干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂及其制备方法

文档序号:3818417阅读:431来源:国知局
专利名称:干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域,更具体是涉及一种干式复膜用单组 分自交联乳液胶粘剂及其制备方法。
背景技术
干式复膜法是目前国内最常用的复膜方法,它是在塑料薄膜上涂 布一层黏合剂,然后经过复膜机的干燥烘道蒸发除去黏合剂中的溶剂 或水而干燥,再在热压状态下与纸质印刷品黏合成复膜产品。经过复 膜的印刷品,由于表面多了一层薄而透明的塑料薄膜,表面更加平滑 光亮,不但提高了印刷品的光泽度和牢度,延长了印刷品的使用寿命, 同时塑料薄膜又起到防水、防污、耐磨、耐折、耐化学腐蚀等保护作 用。因此,复膜后的包装印刷品能显著提高商品包装的档次和附加值。
复膜胶粘剂是复膜工艺的的关键因素。市售的复膜胶粘剂主要有 溶剂型和水乳液型两大类。溶剂型复膜胶粘剂普遍采用廉价有毒的且 易挥发的溶剂,这不仅对操作工人的健康产生毒害,而且对环境也造 成了严重污染,并且易燃、易爆、不便于贮存和运输,现在正面临淘 汰。丙烯酸酯类乳液胶粘剂以水为分散介质, 一方面生产成本降低、 使用安全,另一方面顺应了环境友好的需求。丙烯酸酯类乳液作为干
式复膜用胶粘剂已有商品,但目前仍存在许多不足之处
1 ) 耐老化性能差,持粘力低,在放置过程中剥离强度逐渐下降;
2) 对表面能低的塑料薄膜的润湿性能不佳;
3) 与印刷油墨的相容性不好,剥离时油墨转移不彻底;
4) 千燥速度较慢,不能高速涂布;
5) 复膜制品在压痕、凹凸过程中易出现起泡、爆裂等现象。 为了克服水性复膜胶粘剂的上述缺点,近年来开发了一些改进的
交联剂,如可分散异氰酸酯、多官能团环乙亚胺、多官能团碳化二亚 胺等,使得水性复膜胶粘剂的性能得到大大改善,基本可以与溶剂型 复膜胶粘剂媲美。但是大多数体系需要双组分方式贮存,使用不方便。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷,提供一种干式复膜 用单组分自交联乳液胶粘剂。本发明针对上述问题,在聚合过程中引 入自交联基团,得到单组分自交联丙烯酸酯类乳液,为干式复膜工艺 提供一种性能优异的丙烯酸酯类乳液胶粘剂及其制备方法。应用该胶 粘剂得到的复膜制品具有耐老友化性能优异,持粘力高,以及在压痕、 凹凸过程不起泡等性能。
本发明的另一个目的在于提供该干式复膜用单组分自交联乳液 胶粘剂的制备方法。
为达到上述目的,本发明采取了如下技术方案 本发明采用种子乳液聚合和预乳化工艺。在装有搅拌器、冷凝管、 氮气保护和加料装置的四口瓶中加入计量的部分水介质,部分乳化 剂、部分引发剂和碳酸氢钠,并升温至65 80'C。将硬单体、软单
体、(甲基)丙烯酸、交联单体混合,和部分乳化剂和水形成预乳化 液。先加入部分预乳化液反应形成种子乳液,然后同步滴加预乳化液
和引发剂水溶液,时间为3 5小时,即可得干式复膜用单组分自交
联乳液胶粘剂。它的组成及重量份数配比如下
硬单体10 25
软单体25 40
(甲基)丙烯酸0.5 2.0
交联单体0.5 3.0
复配乳化剂0.5 2.0
引发剂0.25 0.5
碳酸氢钠O.卜O. 5
功能助剂0.01 1.0
水45 55。
在上述技术方案中,需要指出的是,硬单体为甲基丙烯酸甲酯、
苯乙烯的l种或两者并用;软单体是由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙 烯酸2-乙基已酯、甲基丙烯酸乙酯中的1 2种单体组成,并以丙烯 酸丁酯为主体;(甲基)丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种;引发剂是过 硫酸钾和过硫酸铵中的一种;复配乳化剂由阴离子型乳化剂和非离子 型乳化剂构成,阴离子乳化剂是十二垸基苯磺酸钠,十二烷基硫酸钠, 十二烷基二苯醚二磺酸钠,乙氧基醇磺酸琥珀酸二钠的一种或一种以 一混合物,非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯(10 30)醚和辛基酚聚 氧乙烯(10 30)醚或其混合物,阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂
的质量配比为2: 1 1: 2;交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺,丙烯酸 縮水甘油酯,甲基丙烯酸縮水甘油酯,乙烯基三甲氧基硅垸,乙烯基 三乙氧基硅烷,乙烯基三异丙氧基硅烷,甲基丙烯酰氧基丙基三异丙 氧基硅烷的1种或2种,功能助剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠和非硅酮 类矿物油。
本发明干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂及其制备方法包括 以下步骤
(1) 取复配乳化剂总量20 50%的乳化剂和水总量10 30%的水,置
于预乳化罐中,将硬单体,软单体,(甲基)丙烯酸,交联单体
混合后,缓慢加入到预乳化罐中进行乳化,乳化时间30 60min, 备用;
(2) 在反应器中加入水总量0 70%的水、复配乳化剂总量0 50% 的乳化剂,引发剂总量30 40%的引发剂,碳酸氢钠作为釜底 液,搅拌同时升高反应釜温度至65 8(TC;
(3) 加入10%预乳化液,然后在65 80'C内保温至蓝光出现;
(4) 保温半小时后,将引发剂总量60 70%的引发剂溶解于水总量 5 20%的水中,并与步骤(1)中剩余预乳化液同时滴加,滴加 时间为3 4h;
(5) 最后升温至85。C,反应l 2h,冷却至室温,调节pH值,并加 入功能助剂。
本发明干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂的主要性能如下 固含量 45% 55%
pH值 7.0 8.0
粘度 100 300mPa S
冻融稳定性 合格 储存稳定性 〉6个月
剥离强度 >400N/m 油墨转移率 100% 高低温测试 合格 压痕、凹凸测试 不起泡
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果
本发明提供的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂固含量高,粘 度低,稳定性高。不含溶剂、无毒、有利于操作工人的身体健康和环 境友好。应用本发明提供的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂制备 的复膜制品剥离时强度大,油墨油墨转移率100%,具有耐老化性能 优异,持粘力高,以及在压痕、凹凸过程不起泡等性能,具有广阔的 应用市场。
具体实施例方式
以下通过具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例l:
在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护和加料装置的1000ml四口瓶 中,加入去离子水160g,十二垸基苯磺酸钠l.Og,壬基酚聚氧乙烯 (20)醚2.0g,和碳酸氢钠1.5g,过硫酸钾(KPS) 0.8g并升温。 将甲基丙烯酸甲酯75.0g、丙烯酸丁酯208.5g、丙烯酸6.0g和乙烯
基三甲氧基硅垸4.5g混合。将N-羟甲基丙烯酰胺9.0g、十二烷基苯 磺酸钠1. Og,壬基酚聚氧乙烯(20)醚2. 0g溶解于100. 0g去离子 水,再缓慢加入上述的单体混合物形成预乳化液。先加入约1/10预 乳化液到反应瓶,在7(TC反应0. 5小时。然后将KPS 1.6g溶于40g 去离子水中,和预乳化液同步滴加,时间为4.5小时.最后升温至90 'C,反应1.5小时。冷却至5(TC以下,用氨水调节pH至7.0,然后加 入磺基琥珀酸二异辛酯钠1. 2g和非硅酮类矿物油消泡剂0. 6g,产品 用250目滤网过滤。所得乳液胶粘剂的固含量为50%,粘度为 240mPa*S,冻融稳定性合格,储存稳定性>6个月。 实施例2:
在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护和加料装置的1000ml四口瓶 中,加入去离子水160g,十二垸基苯磺酸钠l.Og,壬基酚聚氧乙烯 (20)醚2.0g,和碳酸氢钠1.5g,过硫酸钾(KPS) 0.8g并升温。 将苯乙烯75.0g、丙烯酸丁酯208.5g、丙烯酸6.0g和乙烯基三甲氧 基硅垸4.5g混合。将N-羟甲基丙烯酰胺9.0g、十二垸基苯磺酸钠 l.Og,壬基酚聚氧乙烯(20)醚2.0g溶解于100.0g去离子水,再缓 慢加入上述的单体混合物形成预乳化液。先加入约1/10预乳化液到 四口瓶,在7(TC反应0.5小时。然后将KPS 1.6g溶于40g去离子水 中,和预乳化液同步滴加,时间为4.5小时.最后升温至9(TC,反应 1. 5小时。冷却至50'C以下,用氨水调节pH至7. 0,然后加入磺基 琥珀酸二异辛酯钠1. 2g和非硅酮类矿物油消泡剂0. 6g,产品用250 目滤网过滤。所得乳液胶粘剂的固含量为50%,粘度为230mPa'S,
