CN101362929A - 一种乳液型纸塑粘合剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳液型纸塑粘合剂，由下述重量百分比的原料组方经一步法制备而成：聚合单体40－60％、增粘树脂1－10％、交联剂1－3％、乳化剂1－3％、引发剂0.2－1％、聚乙烯醇0.2－2％、反应性乳化剂0.1－0.3％、pH调节剂0.1－2.0％、氨水0.5－1.5％，余量为去离子水；本发明是一种增粘树脂用量较少而粘接强度较高，不含苯的绿色环保的乳液型纸塑粘合剂。本发明还公开了该粘合剂的制备方法，该方法反应体系设计合理，工艺简单，反应效果较好，不但提高了生产效率，而且降低了能耗。

Description

一种乳液型纸塑粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及纸塑粘合剂，具体涉及一种乳液型纸塑粘合剂及其制备方法。

背景技术

随着装饰工业的发展，纸张复膜技术的应用日趋广泛。纸张经过复膜处理后，可以有效地改善外观，提高纸张的拉伸强度和耐水性，还可以起到防霉、防水、防污、防伪、耐折、耐磨等作用。近年来，纸塑复合或塑塑复合技术在印刷、包装行业得到广泛应用和迅速发展。双向拉伸的聚丙烯薄膜是纸张复膜技术中最常采用的薄膜材料。聚烯烃类塑料由于表面化学惰性，很难与其他材料形成良好的粘结强度，因此用于复膜制品与纸制品及其他制品的胶粘剂引起人们广泛的关注。

为了形成与聚烯烃类薄膜的有效粘接，早期曾采用溶剂型纸塑胶粘剂。由于该种产品在使用过程中存在大量有机溶剂(苯，甲苯，二甲苯等)，在生产和应用中毒性大，严重影响操作工人的身心健康，并造成严重的环境污染。而且有机溶剂本身易燃、易爆，给储存和运输带来极大的安全隐患。

近年来，不断有乳液型纸塑粘合剂出现，乳液型纸塑粘合剂的配方组成主要包括聚合单体(丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、苯乙烯等)、交联剂(丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯等)、乳化剂(十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MS-1、OP-10、TX-10等)、引发剂(过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾等)、pH调节剂(碳酸氢钠、碳酸氢钾等)、聚乙烯醇和水，如公开号为CN1363638A，公开日为2002年8月4日，名称为水乳液纸塑粘合剂的发明专利申请，就公开了由20-80％(重量)聚丙烯酸酯、10-70％(重量)醋酸乙烯-丙烯酸共聚物和0-50％(重量)聚乙烯醇缩甲醛胶为原料制备而成，但由于聚烯烃复膜表面未作电晕处理，因此该粘合剂粘接强度不高。为了提高乳液粘合剂对复膜制品的粘合力，通常在乳液中添加萜烯树脂、松香等增粘树脂，如公开号为CN1342735A，公开日为2002年4月3日，名称为水乳型纳米纸塑粘合剂及制备方法的发明专利，就公开了配方中含20-50％(重量)乳液增粘剂，但该发明专利增粘剂用量较大，且增粘剂需另外配制后再添加到混合胶乳中。增粘树脂可以有效提高粘接强度，但由于这些增粘树脂不溶于水，因此现有生产工艺中，通常采用以下二步方法：

1)将增粘树脂溶解在甲苯等有机溶剂中，然后按照一定比例与合成乳液复配得到所需要的纸塑粘合胶。该类产品虽然具有水性的外观，但仍然存在使用甲苯等有机溶剂的缺陷。

2)预先配置一定固含量的增粘树脂乳液，然后按比例与合成乳液复配得到所需要的产品。该类产品虽然可以降低甲苯等有机溶剂的使用，但需要较大用量的增粘树脂乳液的才能使粘合剂的粘接强度符合要求，且增粘树脂乳液和合成乳液需要分别制备，操作过程繁琐，生产效率低，且能耗高。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种增粘树脂用量较少而粘接强度较高，不含苯的绿色环保的乳液型纸塑粘合剂。本发明还提供了该乳液型纸塑粘合剂的制备方法，该方法采用一步法合成工艺，提高了生产效率，降低了能耗。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种乳液型纸塑粘合剂，由下述重量百分比的原料组方经一步法制备而成：聚合单体40-60％、增粘树脂1-10％、交联剂1-3％、乳化剂1-3％、引发剂0.2-1％、聚乙烯醇0.2-2％、反应性乳化剂0.1-0.3％、pH调节剂0.1-2.0％、氨水0.5-1.5％，余量为去离子水。

所述的聚合单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、苯乙烯的其中至少一种。

所述的聚合单体为下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯20、醋酸乙烯酯13、甲基丙烯酸甲酯7、丙烯酸1。

所述的聚合单体为下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯23、醋酸乙烯酯15、苯乙烯7、丙烯酸1。

所述的聚合单体为下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯23、醋酸乙烯酯16、甲基丙烯酸甲酯8、丙烯酸异辛酯3、丙烯酸1。

