CN1194061C - 水乳型纳米纸塑粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种乳液型纸塑粘合剂及其制备方法。本粘合剂的成分组成(重量百分比)为：乳液基料40-70，乳液增粘剂25-50，纳米无机粉末材料5-15；乳液基料的组成(重量比)为：丙烯酸丁酯25-60，醋酸乙烯酯20- 50，丙烯酸0-10，丙烯酸羟丙酯5-15，PVA2-8，过硫酸铵0.8-3.2，乳化剂OP-10 0.3-3、十二烷基硫酸钠0.3-3，水80-207。本粘合剂无毒，具有优异的低温性能、耐热性、粘附性、耐水性、初粘性、干燥性能，解决了现有水乳型纸塑粘合剂初粘性差、干燥时间长、耐高温性能差等问题，可用于聚丙烯、聚酯膜、聚氯乙烯等与纸质印刷品，包括彩色包装盒、手挽袋、文具及工艺品等的粘合。
Description
技术领域
本发明涉及一种无毒的综合性能优异的乳液型纳米纸塑粘合剂及其制备方法。
背景技术
纸塑粘合剂广泛应用于印刷包装行业，如包装盒、手挽袋、文具及工艺品的粘合等。目前，市场上已有的纸塑类粘合剂主要有两大类型：一类是溶剂型(主要以甲苯为溶液)，另一类为水乳型(乳液型)。溶剂型粘合剂以SBS胶和EVA胶为主，其中SBS胶抗冻性好，抗冲压性好，但存在耐老化性差，粘接力下降较快，耐高温性能差等缺点。EVA胶耐老化性、亲油墨性优良，主要缺点是抗冻性、抗冲压性、耐高温性差。同时，由于溶剂型粘合剂主要含有大量溶剂(如甲苯、汽油、乙酸乙酯等)，在使用过程中挥发进入空气中，造成严重污染和毒害，且易燃易爆。所以溶剂型纸塑粘合剂已逐渐被水乳型粘合剂所代替。水乳型纸塑粘合剂以安全无毒而受到青睐，特别是聚醋酸乙烯酯类水乳型粘合剂，但其不足之处是耐水性、耐湿性、耐高低温性能、初粘性及粘接力差，还有以丙烯酸酯作为聚合单体而制得的水乳型粘合剂，虽然具有优良的耐低温性能、广普粘附性和耐水性，但是其初粘性、耐高温性能较差。总的来说，已有的水乳型纸塑粘合剂普遍存在初粘性差、干燥时间长、耐高温性能差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的水乳型纸塑粘合剂，其无毒、初粘性及耐高低温性能好、干燥时间短，且具有优良的粘接、耐水及耐老化性能，从而克服上述现有技术所存在的缺点。
本发明的水乳型纳米纸塑粘合剂，其成分组成按重量比为：乳液基料40-70％，乳液增粘剂25-50％，纳米无机粉末材料5-15％；所说的乳液增粘剂为改性松香树脂乳液(包括松香改性酚醛树脂乳液、松香失水苹果酸甘油酯乳液、季戊四醇松香酯乳液)或萜烯树脂乳液；所说的无机纳米粉末材料为粒径100-150nm的轻质碳酸钙、滑石粉、钛白粉和锌钡白中的一种或一种以上(各种无机纳米粉末材料之间可以是任意比例)；所说的乳液基料由混合单体、引发剂过硫酸铵、乳化剂OP-10和十二烷基硫酸钠、稳定剂PVA(聚乙烯醇)和水组成，其中的混合单体包括丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯和丙烯酸羟丙酯；乳液基料各成分配比按重量比为：丙烯酸丁酯25-60，醋酸乙烯酯20-50，丙烯酸羟丙酯5-15，引发剂过硫酸铵0.8-3.2，乳化剂OP-10 0.3-3和十二烷基硫酸钠0.3-3，稳定剂PVA 2-8，水80-207。
