的方案中，所述聚乙烯蜡可为市售，例如供应商青岛中塑高新材料有限公司生产的Q-111。
优选的，所述微晶蜡在100℃下的粘度为1-10mm2/s，25℃下的针入度为0.1-1.5dmm；进一步优选的，所述微晶蜡在100℃下的粘度为4-6mm2/s，25℃下的针入度为0.88dmm。
在一些优选的方案中，所述微晶蜡可为市售，例如供应商青岛中塑高新材料有限公司生产的M-70。
申请人发现，在体系中加入相对分子质量为3000-4000、熔点为105-130℃聚乙烯蜡不仅能够提高卷烟热熔胶的耐高温性，还能够调节体系的熔融粘度和固化时间。这可能是聚乙烯蜡与聚烯烃类化合物的相容性好，通过用量的变化可以对聚烯烃类化合物的熔融粘度和开放时间有一定的调节作用，一方面使得其适用于卷烟热熔胶的用胶方式，另一方面能够提高卷烟热熔胶的软化点，从而提高其耐高温性能，但是在低温下卷烟热熔胶的性能仍没有大的改善。申请人意外发现，加入100℃下的粘度为1-10mm2/s，25℃下的针入度为0.1-1.5dmm的微晶蜡，制得的卷烟热熔胶不仅耐高温性能好，还具有良好的耐低温稳定性。这可能是由于微晶蜡其分子结晶度低且存在无定型区，因此具有较优的耐低温性，但是其单独使用粘度太低，会影响卷烟热熔胶的粘接强度。当聚乙烯蜡和微晶蜡的重量比为(1-5)：1时，制得的热熔胶的熔融粘度和固化时间适合用于卷烟热熔胶的施胶工艺，且聚乙烯蜡和微晶蜡复配使用使得卷烟热熔胶在高温和低温下稳定性都很好，长时间使用也不会出现碳化导致积碳从而堵塞喷枪的现象。
优选的，所述自由基清除剂的主要成分为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1,3,5-三甲基,N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种；进一步优选的，为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
在一些优选的方案中，所述自由基清除剂可为市售，例如供应商天津利安隆新材料股份有限公司生产的1010。
本发明第二方面提供了一种如上所述的种耐候性好的快干卷烟热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
将减黏剂和自由基清除剂在120-150℃搅拌10-15min后，加入非晶态α-烯烃共聚物，并升温至150-170℃后，搅拌12-18min，之后加入聚烯烃弹性体、茂金属聚乙烯和加氢碳氢树脂，并降温至110-140℃，恒温搅拌至溶液均一无气泡后，即得。
有益效果：
1、通过选用玻璃化转变温度为-60～-50℃，177℃下布氏粘度为15000-20000cps的第二聚烯烃弹性体与DSC熔点为60-75℃，190℃下熔融指数为800-1200g/10min的第一聚烯烃弹性体复配使用，且第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为1：(1-5)时，制备出的卷烟热熔胶不仅适用于卷烟胶的高速生产，且在与基体浸润性好的同时，还能缩短固化时间。
2、通过选用软化点为100-130℃，开放时间为40-90s的非晶态α-烯烃共聚物，且聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为(0.5-5)：1时，非晶态α-烯烃共聚物的加入不仅不会影响卷烟热熔胶的固化时间，还能够提高卷烟热熔胶的耐高温性和耐老化性。
3、通过选用软化点为85-115℃，色泽＜5的第一氢化碳氢树脂和160℃下的熔体粘度为600-1000mPa·s，玻璃化转变温度为40-60℃的第二碳氢树脂复配，能够在增加流动性提高胶接面的湿润性和初粘性的同时，还能提高卷烟热熔胶的耐高温性，并且还能节约成本，具有高的经济效益。
4、通过选用重量比为(1-5)：1的聚乙烯蜡和微晶蜡，制得的热熔胶的熔融粘度和固化时间适合用于卷烟热熔胶的施胶工艺，且聚乙烯蜡和微晶蜡复配使用使得卷烟热熔胶在高温和低温下稳定性都很好，长时间使用也不会出现碳化导致积碳从而堵塞喷枪的现象。
5、本发明制得的耐候性好的快干卷烟热熔胶不仅适用于卷烟搭口胶、卷烟接嘴胶、卷烟烟盒包装胶、卷烟滤棒中线胶等卷烟用热熔胶，还适用于食品饮料盒、吸管贴附、纺织品、纸箱封箱、信封、无纺布等领域。
具体实施方式
实施例
实施例1
实施例1提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，按重量份计，制备原料包括：聚烯烃类化合物30份、氢化碳氢树脂40份、减黏剂10份、自由基清除剂0.1份。
所述聚烯烃类化合物为聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物。
所述聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为2:1。
所述聚烯烃弹性体包括第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体。
所述第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为2:3。
所述第一聚烯烃弹性体的DSC熔点为68℃，190℃下熔融指数为1000g/10min。
所述第一聚烯烃弹性体购买自供应商美国陶氏化学公司生产的Affinity GA1900POP。
所述第二聚烯烃弹性体的玻璃化转变温度为-57℃，177℃下布氏粘度为17000cps。
所述第二聚烯烃弹性体购买自供应商美国陶氏化学公司生产的Affinity GA1950POP。
所述非晶态α-烯烃共聚物的软化点为106℃，开放时间为55s。
所述非晶态α-烯烃共聚物购买自供应商德国赢创德固赛公司生产的VESTOPLAST708。
所述耐候性好的快干卷烟热熔胶，按重量份计，其制备原料还包括：茂金属聚乙烯3份。
所述茂金属聚乙烯的密度为0.918g/cm3，在190℃下的熔融指数为1.0g/10min。
所述茂金属聚乙烯购买自供应商埃克森化学公司生产的1018MA。
所述氢化碳氢树脂包括第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂。
所述第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂的重量比为2:3。