所述的反应性乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烯丙氧甲基(壬酚基)乙基聚氧乙烯硫酸钠、丙烯酰胺基(二甲基)乙基磺酸钠、丙烯酰胺基(二甲基)磺酸铵、琥珀酸(磺酸钠)烯丙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基磺酸钠、丙烯酰胺硬脂酸钠的其中至少一种。

所述的增粘树脂为松香、萜烯树脂、C5石油树脂、酚醛树脂的其中至少一种。

所述的交联剂为丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯的其中至少一种。

所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MS-1、OP-10、TX-10的其中至少一种。

引发剂为过硫酸铵或过硫酸钠或过硫酸钾，pH调节剂为碳酸氢钠或碳酸氢钾。

一种所述的乳液型纸塑粘合剂的制备方法，包括下述步骤：

1)将原料组方中的引发剂配制成重量百分浓度为1-10％的水溶液；

2)将原料组方中2/3的聚合单体、2/3的去离子水和非反应性乳化剂混合进行预乳化，得到预乳化液待用；

3)将原料组方中增粘树脂溶解在交联剂和余下的1/3聚合单体的混合溶液中，加入反应性乳化剂，得到混合溶液待用；

4)将原料组方中聚乙烯醇和余下的1/3的去离子水置于反应釜中，搅拌升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，降温至40-50℃；

5)在上述反应釜中加入1/5的预乳化液、1/3的引发剂水溶液和原料组方中pH调节剂，升温至70-80℃进行反应；

6)反应温度控制在70-80℃，待反应体系出现蓝光后，开始滴加4/5的预乳化液和1/3的引发剂水溶液，2小时内滴完；

7)待预乳化液滴加完毕后，再滴加混合溶液和1/3的引发剂水溶液，1小时内滴完；

8)待滴加完毕后，升温至85-95℃，保温1小时后，降温至40-50℃，加入原料组方中的氨水，冷却后过滤、出料得到乳液型纸塑粘合剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于乳液型纸塑粘合剂的原料配方为聚合单体、增粘树脂、交联剂、乳化剂、引发剂、聚乙烯醇、反应性乳化剂、pH调节剂、氨水和去离子水，增粘树脂被直接引入到合成乳液中，反应性乳化剂能以共价键的方式使增粘树脂在与聚合单体和交联剂聚合，且反应后，反应性乳化剂不发生迁移、解析，使用反应性乳化剂能有效提高增粘树脂在聚合物乳液中的稳定性，并提高乳液的粘接性能，这样就解决了增粘树脂难以与聚合单体和交联剂等组成的合成乳液直接反应的技术障碍，同时也解决了增粘树脂需要用苯作为溶剂才可以与合成乳液混合的技术障碍，防止了含苯的乳液型纸塑粘合剂产品对人体的危害和对环境的污染增，并且在增粘树脂的用量较大降低的情况下，乳液型纸塑粘合剂的粘度可以达到产品的要求，粘度为1500-3000mPa.s。因此本发明是一种增粘树脂用量较少而粘接强度较高，不含苯的绿色环保的乳液型纸塑粘合剂。本发明的乳液型纸塑粘合剂的制备方法，是利用一步法直接使增粘树脂在反应性乳化剂作用下与聚合单体和交联剂的混合溶液混合和反应，这样就解决了目前的增粘树脂与合成乳液分二步各自配制的问题，缩短了反应时间，不但提高了生产效率，而且降低了能耗；并且本方法的反应体系设计合理，工艺简单，反应效果较好，得到的产品合格率较高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

原料组方如下：

聚合单体由20份丙烯酸丁酯、13份醋酸乙烯酯、7份甲基丙烯酸甲酯和1份丙烯酸组成，增粘树脂由3.4份松香和1份萜烯树脂组成，乳化剂由0.9份十二烷基硫酸钠和1份OP-10组成，反应性乳化剂为0.2份烯丙氧甲基(壬酚基)乙基聚氧乙烯硫酸钠，交联剂为1份丙烯酸羟丙酯，pH调节剂为0.65份碳酸氢钠，引发剂为0.7份过硫酸铵，0.5份聚乙烯醇，0.7份氨水，其余百分重量份为去离子水。

制备方法如下：

1)将原料组方中的引发剂配制成重量百分浓度为1-10％的水溶液；

2)将原料组方中2/3的聚合单体、2/3的去离子水和非反应性乳化剂混合进行预乳化，得到预乳化液待用；

3)将原料组方中增粘树脂溶解在交联剂和余下的1/3聚合单体的混合溶液中，加入反应性乳化剂，得到混合溶液待用；

4)将原料组方中聚乙烯醇和余下的1/3的去离子水置于反应釜中，搅拌升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，降温至40-50℃；