上述所说的乳液基料各成分配比按重量比最好为：丙烯酸丁酯30-50，醋酸乙烯酯40-50，丙烯酸羟丙酯5-10，引发剂过硫酸铵1.5-3.2，乳化剂OP-10 0.5-2.5和十二烷基硫酸钠0.5-2.5，稳定剂PVA 5-8，水80-120。
乳液基料的混合单体中还可含有按重量比为不超过10(最好为7-9)的丙烯酸。加入丙烯酸除了能进一步提高粘合剂的内聚强度外还能提高粘合剂对纸张的粘合强度。
本发明所述的乳化剂0P-10，化学名为：烷基酚聚氧乙烯(10)醚，简称OP-10，TX-10。分子量646，无色油状液体，在水中呈透明状态。HLB值14.5。具有很好乳化、润湿、分散、去污能力，抗硬水性能好。用作丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等单体乳液聚合的非离子型乳化剂。(参见《实用胶粘剂原材料手册》；李子东，李广宇，于敏编著；北京：国防工业出版社，1999年7月第一版，2001年5月第二次印刷；第454页)。
本发明的水乳型纳米纸塑粘合剂的制备方法的具体步骤如下：
(1)将纳米无机材料和水加入反应釜搅拌均匀后，在80～85℃温度下，加入PVA使之溶解；
(2)加入乳化剂及1/3配方量的过硫酸铵，搅拌，同时加入5-10％配方量的混合单体，回流，待无单体回流时，开始滴加余下的混合单体，一次或分批加入余下的过硫酸铵，单体滴加控制在2.5-3小时滴完，继续反应1-1.5小时后，降温至50-55℃，用碳酸钠水溶液或氨水中和pH值为7-8.5，得到乳液基料与纳米无机粉末材料的混合胶乳；
(3)在步骤(2)的胶乳中，搅拌下加入乳液增粘剂，使其混合均匀，即可得到所需的水乳型纳米纸塑粘合剂。
本发明的水乳型纳米纸塑粘合剂呈白色粘稠状乳液，无毒。本粘合剂与现有同类粘合剂相比具有以下优点：
1、耐低温性能好，能在零下18℃100小时不发生脱胶现象，而现有技术的同类粘合剂在24小时以上便发生脱胶现象；
2、耐高温性能优异，用本发明的粘合剂粘合的彩盒、手挽袋等产品，在80℃8小时不发生粘合部分爆开，而是粘接基材破坏，而现有同类粘合剂在80℃6小时以上便发生粘合部分爆开现象；
3、初粘性好及干燥性能远高于同类产品水平；
4、粘合强度高，持久性好。剥离强度大于50N/2.5cm或粘接基材破坏，且粘合部位放置6个月后，粘接强度无明显变化。
本粘合剂用途广泛，可用于过塑的彩盒、手挽袋的封边，礼品盒、首饰盒之充皮纸与塑料盒的贴面、人造革/塑料、PVC皮/卡纸、PP复合纸/卡纸贴面、PET/纸等的粘合。
表1是本发明的产品与现有同类产品的技术性能比较。从表1可看出，本发明的产品综合性能明显优于现有同类产品。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
表2是本发明实施例1-6的成分组成及配比(重量比)。
各实施例均按如下工艺步骤生产(各成分用量如表2所示)：
(1).以隔水加热的方式，在80-85℃温度下，将纳米无机粉末材料和水加入反应釜搅拌均匀分散后，再加入PVA，使PVA完全溶解；
(2).在搅拌下，温度保持在80-85℃，加入乳化剂，使其溶解；同时加入三分之一配方量的引发剂过硫酸铵和5-10％配方量的混合单体，釜内乳液变蓝并出现回流。待无单体回流时，开始滴加其余的混合单体，至混合单体接近加完时，加入剩余的三分之二引发剂，控制单体在2.5至3小时内加完；在搅拌下加热回流1小时，降温至50-55℃，用碱中和pH值为7.5-8.5，得到乳液基料和纳米无机粉末的混合胶乳；所用的引发剂过硫酸铵配成50％的水溶液，所用的碱为10％碳酸钠水溶液或氨水。
