专利名称：一种涂布用低温热封型丙烯酸乳液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂布用低温热封型丙烯酸乳液及其制备方法，该乳液用于涂布制得的涂布薄膜可广泛用于巧克力、ロ香糖等包装，属于新型环保高分子领域。
背景技术：
糖果作为食品エ业中重要的产品之一，早已深受广大甜食爱好者与少年儿童的欢迎和喜爱。据不完全统计，2010年全球糖果与巧克カ制品的产量趋近于2000万吨，如此巨大的糖果市场也同样推动着糖果包装行业的飞速发展。目前市场的糖果包装材料主要是镀铝复合膜以及涂布薄膜，其热封合性能主要是依靠复合PE或CPP类热封材料(起封温度>110°C )，可满足非热敏性糖果加工商的要求，然而对于热敏性糖果却不适用。巧克力、ロ香糖等糖果，遇高温85°C )容易融化、变形等，为避免产品受到破坏，包装材料的封ロ温度不能太高(小于85°C)，而常规的复合封ロ条件(热封強度高于1.8N/15mm)的热封性涂料 的封合温度达不到要求(冷封胶常温下可以封合，但价格昂贵，且对设备要求很高；PVDC的起封封合温度为110°C ;常规丙烯酸乳液的起封封合温度为100°C )，这就需要开发ー种起封温度低(く 85°C )时可达到热封合要求的丙烯酸涂料以满足客户的要求。低温热封丙烯酸乳液具有优秀的保香性能，较高的光泽度，而且其成本小，对涂布设备要求低，这可大大拓展它的应用。
发明内容
高聚物热封是热和力共同作用的结果，一方面在熔融状态下的高聚物表面，高分子链段相互扩散、滲透，相互缠绕，达到封ロ密闭；另一方面，在熔融粘流状态的高聚物分子在压力作用下变形，相互接近，分子间产生足够的范德华力，使热封表面相互密闭。而市场上普通的丙烯酸由于其粘连温度高(100°c )，导致热封合时的起封温度高，且热封強度小(< 1.0N/15mm)，而本发明的创新点在于两点ー是使用反应型乳化剂及其他乳化剂ー起乳化単体，不仅可增强乳化效果，且反应型乳化剂在聚合过程中以共价键的方式与高分子结合，使得聚合物存放、使用时不会发生迁移、解吸，可进ー步增强乳液的稳定性及其涂层的性能。ニ是制得的丙烯酸乳液中添加入粘连温度低的EAA高聚物，该高聚物具有良好的低温热封效果(其粘连温度为80-90°C )，且EAA与丙烯酸酯分子链之间在一定温度下(800C )，一定压カ下(> O. IMPa)可有效结合，使得热封强度增大(> I. 8N/15mm)。针对现有市场上丙烯酸存在的起封温度高的问题，本发明的目的在于提供ー种涂布用的低温热封丙烯酸乳液，用该乳液涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)上，可制得供低温热封用的涂布膜，起封温度可降低至80°C，热封强度为1.8-2. 2N/15mm(热封条件为80°C,O. 14MPa，0. 75s)。可用于ー些包装时温度要求控制在85°C以下的糖果类产品的快速包装。本发明提供的低温热封丙烯酸乳液由改性丙烯酸乳液85-95% (以下均为质量比)与こ烯-丙烯酸共聚乳液(以下简称EAA乳液)5-15%共混制得，其固含量为17. 6-25% ;所述改性丙烯酸乳液由含有下列质量比的原料配制而成甲基丙烯酸酯11 18%，丙烯酸酯3 6%，丙烯酸O. I 1%，乳化剂O. Ol O. 2%,电解质O. 01 O. 1%,引发剂O. 4 0.6%，中和剂I 4%，去离子水72 80%，杀菌剂O. 05 0.3%。所述改性丙烯酸乳液的固含量为17. 2-25. 1% ;所述的EAA乳液，其固含为25% ;所述的甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸こ酯的ー种或任意组合；所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸异辛酯的ー种或任意组合；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵的ー种或任意组合；所述的乳化剂为反应乳化剂与其他阴离子乳化剂共混物，其中共混比例为I : 0.1 I : O. 5，所述的反应乳化剂为烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐的任意ー种，所述的其他阴离子乳化剂为醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐中的任意ー种；所述的电解质为碳酸氢钠；所述的中和剂为氨水；所述的杀菌剂为1，2-苯并异噻唑-3-酮。相应的，本发明还提供ー种上述涂布用低温热封型丙烯酸乳液的制备方法，该方法为
(I)将11 18%的甲基丙烯酸酷、3 6%的丙烯酸酷、O. I I %的丙烯酸混合搅拌O. 5小时，搅拌速度控制80-150转/分钟，得到共混单体；(2)称取72 80%的去离子水，将O. I % O. 4%的引发剂用去离子水总量的15 30%溶解配成溶液A ;(3)将O. 01 O. 2%乳化剤、I %的共混单体、以及剩余的去离子水加入反应釜中，开启搅拌，搅拌速度控制在200-300转/分钟，升温至75-80°C反应至有蓝光乳白色液体出现为止，然后同时滴加剰余的共混単体及溶液A，保持温度为80 82°C，控制在2 4小时内滴加完，然后降温至50-60°C，加入I 4%氨水调pH值至8 10，最后添加O. 05-0. 3%的杀菌剂，过滤出料，制得改性丙烯酸乳液，其固含量为17. 2-25. 1% ；(4)将上述制得的改性丙烯酸乳液(固含量为17. 2-25. I % )与EAA乳液共混，其共混比例为85-95% 5-15%，即制得本发明的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其固含量为 17. 6-25% ο