5)在上述反应釜中加入1/5的预乳化液、1/3的引发剂水溶液和原料组方中pH调节剂，升温至70-80℃进行反应；

6)反应温度控制在70-80℃，待反应体系出现蓝光后，开始滴加4/5的预乳化液和1/3的引发剂水溶液，2小时内滴完；

7)待预乳化液滴加完毕后，再滴加混合溶液和1/3的引发剂水溶液，1小时内滴完；

8)待滴加完毕后，升温至85-95℃，保温1小时后，降温至40-50℃，加入原料组方中的氨水，冷却后过滤、出料得到乳液型纸塑粘合剂。

实施例2

原料组方如下：

聚合单体由23份丙烯酸丁酯、15份醋酸乙烯酯、7份苯乙烯和1份丙烯酸组成，增粘树脂为3.8份松香，乳化剂由1份十二烷基硫酸钠和1.1份OP-10组成，反应性乳化剂为0.3份烯丙氧甲基(壬酚基)乙基聚氧乙烯硫酸钠，交联剂为1.3份丙烯酸羟丙酯，pH调节剂为1份碳酸氢钠，引发剂为0.7份过硫酸铵，0.8份聚乙烯醇，0.8份氨水，其余百分重量份为去离子水；制备方法与实施例1相同。

实施例3

原料组方如下：

聚合单体由23份丙烯酸丁酯、16份醋酸乙烯酯、8份甲基丙烯酸甲酯、3份丙烯酸异辛酯和1份丙烯酸组成，增粘树脂为6份松香，乳化剂由1份十二烷基硫酸钠和1.2份OP-10组成，反应性乳化剂为0.25份烯丙氧基羟丙基磺酸钠，交联剂为1.5份丙烯酸羟丙酯，pH调节剂为1.1份碳酸氢钠，引发剂为0.75份过硫酸铵，0.9份聚乙烯醇，1份氨水，其余百分重量份为去离子水；制备方法与实施例1相同。

上述实施例仅仅只是对本发明的解释，并不代表本发明的全部，可以在权利要求的范围进行各种原料组方，在此不作一一举例。

Claims (10)

1、一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于由下述重量百分比的原料组方经一步法制备而成：聚合单体40-60％、增粘树脂1-10％、交联剂1-3％、乳化剂1-3％、引发剂0.2-1％、聚乙烯醇0.2-2％、反应性乳化剂0.1-0.3％、pH调节剂0.1-2.0％、氨水0.5-1.5％，余量为去离子水。

2、如权利要求1所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的聚合单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、苯乙烯的其中至少一种。

3、如权利要求2所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的聚合单体由下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯20、醋酸乙烯酯13、甲基丙烯酸甲酯7、丙烯酸1。

4、如权利要求2所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的聚合单体由下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯23、醋酸乙烯酯15、苯乙烯7、丙烯酸1。

5、如权利要求2所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的聚合单体由下述重量组分配制而成：丙烯酸丁酯23、醋酸乙烯酯16、甲基丙烯酸甲酯8、丙烯酸异辛酯3、丙烯酸1。

6、如权利要求1所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的反应性乳化剂为烯丙氧基羟丙基磺酸钠、烯丙氧甲基(壬酚基)乙基聚氧乙烯硫酸钠、丙烯酰胺基(二甲基)乙基磺酸钠、丙烯酰胺基(二甲基)磺酸铵、琥珀酸(磺酸钠)烯丙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基磺酸钠、丙烯酰胺硬脂酸钠的其中至少一种。

7、如权利要求1所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的增粘树脂为松香、萜烯树脂、C5石油树脂、酚醛树脂的其中至少一种。

8、如权利要求1所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的交联剂为丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯的其中至少一种。

9、如权利要求1所述的一种乳液型纸塑粘合剂，其特征在于所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MS-1、OP-10、TX-10的其中至少一种。

10、一种权利要求1所述的乳液型纸塑粘合剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将原料组方中的引发剂配制成重量百分浓度为1-10％的水溶液；

2)将原料组方中2/3的聚合单体、2/3的去离子水和非反应性乳化剂混合进行预乳化，得到预乳化液待用；

3)将原料组方中增粘树脂溶解在交联剂和余下的1/3聚合单体的混合溶液中，加入反应性乳化剂，得到混合溶液待用；

4)将原料组方中聚乙烯醇和余下的1/3的去离子水置于反应釜中，搅拌升温至90℃，待聚乙烯醇全部溶解后，降温至40-50℃；

5)在上述反应釜中加入1/5的预乳化液、1/3的引发剂水溶液和原料组方中pH调节剂，升温至70-80℃进行反应；

6)反应温度控制在70-80℃，待反应体系出现蓝光后，开始滴加4/5的预乳化液和1/3的引发剂水溶液，2小时内滴完；

7)待预乳化液滴加完毕后，再滴加混合溶液和1/3的引发剂水溶液，1小时内滴完；

8)待滴加完毕后，升温至85-95℃，保温1小时后，降温至40-50℃，加入原料组方中的氨水，冷却后过滤、出料得到乳液型纸塑粘合剂。