(3).在步骤(2)的胶乳中，搅拌下加入乳液增粘剂，使两者均匀混合，过滤、包装即可得到所需的水乳型纳米纸塑粘合剂。
表3是本发明各实施例产品的性能数据。
实施例1的粘合剂适用于粘合要求耐低温性能优异的包装盒、袋、工艺品等；
实施例2的粘合剂适用于粘合需耐高温用途的包装盒、袋、工艺品等；
实施例3的粘合剂适于要求初粘性好、干燥迅速的用途；
实施例4的粘合剂特别适用于PVC与纸、以及PET与纸的粘合；
实施例5的粘合剂干燥迅速、初粘性好、粘合力强以及耐低温性能优异，特别适用于粘合高档手挽袋；
实施例6的粘合剂适用于高档哑膜纸塑复合。
表1：本发明的粘合剂与同类产品技术性能比较
*：粘合材料为光膜白板纸包装盒。粘合采用自动贴盒机粘合，粘合剂涂布量4mm，车速正常，床压5秒，包扎慢。
表2：本发明各实施例的成分组成及配比
*实施例1-6所用的乳液增粘剂分别为松香改性酚醛树脂乳液、松香失水苹果酸甘油酯乳液、季戊四醇松香酯乳液、萜烯树脂乳液、松香失水苹果酸甘油酯乳液、萜烯树脂乳液。
表3：本发明各实施例产品性能数据
Claims (5)
1.一种水乳型纳米纸塑粘合剂，其特征是其成分组成按重量比为：乳液基料40-70％，乳液增粘剂25-50％，纳米无机粉末材料5-15％；所说的乳液增粘剂为改性松香树脂乳液或萜烯树脂乳液；所说的无机纳米粉末材料为粒径100-150nm的轻质碳酸钙、滑石粉、钛白粉和锌钡白中的一种或一种以上；所说的乳液基料由混合单体、引发剂过硫酸铵、烷基酚聚氧乙烯(10)醚和十二烷基硫酸钠、稳定剂聚乙烯醇、和水组成，其中的混合单体包括丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯和丙烯酸羟丙酯，乳液基料各成分组成按重量比为：丙烯酸丁酯25-60，醋酸乙烯酯20-50，丙烯酸羟丙酯5-15，引发剂过硫酸铵0.8-3.2，烷基酚聚氧乙烯(10)醚0.3-3和十二烷基硫酸钠0.3-3，稳定剂聚乙烯醇2-8，水80-207。
2.按照权利要求1所述的水乳型纳米纸塑粘合剂，其特征是所说的乳液基料各成分组成按重量比为：丙烯酸丁酯30-50，醋酸乙烯酯40-50，丙烯酸羟丙酯5-10，引发剂过硫酸铵1.5-3.2，烷基酚聚氧乙烯(10)醚0.5-2.5和十二烷基硫酸钠0.5-2.5，稳定剂聚乙烯醇5-8，水80-120。
3.按照权利要求1或2所述的水乳型纳米纸塑粘合剂，其特征是乳液基料的混合单体中还含有按重量比为不超过10的丙烯酸。
4.按照权利要求3所述的水乳型纳米纸塑粘合剂，其特征是乳液基料的混合单体中的丙烯酸含量按重量比为7-9。
5.权利要求1-4之一所述的水乳型纳米纸塑粘合剂的制备方法，其具体步骤如下：
(1)将纳米无机粉末材料和水加入反应釜搅拌均匀后，在80～85℃温度下，加入聚乙烯醇使之溶解；
(2)加入乳化剂及1/3配方量的过硫酸铵，搅拌，同时加入5-10％配方量的混合单体，回流，待无单体回流时，开始滴加余下的混合单体，并一次或分批加入余下的过硫酸铵，单体滴加控制在2.5-3小时滴完，继续反应1-1.5小时后，降温至50-55℃，用碳酸钠水溶液或氨水中和pH值为7-8.5，得到乳液基料与纳米无机粉末材料的混合胶乳；
(3)在步骤(2)的胶乳中，搅拌下加入乳液增粘剂，使其混合均匀，即可得到所需的水乳型纳米纸塑粘合剂。
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