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明的涂布用高阻氧PVDC乳液及其制备方法作进ー步说明。实施例一称取甲基丙烯酸甲酯Ilkg,丙烯酸甲酯6kg,丙烯酸Ikg,放入配料爸中搅拌O. 5小时，搅拌速度为80转/分钟，得到共混単体；然后称取过硫酸钾O. 4kg投入到24kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A ;再称取烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐O. 18kg，聚氧こ烯壬基酚磷酸酯O. 02kg作为乳化剂，共混单体1kg，以及53. Ikg去离子水加入反应釜中，以200转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到80°C，当有蓝光乳白色液体出现时，同时滴加剰余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度82°C，控制滴加速度在2. 5小时内滴完，然后降温至600C ;加入4kg氨水调pH值至10 ;最后添加O. 3kg的1,2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为21. 8% ;称取85kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液15kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为22. 3%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为I. Og/m2,下机固化48小时后，在80°C，0. 14MPa，0. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为I. 8N/15mm，有很好的低温热封效果。实施例ニ称取甲基丙烯酸こ酯22kg,丙烯酸こ酯6kg,丙烯酸异辛酯6kg,丙烯酸Ikg,放入配料釜中搅拌O. 5小时，搅拌速度为100转/分钟，得到共混单体；然后称取过硫酸铵O. 8kg投入到40kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A ;再称取丙烯酰胺基磺酸盐O. 16kg，醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐O. 04kg作为乳化剂，共混单体2kg，以及117. 9kg去离子水加入反应釜中，以250转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到78V，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度80°C，控制滴加速度在2小时内滴完，然后降温至57°C ;加入6kg氨水调pH值至9. 6 ;最后添加O. Ikg的1,2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为20. 2% ;称取90kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液IOkg放入容器中搅拌共混，得到固含量为20. 7%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为I. Og/m2,下机固 化48小时后，在80°C，0. 14MPa，0. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为I. 8N/15mm，有很好的低温热封效果。实施例三称取甲基丙烯酸甲酯4kg,甲基丙烯酸こ酯4kg,丙烯酸甲酯Ikg,丙烯酸こ酯Ikg,丙烯酸异辛酯1kg，丙烯酸O. 3kg，放入配料釜中搅拌O. 5小吋，搅拌速度为150转/分钟，得到共混単体；然后称取过硫酸钾O. 1kg、过硫酸铵O. Ikg投入到40kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A ;再称取丙烯酰胺基磺酸盐O. 007kg，醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐O. 003kg作为乳化剂，共混单体O. 5kg，以及11. 2kg去离子水加入反应釜中，以300转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到75°C，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度81°C，控制滴加速度在3. 5小时内滴完，然后降温至58°C ;加入Ikg氨水调pH值至8. 5 ;最后添加O. Ikg的1,2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料,制得丙烯酸乳液，固含量为23. 8% ;称取47kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液3kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为23. 9%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为1.(^/1112，下机固化48小时后，在80で，
0.14MPa，0. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为I. 9N/15mm，有很好的低温热封效果O实施例四称取甲基丙烯酸甲酯6kg，甲基丙烯酸こ酯3kg，丙烯酸甲酯O. 6kg，丙烯酸こ酯
