一种水性聚氨酯热封胶的制备方法与流程

1.本发明涉及食品、药品泡罩包装技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯热封胶的制备方法。


背景技术：

2.泡罩包装应用非常广泛，是食品、保健品、药品等领域的主要包装形式。在药品包装中，它是将药品置于经吸塑成型的塑料硬片的泡罩内，再用一张涂布有热封胶的铝箔与该塑料泡罩热封而成，从而起到保护药品的作用。其中泡罩包装成泡基础所用的材料绝大多数都是聚氯乙烯片材，而泡罩包装的覆盖材料基本上都是铝箔，涂布在铝箔上的热封胶通常称为vc 剂。但是由于聚氯乙烯中存在氯元素，这种材料在使用完毕后作为固体废物处理时，对环境具有一定的污染，因此很多研究者在致力于寻找其他的替代材料。
3.聚丙烯材料由于不存在氯元素而被研究者关注，但是由于聚丙烯材料的非极性，若仍然使用现有的vc剂，对聚丙烯材料进行热封的热封强度不够。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是聚丙烯材料作为泡罩包装的成泡基材时，采用现有的vc剂热封强度不够，目的在于提供一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，以实现对聚丙烯的有效热封强度。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，包括如下步骤：
7.以聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯反应，生成聚氨酯预聚体；
8.加入丙酮降低预聚体黏度，再加入磺酸盐亲水扩链剂；
9.加入二乙烯三胺得到离聚体；
10.向所述离聚体内加入水，得到水性聚氨酯乳液；
11.向所述水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂，除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
12.在一可选的实施例中，所述聚酯多元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯的质量比为 30～40：8～12：20～30。
13.在一可选的实施例中，所述聚酯二元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯中的任意一种。
14.在一可选的实施例中，述环氧化聚丁二烯树脂的数均分子量为1000～1800g/mol；所述环氧化聚丁二烯树脂中羟基含量为5wt％～8wt％。
15.在一可选的实施例中，所述多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯中的任一种。
16.在一可选的实施例中，所述羧酸盐亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、含羧基半酯二元醇中的任一种，所述羧酸盐亲水扩链剂的质量份与所述聚酯二元醇的质量份
相比为 2～4:30～40。
17.在一可选的实施例中，所述磺酸盐亲水扩链剂为乙二胺基乙磺酸盐、乙二羟基乙磺酸盐、二羟基聚氧化多元醇磺酸盐中的任一种。
18.在一可选的实施例中，所述磺酸盐亲水扩链剂与羧酸盐亲水扩链剂的质量比为0.5～0.8:1；
19.所述二乙烯三胺与所述磺酸盐亲水扩链剂的质量比为0.2～0.6:1。
20.在一可选的实施例中，包括如下步骤：
21.将聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯加入到反应器中，40～60℃下反应2～4 小时，生成聚氨酯预聚体；
22.加入丙酮降低预聚体黏度，再向反应器中加入磺酸盐亲水扩链剂，40～60℃下反应2～4 小时；
23.降温至50℃以下，加入二乙烯三胺进行中和得到离聚体；
24.向所述离聚体内加入水，高剪切搅拌1～2分钟，得到水性聚氨酯乳液；
25.向所述水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂，减压蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
26.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
27.本发明实施例中，利用聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯反应生成的聚氨酯预聚体中，具有异氰酸酯中的活性基团nco以及环氧化聚丁二烯树脂结构中的羰基，当将水性聚氨酯热封胶涂布在铝箔上并与聚丙烯材料热封时，提高了热封强度；且在制备过程中，先利用磺酸盐亲水扩链剂进行扩链，由于磺酸盐亲水扩链剂中磺酸基的强亲水性，加之中和过程，可以提高获得的离聚体的分散性及稳定性，进而更加有利于羧酸盐亲水扩链剂进行扩链，使形成的水性聚氨酯热封胶的固含量更加优异，粘结性更好。本发明实施例获得的热封胶克服了现有的vc胶用于热封聚丙烯材料时的热封强度不足的缺陷。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
29.一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，包括如下步骤：
30.以聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯反应，生成聚氨酯预聚体；
31.加入丙酮降低预聚体黏度，再加入磺酸盐亲水扩链剂；
32.加入二乙烯三胺得到离聚体；
33.向所述离聚体内加入水，得到水性聚氨酯乳液；
34.向所述水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂，除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
35.进一步地，所述聚酯多元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯的质量比为30～40：8～12： 20～30。
36.进一步地，所述聚酯二元醇为聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯中的任意一种。
37.进一步地，述环氧化聚丁二烯树脂的数均分子量为1000～1800g/mol；所述环氧化聚丁二烯树脂中羟基含量为5wt％～8wt％。
38.进一步地，所述多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯中的任一种。
