烟包用水性pet复合胶及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种烟卡纸用水性PET复合胶及其制备方法，属粘合剂制备领域，该复合胶由以下组份组成：水性丙烯酸乳液，水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度为-40～-10℃，固含量为45～55%，粘度为100～1000cps；醋酸乙烯-乙烯乳液，醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度为1000～5000cps、固含量为50～60%；水性助剂和稀释水。该复合胶采用特定性能的水性丙烯酸乳液与醋酸乙烯-乙烯乳液（VAE乳液）为原料，兼备了水性丙烯酸乳液的优异粘接性能和VAE乳液（醋酸乙烯-乙烯乳液）的经济性，性能优于VAE乳液，剥离强度高，持久性好，抗冻性好于一般的VAE乳液，避免PET镀铝膜与卡纸之间发生脱层的风险。其使用成本比完全水性丙烯酸乳液粘合剂低很多，减轻了烟包材料生产企业负担。
【专利说明】烟包用水性PET复合胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及粘合剂制备领域，特别是涉及一种烟包用水性PET复合胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是香烟生产和消费大国，每年生产香烟约为3400万大箱，需要消耗40~80万吨的各类卡纸，主要包括复合纸、镀铝纸、铝箔纸以及白卡纸，主要用来制作烟外盒和烟内衬纸。目前，PET镀铝复合纸在烟卡纸的应用中还占有一定市场份额。采用PET镀铝膜与卡纸复合后再进行印刷、上光，可以得到仿金银卡效果的复合纸，既有很好的美观装饰效果，又获得了较好的纸张挺度，对纸张的要求可以降低一些，节约成本，且操作工序较少，易于控制产品质量，废品率很小，目前还有较多烟包材料厂在生产。出于成本考虑，烟包材料厂制作PET镀铝复合卡纸时普遍采用的是醋丙乳液粘合剂、VAE乳液或者它们的改性聚合物，其存在的问题主要是:(I)粘接力不够好，有时发生脱层现象；(2)耐水性不好，吸潮后易脱层；(3)醋酸乙烯酯单体残留或甲醛超标，气味较大。(4)抗冻性差，冬季使用时性能下降明显。(5)粘度高，流平性不好，平整度不好，影响后道加工。随着2011年最新的烟用水基胶标准的发布，对VOC的控制要求更高了，醋酸乙烯酯残留量要控制在400ppm以下，甲醛含量不得超过20ppm。目前市场上的水性PET复合胶存在的上述问题将会影响烟包材料厂的生产和产品质量，甚至会出现大量的次品导致赔偿。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种烟包用水性PET复合胶及其制备方法，该复合胶具有高初粘力、高剥离强度和较好`的持久性，耐水性、抗冻性优异，气味小、使用成本低、流平性好、操作方便的特点，符合最新的烟用水基胶各项标准的要求。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种烟卡纸用水性PET复合胶，该复合胶按重量份的以下组份组成:
[0005]水性丙烯酸乳液550~740份；
[0006]所述水性丙烯酸乳液的的玻璃化转变温度为-40~-10°C，固含量为45~55%，粘度为 100 ~lOOOcps ；
[0007]醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份；
[0008]所述醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度为1000~5000cps、固含量为50~60% ；
[0009]水性助剂2~5份；
[0010]稀释水50~100份。
[0011]本发明实施例提供一种烟卡纸用水性PET复合胶的制备方法，按本发明所述的配方取制备复合胶的各原料，制备步骤如下:
[0012]将水性丙烯酸乳液设置在聚合釜中，在65~75°C的条件下，将VAE乳液投入到所述聚合釜内的所述水性丙烯酸乳液中，搅拌30分钟；[0013]使所述聚合釜的温度为72~75°C，进行抽真空，真空度为-0.03~-0.06MPa，保持60分钟，并保持搅拌；降温到50°C以下，加入水性助剂和稀释水，调节固含量为45~50%、粘度为100~500cps，使用100目过滤网过滤出料，所得产物即为烟卡纸用水性PET复合胶。