所述第一氢化碳氢树脂的软化点为100℃，色泽＜1。
所述第一氢化碳氢树脂购买自供应商美国伊士曼化学公司生产的C-100W。
所述第二氢化碳氢树脂在160℃下的熔体粘度为800mPa·s，玻璃化转变温度为52℃。
所述第二氢化碳氢树脂购买自供应商埃克森美孚化工生产的EscorezTM 5400。
所述减黏剂为聚乙烯蜡和微晶蜡。
所述聚乙烯蜡和微晶蜡的重量比为4:3。
所述聚乙烯蜡的相对分子质量为3500，熔点为115℃。
所述聚乙烯蜡购买自供应商青岛中塑高新材料有限公司生产的Q-111。
所述微晶蜡在100℃下的粘度为4-6mm2/s，25℃下的针入度为0.88dmm。
所述微晶蜡购买自供应商青岛中塑高新材料有限公司生产的M-70。
所述自由基清除剂的主要成分为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
所述自由基清除剂购买自供应商天津利安隆新材料股份有限公司生产的1010。
本发明第二方面提供了一种如上所述的种耐候性好的快干卷烟热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
将减黏剂和自由基清除剂在130℃搅拌12min后，加入非晶态α-烯烃共聚物，并升温至155℃后，搅拌15min，之后加入茂金属聚乙烯、聚烯烃弹性体和加氢碳氢树脂，并降温至130℃，恒温搅拌至溶液均一无气泡后，即得。
实施例2
实施例2提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，具体实施方式同实施例1，不同点在于：第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为2：1。
实施例3
实施例3提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为1：3。
实施例4
实施例4提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，具体实施方式同实施例1，不同点在于：聚烯烃类化合物20份、氢化碳氢树脂50份。
实施例5
实施例5提供了一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述聚乙烯蜡和微晶蜡的重量比为1：2。
性能测试方法
1、卫生指标
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，采用国标YCT 316-2009测定其中砷和铅的浓度，结果记入表1。
2、熔融粘度
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，按照HG/T 3660-1999测定其熔融粘度，结果记入表1。
3、软化点
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，按照GB/T 15332测定其软化点，结果记入表1。
4、开放时间
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，采用HG/T 3716-2003测定其开放时间，结果记入表1。
5、耐候性
高温稳定性：
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，参考国标GB/T 16988-1997测定其在200℃下的高温稳定性，将热熔胶放入不锈钢容器中，在200℃下恒温48h后，观察试件情况。
低温稳定性：
对实施例1-5所制备的耐候性好的快干卷烟热熔胶，参考国标GB/T 16988-1997测定其在-20℃下的低温稳定性，将热熔胶放入不锈钢容器中，在-20℃下恒温48h后，观察试件情况。
表1
Claims (5)
1.一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：聚烯烃类化合物20-40份、氢化碳氢树脂30-45份、减黏剂5-20份、自由基清除剂0.05-0.5份；
所述聚烯烃类化合物为聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物；所述聚烯烃弹性体和非晶态α-烯烃共聚物的重量比为(0.5-5)：1；
所述聚烯烃弹性体包括第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体，所述第一聚烯烃弹性体和第二聚烯烃弹性体的重量比为1：(1-5)；
所述第一聚烯烃弹性体的DSC熔点为60-75℃，190℃下熔融指数为800-1200g/10min；所述第二聚烯烃弹性体的玻璃化转变温度为-60～-50℃，177℃下布氏粘度为15000-20000cps；
所述聚烯烃类化合物与氢化碳氢树脂的重量比为(0.5-3)：1；
所述减黏剂为聚乙烯蜡和微晶蜡，所述聚乙烯蜡和微晶蜡的重量比为(1-5)：1。
2.根据权利要求1所述的一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，其特征在于，所述氢化碳氢树脂包括第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂。
3.根据权利要求2所述的一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，其特征在于，所述第一氢化碳氢树脂和第二氢化碳氢树脂的重量比为(1-2)：(1-2)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐候性好的快干卷烟热熔胶，其特征在于，所述自由基清除剂的主要成分为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1,3,5-三甲基,N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的一种耐候性好的快干卷烟热熔胶的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将减黏剂和自由基清除剂在120-150℃搅拌10-15min后，加入聚烯烃类化合物和加氢碳氢树脂，恒温搅拌至溶液均一无气泡后，即得。
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