39.进一步地，所述羧酸盐亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、含羧基半酯二元醇中的任一种，所述羧酸盐亲水扩链剂的质量份与所述聚酯二元醇的质量份相比为2～4:30～40。
40.进一步地，所述磺酸盐亲水扩链剂为乙二胺基乙磺酸盐、乙二羟基乙磺酸盐、二羟基聚氧化多元醇磺酸盐中的任一种；所述磺酸盐亲水扩链剂的质量份与所述聚酯二元醇的质量份相比为2～4:30～40。
41.更进一步地，所述磺酸盐亲水扩链剂与羧酸盐亲水扩链剂的质量比为0.5～0.8:1；
42.所述二乙烯三胺与所述磺酸盐亲水扩链剂的质量比为0.2～0.6:1。
43.更进一步地，包括如下步骤：
44.将聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯加入到反应器中，40～60℃下反应2～4 小时，生成聚氨酯预聚体；
45.加入丙酮降低预聚体黏度，再向反应器中加入磺酸盐亲水扩链剂，40～60℃下反应2～4 小时；
46.降温至50℃以下，加入二乙烯三胺进行中和得到离聚体；
47.向所述离聚体内加入水，高剪切搅拌1～2分钟，得到水性聚氨酯乳液；
48.向所述水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂，减压蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
49.聚酯二元醇、环氧化聚丁二烯树脂、多异氰酸酯反应生成的聚氨酯预聚体中，具有异氰酸酯中的活性基团nco以及环氧化聚丁二烯树脂结构中的羰基，当将水性聚氨酯热封胶涂布在铝箔上并与聚丙烯材料热封时，由于两种活性基团的存在以及形成聚氨酯预聚体的极性结构提高了聚丙烯与铝箔的反应活性，提高了热封强度。同时环氧化聚丁二烯树脂结构中的烯烃结构单元对于聚丙烯材料具有一定的改性作用，对降低起始热封温度具有一定的作用。丙酮的加入可以降低预聚体的黏度；磺酸盐亲水扩链剂的加入进行扩链，利用二乙烯三胺进行中和形成离聚体，然后进行乳化，最后再用羧酸盐亲水扩链剂进行扩链，形成水性聚氨酯热封胶。其中，在制备过程中，先利用磺酸盐亲水扩链剂进行扩链，由于磺酸盐亲水扩链剂中磺酸基的强亲水性，加之中和过程，可以提高获得的离聚体的分散性及稳定性，进而更加有利于羧酸盐亲水扩链剂进行扩链，使形成的水性聚氨酯热封胶的固含量更加优异，粘结性更好；且先使用磺酸盐亲水扩链剂可以降低中和剂二乙烯三胺的用量。
50.以下通过具体实施例进行详细说明。
51.1)实施例：
52.一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，其中实施例1～6的原料组成如下表1所示：
53.表1实施例1～6的原料组成表
[0054][0055]
实施例7：
[0056]
一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，与实施例1的区别在于聚酯二元醇采用的是聚己二酸己二醇酯，其余与实施例1相同。
[0057]
实施例8：
[0058]
一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，与实施例1的区别在于多异氰酸酯采用的是2，4
‑ꢀ
甲苯二异氰酸酯，其余与实施例1相同。
[0059]
实施例9：
[0060]
一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，与实施例1的区别在于磺酸盐亲水扩链剂采用的是二羟基聚氧化多元醇磺酸盐，其余与实施例1相同。
[0061]
实施例10：
[0062]
一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，与实施例1的区别在于羧酸盐亲水扩链剂采用的是含羧基半酯二元醇，其余与实施例1相同。
[0063]
以上各实施例1～6的制备过程为：按照各案例的配方，聚己二酸乙二醇酯、环氧化聚丁二烯树脂、聚己二酸乙二醇酯加入到反应器中，40℃下反应2小时，生成聚氨酯预聚体；加入丙酮降低预聚体黏度，再向反应器中加入乙二胺基乙磺酸盐，40℃下反应2小时；降温至 50℃，加入二乙烯三胺进行中和得到离聚体；向离聚体内加入水，高剪切搅拌1分钟，得到水性聚氨酯乳液；向水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂二羟甲基丁酸，减压蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
[0064]
对于实施例7～10，根据各配方，调整原料即可。
[0065]
2)对比例
[0066]
一种水性聚氨酯热封胶的制备方法，其中对比例1～6的原料组成如下表2所示：
[0067]
表2对比例1～6的原料组成表
[0068][0069]
以上对比例1～6的制备过程为：按照各案例的配方，聚己二酸乙二醇酯、环氧化聚丁二烯树脂、聚己二酸乙二醇酯加入到反应器中，40℃下反应2小时，生成聚氨酯预聚体；加入丙酮降低预聚体黏度，再向反应器中加入乙二胺基乙磺酸盐，40℃下反应2小时；降温至50℃，加入二乙烯三胺进行中和得到离聚体；向离聚体内加入水，高剪切搅拌1分钟，得到水性聚氨酯乳液；向水性聚氨酯乳液中加入羧酸盐亲水扩链剂二羟甲基丁酸，减压蒸馏除去丙酮，得到水性聚氨酯热封胶。
[0070]
对比例7：与实施例1的区别在于在形成离聚体之前加入二羟甲基丁酸，形成离聚体后加入乙二胺基乙磺酸盐。
[0071]
3)测试例
[0072]
对实施例1～10和对比例1～7得到的热封胶进行性能测试，测试结果分别如下表3、4。
[0073]
将实施例1～10、对比例1～7得到的热封胶涂布于0.02μm厚度的硬质铝箔上，烘干后在热封仪上与聚丙烯片材热封，热封温度为170℃，时间5s，测量热封强度，结果分别见下表3、 4。
[0074]
表3实施例1～10的热封胶性能测试结果
[0075]
[0076]
表4对比例1～7的热封胶性能测试结果
[0077][0078]
由以上各实施例、对比例可知，实施例1～10得到的热封胶的性能均符合使用要求，热封强度均符合要求且优于现有的热封胶；且实施例1～10的热封胶在170℃下进行热封即可满足要求。各对比例的中和剂、羧酸盐扩链剂、磺酸盐扩链剂的比例调整时，得到的热封胶的性能不佳。比对实施例1与对比例7，可知羧酸盐扩链剂、磺酸盐扩链剂的加入顺序对热封胶的性能具有一定的影响。当先加入羧酸盐扩链剂、后加入磺酸盐扩链剂时，热封胶的性能虽然满足使用要求，但是比实施例1的热封胶性能差。
[0079]
本专利申请中未提及的方法、过程、设备等均是采用已有方法或采用已有方法可以获得、进行，在此不再进行赘述。
[0080]
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。