[0014]本发明的有益效果为:该复合胶由于采用特定性能的水性丙烯酸乳液与醋酸乙烯-乙烯乳液(VAE乳液)为原料，兼备了水性丙烯酸乳液的优异粘接性能和VAE乳液(醋酸乙烯-乙烯乳液)的经济性，其性能优于VAE乳液，剥离强度高，持久性好，抗冻性好于一般的VAE乳液，避免了 PET镀铝膜与卡纸之间发生脱层的风险。其使用成本要比完全的水性丙烯酸乳液粘合剂低很多，减轻了烟包材料生产企业负担。并且其醋酸乙烯酯残留量与甲醛含量低，完全符合最新的烟用水基胶的标准要求。
【具体实施方式】
[0015]下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0016]本发明实施例提供一种烟卡纸用水性PET复合胶，该复合胶按重量份的以下组份组成:
[0017]水性丙烯酸乳液550~740份；
[0018]水性丙烯酸乳液的的玻璃化转变温度为-40~-10°C，固含量为45~55%，粘度为100 ~lOOOcps ；
[0019]醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份；
[0020]醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度为1000~5000cps、固含量为50~60% ；
[0021]水性助剂2~5份；
[0022]稀释水50~100份。
[0023]上述复合胶中，水性丙烯酸乳液采用由以下方式制得的聚合物乳液:
[0024]采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸异辛酯和I~5wt%的丙烯酸为单体，以阴离子乳化剂为乳化剂、过硫酸盐为引发剂、碳酸氢盐为缓冲剂、叔丁基过氧化氢为后消除氧化剂、硫酸亚铁为后消除还原剂、氨水为pH调节剂和调节固含量用的去离子水；其中，阴离子乳化剂选自:烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、磺基琥拍酸盐中的任一种，用量为单体总重量的0.5~1.5% ;过硫酸盐选自:过硫酸铵或过硫酸钾中任一种,过硫酸盐用量为单体总重量的0.4~0.8% ;碳酸氢盐选自:碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，碳酸氢盐用量为单体总重量的0.1~0.3% ;叔丁基过氧化氢的用量为单体总重量的0.1~0.3% ;硫酸亚铁的用量为单体总重量的0.1~0.3% ;作为pH调节剂的氨水的用量按调节产物的PH值选取，调节固含量的去离子水，根据产物最终的固含量选取；
[0025]采用预乳化种子乳液聚合法制成的玻璃化转变温度为-40~-10°C，固含量为45~55%，粘度为100~lOOOcps的聚合物乳液，即为水性丙烯酸乳液。
[0026]上述复合胶中，醋酸乙烯-乙烯乳液采用粘度为1000~5000cps、固含量为50~60%的VAE乳液聚合物。这种乳液是一种常见的普通乳液，国内的生产规模很大，主要生产厂家有北京有机化工厂、四川维尼纶厂、塞拉尼斯公司、瓦克公司等。其粘度选择在1000~5000cps之间、固含量为50~60%之间的均可，该VAE乳液成本较低，国内生产水平已达到国际标准，可以完全满足烟包行业要求。
[0027]上述复合胶中，水性助剂由水性消泡剂和水性防腐剂组成；
[0028]其中，水性消泡剂采用矿物油类消泡剂，水性消泡剂的用量为除水性助剂重量外的全部原料重量的0.1~0.3% ;水性防腐剂采用异噻唑酮类，水性防腐剂的用量为除水性助剂重量外的全部原料重量的0.1~0.2%。
[0029]上述复合胶中，稀释水采用膜渗透法制得的去离子水，其电导率为I~20μ s/cm。 [0030]本发明实施例还提供一种烟卡纸用水性PET复合胶的制备方法，用于制备上述的复合胶，按上述的配方取制备复合胶的各原料，制备步骤如下:
[0031]将水性丙烯酸乳液设置在聚合釜中，在65~75°C的条件下，将VAE乳液投入到聚合釜内的水性丙烯酸乳液中，搅拌30分钟；
[0032]使聚合釜的温度为72~75°C，进行抽真空，真空度为-0.03~-0.06MPa,保持60分钟，并保持搅拌；降温到50°C以下，加入水性助剂和稀释水，调节固含量为45~50%、粘度为100~500cps，使用100目过滤网过滤出料，所得产物即为烟卡纸用水性PET复合胶。
[0033]上述方法中，可以先制备水性丙烯酸乳液，制备步骤如下:
[0034]采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸异辛酯和I~5wt%的丙烯酸为单体，以阴离子乳化剂为乳化剂、过硫酸盐为引发剂、碳酸氢盐为缓冲剂、叔丁基过氧化氢为后消除氧化剂、硫酸亚铁为后消除还原剂、氨水为pH调节剂和调节固含量用的去离子水；其中，阴离子乳化剂选自:烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、磺基琥拍酸盐中的任一种，用量为单体总重量的0.5~1.5% ;过硫酸盐选自:过硫酸铵或过硫酸钾中任一种,过硫酸盐用量为单体总重量的0.4~0.8% ;碳酸氢盐选自:碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，碳酸氢盐用量为单体总重量的0.1~0.3% ;叔丁基过氧化氢的用量为单体总重量的0.1~0.3% ;硫酸亚铁的用量为单体总重量的0.1~0.3% ;作为pH调节剂的氨水的用量按调节产物的PH值选取，调节固含量的去离子水，根据产物最终的固含量选取；
[0035]采用预乳化种子乳液聚合法，将占总量40~50wt%的去离子水、全部阴离子乳化剂和全部单体一起投入到预乳化釜中，搅拌乳化得到预乳液；
[0036]在聚合釜中投入占总量45~50wt%的去离子水、缓冲剂，升温到75~85°C，加入5~10wt%的预乳液和20~30wt%的过硫酸盐引发剂溶液，引发剂溶液为用占总量5~10%的去离子水溶解过硫酸盐形成的引发剂溶液，进行种子反应；然后滴加剩余的预乳液和剩余的引发剂溶液，3~4小时滴完后继续保温反应I~2小时；之后降温到65~75°C，加入叔丁基过氧化氢与硫酸亚铁，进行后消除反应，除掉残留的丙烯酸单体，65~75°C继续保温反应60分钟，加入适量的氨水调节pH值为7.0~8.0，所得产物即为水性丙烯酸乳液。
[0037]下面结合具体实施例对本发明的复合胶作进一步说明。
[0038]实施例一
[0039]本发明实施例提供一种烟卡纸用水性PET复合胶，该复合胶由以下原料组成:
[0040](I)水性丙烯酸乳液的制备原料配方(重量份数，下同):
[0041]去离子水308
乳化剂 i)S-4AP (Khod i a 产品)3.6
甲搞丙烯酸甲Si (MM)95
丙烯酸Tffi (BA)117
丙烯酸异辛Si (.Λ)76
[0042]
两烯ft (AA)9
碳酸氢_1 (缓冲剂)0.6
过硫酸铵(引发剂)1.5
叔丁基过氧化氢(1§消除氧化?)0.6
硫_亚铁(后消除还原剂)0.5
[0043](2) VAE 乳液:
[0044]BJ-705 (北京有机化工厂产品)320
[0045](3)水性助剂:`[0046]消泡剂8034A (Cognis` 产品)1.8
[0047]防腐剂Kathon (罗门哈斯产品)1.2
[0048](4)稀释水80
[0049]制备步骤:
[0050](I)制备水性丙烯酸乳液:采用常规的预乳化种子乳液聚合法，先将配方总量42wt%的去离子水、全部乳化剂和全部单体一起投入到预乳化釜中，搅拌乳化得到预乳液；接着在聚合釜中投入配方总量50被％去离子水、缓冲剂，升温到80°C左右，加入5wt%的预乳液和25wt%的过硫酸铵引发剂溶液，进行种子反应；然后滴加剩余的预乳液和剩余的引发剂溶液，3~4h滴完后继续保温反应I~2h ;最后，降温到70°C左右，加入叔丁基过氧化氢与硫酸亚铁，进行后消除反应，除掉残留的丙烯酸单体，70°C左右保温反应60min，加入适量的氨水调节PH值为7.0~8.0，得到的产物即为水性丙烯酸乳液；
[0051](2) VAE乳液的混合:在70°C左右条件下，将称量好的VAE乳液投入到步骤(1)制备好的水性丙烯酸乳液中，继续搅拌30min左右；
[0052](3)后处理:将聚合釜升温到72~75 V，进行抽真空，真空度为-0.03~-0.06MPa,保持60min，并保持搅拌。再降温到50°C以下，加入水性助剂，加入稀释水调节固含为45~50%，粘度为100~500cps，使用100目过滤网过滤出料，得到的产物即为烟卡纸用水性PET复合胶。
[0053]实施例二
[0054]本发明实施例提供一种烟卡纸用水性PET复合胶，该复合胶由以下原料组成:
[0055](I)水性丙烯酸乳液的制备原料配方(重量份数，下同):
[0056]
去离子水330[0057]
【权利要求】
1.一种烟卡纸用水性PET复合胶，其特征在于，该复合胶按重量份的以下组份组成: 水性丙烯酸乳液550~740份； 所述水性丙烯酸乳液的的玻璃化转变温度为-40~-10°C，固含量为45~55%，粘度为100 ~lOOOcps ； 醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份； 所述醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度为1000~5000cps、固含量为50~60% ； 水性助剂2~5份； 稀释水50~100份。