1.2kg，丙烯酸异辛酯O. 6kg，丙烯酸O. 3kg，放入配料釜中搅拌O. 5小吋，搅拌速度为120转/分钟，得到共混単体；然后称取过硫酸钾O. 06kg、过硫酸铵O. 12kg投入到15. 6kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A ;再称取烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐O. 04kg、醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐O. 02kg、烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐O. 03kg作为乳化剤，共混单体O. 6kg，以及9. 35kg去离子水加入反应釜中，以280转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到76°C，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度80°C，控制滴加速度在3小时内滴完,然后降温至59°C ;加入I. 2kg氨水调pH值至8. 6 ;最后添加O. 06kg的1，2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为20.6% ;称取38kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液2kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为20. 8%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为1.0g/m2，下机固化48小时后，在80°C，0. 14MPa，0. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为I. 9N/15mm，有很好的低温热封效果。实施例五称取甲基丙烯酸甲酯3. 2kg,甲基丙烯酸こ酯8kg，丙烯酸甲酯2. 4kg，丙烯酸こ酯O. 8kg，丙烯酸O. 08kg，放入配料釜中搅拌O. 5小时，搅拌速度为110转/分钟，得到共混单体；然后称取过硫酸钾O. 16kg、过硫酸铵O. 08kg投入到15. 7kg去离子水中，搅拌均勻，配成溶液A ;再称取聚氧こ烯壬基酚磷酸酯O. 03kg、烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐O. 09kg作为乳化剂，共混单体O. 8kg，以及47kg去离子水加入反应釜中，以260转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到77°C，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度80°C，控制滴加速度在3小时内滴完，然后降温至50°C ;加入2. 4kg氨水调pH值至9.4 ;最后添加O. 08kg的I，2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为19. 5% ;称取44kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液6kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为20. 2%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为1.0g/m2，下机固化48小时后，在80°C，0. 14MPa，O. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为2. 0N/15mm，有很好的低温热封效果。实施例六称取甲基丙烯酸甲酯21. 6kg,丙烯酸异辛酯3. 6kg,丙烯酸I. 2kg,放入配料爸中搅拌O. 5小时，搅拌速度为130转/分钟，得到共混単体；然后称取过硫酸钾O. 12kg投入到13. 2kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A ;再称取醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐O. 06kg、丙烯酰胺基磺酸盐O. 12kg作为乳化剤，共混単体I. 2kg，以及76. 3kg去离子水加入反应釜中，以270转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到78°C，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度80°C，控制滴加速度在4小时内滴完，然后降温至55°C;加入4. 8kg氨水调pH值至9. 2 ;最后添加O. 24kg的1,2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为23. 6% ;称取54kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液6kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为23. 7%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为I. Og/m2,下机固化48小时后，在80°C，0. 14MPa，0. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为2. 2N/15mm，有很好的低温热封效果。实施例七称取甲基丙烯酸甲酯24kg,丙烯酸こ酯4. 5kg,丙烯酸O. 9kg,放入配料爸中搅拌