冻融稳定性合格,储存稳定性〉6个月。 实施例3:
在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护和加料装置的1000ml四口瓶
中,加入去离子水160g,十二烷基苯磺酸钠l.Og,壬基酚聚氧乙烯 (20)醚2.0g,和碳酸氢钠1.5g,过硫酸钾(KPS) 0.8g并升温。 将苯乙烯75.0g、丙烯酸丁酯208.5g、丙烯酸6.0g和甲基丙烯酰氧 基丙基三异丙氧基硅烷4. 5g混合。将N-羟甲基丙烯酰胺9. 0g、十二 垸基苯磺酸钠l.Og,壬基酚聚氧乙烯(20)醚2.0g溶解于100. 0g 去离子水,再缓慢加入上述的单体混合物形成预乳化液。先加入约 1A0预乳化液到四口瓶,在70'C反应0.5小时,然后将KPS1.6g溶 于40g去离子水中,和预乳化液同步滴加,时间为4.5小时。最后升 温至90。C,反应1.5小时。冷却至5(TC以下,用氨水调节pH至7.0, 然后加入磺基琥珀酸二异辛酯钠1.2g和非硅酮类矿物油消泡剂 0.6g,产品用250目滤网过滤。所得乳液胶粘剂的固含量为50%,粘 度为230mPa'S,冻融稳定性合格,储存稳定性>6个月。 实施例4:
在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护和加料装置的1000ml四口瓶 中,加入去离子水160g,十二烷基苯磺酸钠l.Og,壬基酚聚氧乙烯 (20)醚2.0g,和碳酸氢钠1.5g,过硫酸钾(KPS) 0.8g并升温。 将苯乙烯70. Og、丙烯酸乙酯45. Og、丙烯酸丁酯168. 5g、丙烯酸6. Og 和丙烯酸縮水甘油酯4.5g混合。将N-羟甲基丙烯酰胺9.0g、十二烷 基苯磺酸钠1.0g,壬基酚聚氧乙烯(20)醚2. Og溶解于100. Og去
离子水,再缓慢加入上述的单体混合物形成预乳化液。先加入约1/10 预乳化液到四口瓶,在70'C反应0. 5小时,然后将KPS 1. 6g溶于40g 去离子水中,和预乳化液同步滴加,时间为4.5小时。最后升温至 90'C,反应1.5小时。冷却至5(TC以下,用氨水调节pH至7.0,然后 加入磺基琥珀酸二异辛酯钠1. 2g和非硅酮类矿物油消泡剂0. 6g,产 品用250目滤网过滤。所得乳液胶粘剂的固含量为50%,粘度为 220mPa*S,冻融稳定性合格,储存稳定性〉6个月。 实施例5:
在装有搅拌器、冷凝管、氮气保护和加料装置的1000ml四口瓶 中,加入去离子水160g,十二烷基二苯醚二磺酸钠1. 0g,壬基酚聚氧 乙烯(20)醚2.0g,和碳酸氢钠1.5g,过硫酸钾(KPS) 0.8g并升 温。将苯乙烯70.0g、丙烯酸乙酯45.0g、丙烯酸丁酯168.5g、丙烯 酸6. 0g和甲基丙烯酸縮水甘油酯4. 5g混合。将N-羟甲基丙烯酰胺 9. 0g、十二垸基二苯醚二磺酸钠1. 0g,壬基酚聚氧乙烯(20)醚2. 0g 溶解于100. 0g去离子水,再缓慢加入上述的单体混合物形成预乳化 液。先加入约1/10预乳化液到四口瓶,在7(TC反应0.5小时,然后 将KPS 1. 6g溶于40g去离子水中,和预乳化液同步滴加,时间为4. 5 小时。最后升温至9(TC,反应1.5小时。冷却至5(TC以下,用氨水调 节pH至7. 0,然后加入磺基琥珀酸二异辛酯钠1. 2g和非硅酮类矿物 油消泡剂0.6g,产品用250目滤网过滤。所得乳液胶粘剂的固含量 为50%,粘度为210mPa'S,冻融稳定性合格,储存稳定性>6个 月。
权利要求
1、干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂,其特征在于它采用种子乳液聚合和预乳化工艺进行的乳液聚合,以重量份数计,它包括以下组分的物质硬单体10~25软单体25~40(甲基)丙烯酸 0.5~2.0交联单体 0.5~3.0复配乳化剂0.5~2.0引发剂0.25~0.5碳酸氢钠 0.1~0.5功能助剂 0.01~1.0水45~55。
2、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯中的一种或两 种物质的混合物。