2.根据权利要求1所述的烟卡纸用水性PET复合胶，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液采用由以下方式制得的聚合物乳液: 采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸异辛酯和I~5wt%的丙烯酸为单体，以阴离子乳化剂为乳化剂、过硫酸盐为引发剂、碳酸氢盐为缓冲剂、叔丁基过氧化氢为后消除氧化剂、硫酸亚铁为后消除还原剂、氨水为pH调节剂和调节固含量用的去离子水；其中，所述阴离子乳化剂选自:烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、磺基琥珀酸盐中的任一种，用量为所述单体总重量的0.5~1.5% ;所述过硫酸盐选自:过硫酸铵或过硫酸钾中任一种，过硫酸盐用量为所述单体总重量的0.4~0.8% ;所述碳酸氢盐选自:碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，碳酸氢盐用量为所述单体总重量的0.1~0.3% ;所述叔丁基过氧化氢的用 量为所述单体总重量的0.1~0.3% ;所述硫酸亚铁的用量为所述单体总重量的0.1~0.3% ； 采用预乳化种子乳液聚合法制成的玻璃化转变温度为-40~-10°C，固含量为45~55%，粘度为100~lOOOcps的聚合物乳液，即为水性丙烯酸乳液。
3.根据权利要求1所述的烟卡纸用水性PET复合胶，其特征在于，所述醋酸乙烯-乙烯乳液采用粘度为1000~5000CPS、固含量为50~60%的VAE乳液聚合物。
4.根据权利要求1至3任一项所述的烟卡纸用水性PET复合胶，其特征在于，所述水性助剂由水性消泡剂和水性防腐剂组成； 其中，所述水性消泡剂采用矿物油类消泡剂，水性消泡剂的用量为除水性助剂重量外的全部原料重量的0.1~0.3% ;所述水性防腐剂采用异噻唑酮类，水性防腐剂的用量为除水性助剂重量外的全部原料重量的0.1~0.2%。
5.根据权利要求1至3任一项所述的烟卡纸用水性PET复合胶，其特征在于，所述稀释水采用膜渗透法制得的去离子水，其电导率为I~20 μ s/cm。
6.一种烟卡纸用水性PET复合胶的制备方法，其特征在于，按权利要求1所述的配方取制备复合胶的各原料，制备步骤如下: 将水性丙烯酸乳液设置在聚合釜中，在65~75°C的条件下，将VAE乳液投入到所述聚合釜内的所述水性丙烯酸乳液中，搅拌30分钟； 使所述聚合釜的温度为72~75°C，进行抽真空，真空度为-0.03~-0.06MPa，保持60分钟，并保持搅拌；降温到50°C以下，加入水性助剂和稀释水，调节固含量为45~50%、粘度为100~500cps，使用100目过滤网过滤出料，所得产物即为烟卡纸用水性PET复合胶。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液通过以下方式制备:采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸异辛酯和I~5wt%的丙烯酸为单体，以阴离子乳化剂为乳化剂、过硫酸盐为引发剂、碳酸氢盐为缓冲剂、叔丁基过氧化氢为后消除氧化剂、硫酸亚铁为后消除还原剂、氨水为pH调节剂和调节固含量用的去离子水；其中，所述阴离子乳化剂选自:烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、磺基琥珀酸盐中的任一种，用量为所述单体总重量的0.5~1.5% ;所述过硫酸盐选自:过硫酸铵或过硫酸钾中任一种，过硫酸盐用量为所述单体总重量的0.4~0.8% ;所述碳酸氢盐选自:碳酸氢钠或碳酸氢铵中任一种，碳酸氢盐用量为所述单体总重量的0.1~0.3% ;所述叔丁基过氧化氢的用量为所述单体总重量的0.1~0.3% ;所述硫酸亚铁的用量为所述单体总重量的0.1~0.3% ； 采用预乳化种子乳液聚合法，将占总量40~50wt%的去离子水、全部阴离子乳化剂和全部单体一起投入到预乳化釜中，搅拌乳化得到预乳液； 在聚合釜中投入占总量45~50wt%的去离子水、缓冲剂，升温到75~85°C，加入5~10wt%的所述预乳液和20~30wt%的过硫酸盐引发剂溶液，所述引发剂溶液为用占总量5~10%的去离子水溶解过硫酸盐形成的引发剂溶液，进行种子反应；然后滴加剩余的所述预乳液和剩余的所述引发剂溶液，3~4小时滴完后继续保温反应I~2小时；之后降温到65~75°C，加入叔丁基过氧化氢与硫酸亚铁，进行后消除反应，除掉残留的丙烯酸单体，65~75°C继续保温反应60分钟，加入适量的氨水调节pH值为7.0~8.0，所得产物即为水性丙烯酸 乳液。
【文档编号】C08F220/14GK103773288SQ201410054751
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】陈小锋, 沈峰, 邓煜东 申请人:南通高盟新材料有限公司