本发明涉及水性胶粘剂
技术领域：
，具体涉及一种利用超声波-微波协同法制备水性贴标剂的工艺。
背景技术：
：：贴标剂，即商品标签粘合剂。目前，很多可回收的商品包装都采用粘合剂单独进行标签的粘贴，如塑料包装制品和玻璃包装制品，以便于在回收时快速进行标签的剥离。现有粘合剂主要采用传统酪素粘合剂和水性合成粘合剂，但这两种产品都存在一定的缺陷。首先，传统酪素粘合剂对温度敏感，当气温降低或升高时，酪素粘合剂的粘度会快速上升或下降，影响产品的使用稳定性；并且酪素粘合剂存在高速剪切变稀的缺点，在高速机器使用时产品的稳定性差，容易从施胶滚轮上飞溅出去，造成机器的污染和大量损耗。其次，水性合成粘合剂采用大量高分子耐水树脂作为原料，虽然解决了标签的耐水问题，同时降低了温度敏感性，但由于高分子树脂难溶于水，在塑料包装制品或玻璃包装制品回收时粘合剂残留物无法完全清洗干净，如果采用助溶剂来清除粘合剂残留物又存在增加清洗废水处理难度的问题。技术实现要素：：本发明所要解决的技术问题在于提供一种原料易得、操作简单易行且环保性强的利用超声波-微波协同法制备水性贴标剂的工艺。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种利用超声波-微波协同法制备水性贴标剂的工艺，包括以下步骤：(1)明胶的预处理：将食用明胶加入5-10倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5-10min后加入水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理5-10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将鲸蜡醇和l-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将食品级多聚谷氨酸和peg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5-10min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1-3h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将经预处理后的明胶、成膜助剂和改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度控制在1000-3000mpa.s，即得水性贴标剂。所述步骤(1)中食用明胶、水解聚马来酸酐的质量比为100:1-10。所述步骤(2)中鲸蜡醇、l-焦谷氨酸的质量比为10:5-10。所述步骤(3)中食品级多聚谷氨酸、peg-60氢化蓖麻油的质量比为5:1-5。所述步骤(4)中经预处理后的明胶、成膜助剂、改性鲸蜡醇的质量比为100:5-15:1-10。所述步骤(3)中成膜助剂还包含与peg-60氢化蓖麻油等量的纳米胶粉，纳米胶粉的制备方法为：向聚氧化乙烯中加入巴西棕榈蜡，并加热至熔融状态保温搅拌，再加入超细氧化镁，混合均匀后趁热利用纳米研磨机制成纳米粉末，即得纳米胶粉。所述聚氧化乙烯、巴西棕榈蜡、超细氧化镁的质量比为1-5:1-5:1-5。本发明的有益效果是：(1)本发明以水解聚马来酸酐作为预处理剂，并通过超声波-微波协同法来显著改善明胶的冷水溶解性；虽然超声波-微波协同法属于本领域的常规技术手段，但将其具体应用到明胶的预处理中并获得改善明胶冷水溶解性技术效果的操作不属于本领域惯用的技术手段；并且虽然预处理剂水解聚马来酸酐呈酸性，但其与本领域常规预处理用无机酸或有机酸的理化性质完全不同，本领域并未公开以水解聚马来酸酐作为预处理剂的技术方案，且本领域的公知常识也未给出以水解聚马来酸酐作为预处理剂的技术启示；(2)本发明通过对鲸蜡醇的化学改性使所制改性鲸蜡醇易溶于水，同时利用鲸蜡醇本身具有的乳化性能来促进贴标剂制备原料的共混相容；并且所制改性鲸蜡醇具有一定的增粘性能，从而提高所制贴标剂的粘合能力；(3)本发明通过成膜助剂的制备以协同明胶和改性鲸蜡醇来提高所制贴标剂的成膜性能，以使所制贴标剂在贴标时能快速在标签和商品之间形成超薄的粘合膜，该粘合膜的形成既能保证标签在商品正常使用状态下的牢固附着，又能保证在商品回收时通过清水浸泡和冲洗方式即可有效剥离商标和清除贴标剂，使贴标剂清除率达到99.5％以上；(4)本发明通过成膜助剂中纳米胶粉的额外添加来进一步提高所制贴标剂的使用性能，利用纳米胶粉特有的穿透性和渗透性来增强明胶和成膜助剂的协同作用。具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。实施例1(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入5g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸和4gpeg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、8g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1824mpa.s，即得水性贴标剂。实施例2(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸和5gpeg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。