O.5小时，搅拌速度为140转/分钟，得到共混单体；然后称取过硫酸铵O. 3kg投入到23. 7kg去离子水中，搅拌均匀，配成溶液A;再称取聚氧こ烯壬基酚磷酸酯O. 04kg、烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐O. 2kg作为乳化剂,共混单体I. 5kg,以及94. 6kg去离子水加入反应爸中，以240转/分钟的速度搅拌，釜内温度升到77°C，当有蓝光乳白色液体出现时，将剩余的共混单体以及溶液A滴加进去，保持釜内温度82°C，控制滴加速度在3小时内滴完，然后降温至570C ;加入I. 5kg氨水调pH值至8. O ;最后添加O. 3kg的1,2-苯并异噻唑-3-酮；过滤出料，制得丙烯酸乳液，固含量为20. 4% ;称取46kg制得的丙烯酸乳液与EAA乳液4kg放入容器中搅拌共混，得到固含量为20. 8%的共混乳液即本发明所述的涂布用低温热封丙烯酸乳液。得出的乳液经过上机涂布，基材为19微米的BOPP光膜，涂布量为I. Og/m2,下机固化48小时后，在80°C，O. 14MPa，O. 75s的热封测试条件下，测得其热封强度为2. ON/15mm,有很好的低温热封效果。·
权利要求
1.一种涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液由含由下述质量含量的原料配制成改性丙烯酸乳液85-95%、こ烯-丙烯酸共聚乳液(以下简称EAA乳液)5-15% ;所述改性丙烯酸乳液由含有下列质量比的原料配制而成甲基丙烯酸酯11 18 %、丙烯酸酯3 6 %、丙烯酸0. I I %、乳化剂0. 01 0. 2 %、电解质0.01 0. 1%、引发剂0. 4 0. 6%、中和剂I 4%、去离子水72 80%、杀菌剂0. 05 0.3%。
2.如权利要求I所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述改性丙烯酸乳液的固含量为17. 2-25. I %。
3.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述EAA乳液的固含量为25%。
4.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的甲基丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸こ酯的ー种或任意組合。
5.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的丙烯酸酯为丙烯酸甲酷、丙烯酸こ酷、丙烯酸异辛酯的ー种或任意組合。
6.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵的ー种或任意組合。
7.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的乳化剂为反应乳化剂与其他阴离子乳化剂的共混物，其共混比例为I : 0.1 I : 0.5。
8.如权利要求I或2或7所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的反应乳化剂为烷基酚烯丙基聚醚硫酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐的任意ー种。
9.如权利要求I或2或7所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的其他阴离子乳化剂为醇醚磺基琥珀酸单酯ニ纳盐中的任意ー种。
10.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的电解质为碳酸氢钠。
11.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的中和剂为氨水。
12.如权利要求I或2所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液，其特征在于所述的杀菌剂为I，2-苯并异噻唑-3-酮。
13.如权利要求I所述的涂布用低温热封型丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤 (1)将11 18%的甲基丙烯酸酷、3 6%的丙烯酸酷、0.I I %的丙烯酸混合搅拌·0.5小时，搅拌速度控制80-150转/分钟，得到共混单体； (2)称取72 80%的去尚子水,将0.1% 0. 4%的引发剂用去尚子水总量的15 30%溶解配成溶液A ; (3)将0.01 0. 2%乳化剤、I %的共混单体、以及剩余的去离子水加入反应釜中，开启搅拌，搅拌速度控制在200-300转/分钟，升温至75-80°C反应至有蓝光乳白色液体出现为止，然后同时滴加剰余的共混単体及溶液A，保持温度为80 82°C，控制在2 4小时内滴加完，然后降温至50-60°C，加入I 4%氨水调pH值至8 10，最后添加0. 05-0. 3%的杀菌剂，过滤出料，制得改性丙烯酸乳液，其固含量为17. 2-25. 1% ；(4)将上述制得的改性丙烯酸乳液与EAA乳液共混，其共混比例为85-95% 5-15%, 即制得本发明的涂布用低温热封型丙烯酸乳液。
全文摘要
本发明涉及一种涂布用低温热封型丙烯酸乳液及其制备方法，该涂料由含有下述质量含量的原料配制成改性丙烯酸乳液85-95％、乙烯-丙烯酸共聚乳液(以下简称EAA乳液)5-15％；所述改性丙烯酸乳液由含有下列质量比的原料配制而成甲基丙烯酸酯11～18％、丙烯酸酯3～6％、丙烯酸0.1～1％、乳化剂0.01～0.2％、电解质0.01～0.1％、引发剂0.4～0.6％、中和剂1～4％、去离子水72～80％、杀菌剂0.05～0.3％。用该乳液涂布在双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)上，可制得供低温热封用的涂布膜，起封温度可降低至80℃，热封强度为1.8-2.2N/15mm(热封条件为80℃，0.14MPa，0.75s)。可用于一些包装时温度要求控制在85℃以下的糖果类产品的快速包装。
文档编号C09D133/10GK102850891SQ20121035007
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月9日 优先权日2012年9月9日
发明者邢青涛, 黄宏存 申请人:海南必凯水性涂料有限公司