3、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的软单体是由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基已酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或两种单体组 成,并以丙烯酸丁酯为主体。
4、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的(甲基)丙烯酸是丙烯酸或甲基丙烯酸。
5、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的弓I发剂是过硫酸钾或过硫酸铵。
6、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的复配乳化剂由阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂 构成;阴离子乳化剂是十二垸基苯磺酸钠,十二烷基硫酸钠,十二烷 基二苯醚二磺酸钠,乙氧基醇磺酸琥珀酸二钠的一种或一种以上混合 物构成;非离子乳化剂为壬基酚聚氧乙烯(10 30)醚和辛基酚聚氧 乙烯(10 30)醚或其混合物;其中,阴离子型乳化剂和非离子型乳 化剂的质量配比为2: 1 1: 2。
7、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的功能助剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠或非硅酮类矿 物油。
8、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的所述的交联单体为N-羟甲基丙烯酰胺,丙烯酸縮水 甘油酯,甲基丙烯酸縮水甘油酯,乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙 氧基硅烷,乙烯基三异丙氧基硅烷,甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基 硅烷中的1种或2种。
9、 根据权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂, 其特征在于所述的按照权利要求1中所述的乳液聚合物的玻璃化转 变温度T g在-10 -30'C之间。
10、 权利要求1所述的干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂的制 备方法,包括如下技术步骤(1) 称取复配乳化剂总重量50 80%的乳化剂和水总量20 40% 的水,置于预乳化罐中,将硬单体,软单体、(甲基)丙烯酸,交联 单体混合后,缓慢加入到预乳化罐中进行乳化,乳化时间30 60min, 备用;(2) 在反应器中加入水总量50 70%的水、复配乳化剂总量20 50%的乳化剂,引发剂总量30 40%的引发剂,碳酸氢钠作为釜底液, 搅拌同时升高反应釜温度至65 80。C;(3) 加入10%预乳化液,然后在65 8(TC内保温至蓝光出现;(4) 保温半小时后,将引发剂总量60 70%的引发剂溶解于水总 量5 20%的水中,并与步骤(1)中剩余预乳化液同时滴加,滴加时 间为3 5h;(5) 最后升温至85X:,反应l 2h,冷却至室温,调节pH值, 并加入功能助剂。
全文摘要
本发明公开了一种干式复膜用单组分自交联乳液胶粘剂及其制备方法。本发明的制备方法如下(1)在反应器中加入计量的部分水介质,部分乳化剂、部分引发剂和碳酸氢钠,并升温至70~85℃;(2)然后将硬单体、软单体、(甲基)丙烯酸、交联单体混合,和部分乳化剂和水形成预乳化液;(3)先加入1/10预乳化液反应形成种子乳液,然后同步滴加预乳化液和引发剂水溶液进行反应,时间为3~5小时。所得水性乳液胶粘剂具有稳定性高,无毒、无溶剂,有利于工人的身体健康和环境友好。应用本发明的乳液胶粘剂得到的复膜制品具有耐老化性能优异,持粘力高,以及在压痕、凹凸过程不起泡等性能,具有广阔的应用市场。
文档编号C09J133/06GK101168650SQ20061012291
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月23日 优先权日2006年10月23日
发明者吴宝鑫, 吴达文, 梁志武 申请人:吴达文
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