实施例3(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸、5gpeg-60氢化蓖麻油和5g纳米胶粉混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。纳米胶粉的制备：向3g聚氧化乙烯中加入1g巴西棕榈蜡，并加热至熔融状态保温搅拌，再加入3g超细氧化镁，混合均匀后趁热利用纳米研磨机制成纳米粉末，即得纳米胶粉。实施例4(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸、5gpeg-60氢化蓖麻油和5g纳米胶粉混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。纳米胶粉的制备：向5g聚氧化乙烯中加入2g巴西棕榈蜡，并加热至熔融状态保温搅拌，再加入5g超细氧化镁，混合均匀后趁热利用纳米研磨机制成纳米粉末，即得纳米胶粉。对照例1(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。对照例2(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5gpeg-60氢化蓖麻油加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。对照例3(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸和5gpeg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(3)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。对照例4(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后加入8g水解聚马来酸酐，搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。对照例5(1)明胶的预处理：将100g食用明胶加入8倍重量的水中，搅拌分散均匀后置于超声波-微波协同萃取仪中，并设置超声频率40khz、超声功率50w、微波频率2450mhz、微波功率700w，回流处理5min后搅拌均匀，继续回流处理10min，所得混合物经减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经粉碎机制成颗粒；(2)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(3)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸和5gpeg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(4)水性贴标剂的制备：将100g经预处理后的明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。对照例6(1)鲸蜡醇的化学改性：将10g鲸蜡醇和10gl-焦谷氨酸混合后加无水乙醇溶解，再滴加浓硫酸调节溶液ph值至4-5，并加热至回流状态保温搅拌，反应结束后停止加热，经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物加水溶解完全，所得混合液送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经超微粉碎机制成微粉，即得改性鲸蜡醇；(2)成膜助剂的制备：将5g食品级多聚谷氨酸和5gpeg-60氢化蓖麻油混合后加热至105-110℃保温搅拌5min，再以5℃/min的降温速度降温至0-5℃保温静置1h，即得成膜助剂；(3)水性贴标剂的制备：将100g明胶、10g成膜助剂和5g改性鲸蜡醇加入水中，搅拌溶解完全，粘度1759mpa.s，即得水性贴标剂。实施例5以实施例2为基础，设置在成膜助剂制备时不添加peg-60氢化蓖麻油的对照例1、在成膜助剂制备时不添加食品级多聚谷氨酸的对照例2、不进行鲸蜡醇化学改性的对照例3、不添加成膜助剂的对照例4、在明胶预处理时不添加水解聚马来酸酐的对照例5、不进行明胶预处理的对照例6。分别利用实施例1-4、对照例1-5制备水性贴标剂，并将所制水性贴标剂用于同批同规格啤酒瓶的标签粘贴，水性贴标剂的用量相同，待贴标剂完全固化后测定粘接强度；再将贴好标签的啤酒瓶置于20-25℃水中浸泡15min，观察标签剥离情况，并测定啤酒瓶上贴标剂的清除率，结果如表1所示。表1本发明水性贴标剂的使用情况组别粘接强度/mpa标签剥离情况贴标剂清除率/％实施例13.8标签完整剥离99.53实施例23.9标签完整剥离99.61实施例34.3标签完整剥离99.75实施例44.5标签完整剥离99.84对照例13.7标签完整剥离99.12对照例23.3标签完整剥离98.37对照例32.7标签大部分剥离96.59对照例41.9标签大部分剥离93.26对照例51.5标签小部分剥离90.43对照例61.1标签小部分剥离87.15以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12