CN102533177B - 高耐水性乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂及其制法和应用 - Google Patents
高耐水性乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂及其制法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
高耐水性乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂及其制法和应用涉及丙烯酸酯类压敏胶带领域。一种乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，其特征在于：按重量百分比计，压敏胶胶粘剂由组分(A)和组分(B)混合而成：组分(A)是聚丙烯酸酯乳液92-97％；组分(B)是水溶性单体和自由基引发剂3-8％。将已制备好的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂涂覆于载体表面形成胶粘剂涂层，胶粘剂涂层厚度为25-50μm，在反应温度为30-50℃下，热聚合30-40min，烘干后制得胶层厚度为25-35μm的压敏胶带。用这种乳液型胶粘剂制备成的压敏胶带的各项性能良好，且制备工艺简单，无污染，成本低廉，适合大规模的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，用该胶粘剂制得的丙烯酸酯类压敏胶带，以及该胶粘剂和胶带的制备方法。
背景技术
随着工业发展，技术进步，压敏胶质量不断提高，使用范围也愈来愈广泛。以前，绝大多数压敏胶为溶剂型压敏胶，从环境保护、节约资源等因素考虑，近几年逐渐水性化，其中乳液型聚丙烯酸酯压敏胶已成为该领域发展的重要方向之一。据统计，我国生产的各类压敏胶中，乳液型聚丙烯酸酯压敏胶占约65％，已广泛用于压敏标签、包装胶带、涂料、建筑、纺织以及医疗材料等各行业。乳液型聚丙烯酸酯压敏胶具有下述优异的性能：①以水为溶剂，不使用有机溶剂，无毒害，无污染，属于环保产品；②丙烯酸系单体多含有酯基、羧基、羟基能基团，易于和其它硬单体和功能单体进行共聚，制成具有各种性能的乳液胶粘剂，且制备成本低，便于应用；③相对分子质量较高，耐老化性、压敏性和粘接性能优良。
但是大多数的聚丙烯酸酯压敏胶与水接触时会变白，这是因为通常情况下：乳液体系中亲水的乳化剂、离子型引发剂和离子型单体聚合产生的聚合物等物质被封闭在胶膜中，这些物质往往会导致水分子通过乳胶颗粒界面扩散于干燥胶膜的空隙中形成水囊，迫使乳胶颗粒分开，从而引起水白或模糊现象。因此，研究一种高耐水性的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐水性能良好的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。
本发明的目的还在于使用该胶粘剂制备出高耐水性能和优良粘接性能的压敏胶带。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种高耐水性的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，按重量百分比计，该胶粘剂由组分(A)和组分(B)混合而成：
组分(A)是聚丙烯酸酯为主要成分的乳液 92-97％
组分(B)是水溶性单体和自由基引发剂 3-8％
组分(A)和组分(B)的重量百分比相加为100％。
本发明的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂的组分(A)的配方按占组分(A)总重量的百分比计包含：
组分(A)按以上配方经乳液聚合而成。
所述的软单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上。所述的硬单体是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的一种或两种以上。所述的功能单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯的一种或两种以上。所述的乳化剂是十二烷基磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚按重量比1∶2-2∶1复配而成。所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢中的一种或两种以上。所述的链转移剂是十二烷基硫醇。所述的pH调节剂是氨水。
本发明的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂的组分(B)由水溶性单体和引发剂混合而成。按占组分(B)总重量的百分比计包含：
含有胺基或者阳离子的水溶性单体 98.5-99.9％
低温自由基引发剂 0.1-1.5％
上述低温指自由基引发剂的反应温度为30-50℃。
所述的水溶性单体选自N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、乙烯基吡啶(VP)、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵(C18DMAAC)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、二乙基二烯丙基氯化铵(DEDAAC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAM)中的一种或两种以上，优选重量百分比为98.8-99.2％。所述的引发剂选自过硫酸胺/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/硫代硫酸钠、偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)、过氧化二苯甲酰(BPO)/N，N′-二甲基苯胺(DMA)中的一种或两种以上，优选重量百分比为0.8-1.2％，引发剂的优选反应温度为35-45℃。
本发明提供的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂的制备方法包含以下工艺步骤：
(1)按组分(A)的配方比中，将水总重量的40-45％、乳化剂总重量的30-35％、引发剂总重量的35-40％、全部软单体、硬单体和功能单体在预乳化器中乳化15-20min得预乳化液。将剩余的水、乳化剂、引发剂、链转移剂加入聚合反应器中，搅拌升温至78-80℃时，加入预乳化液重量的15-20％，反应30-40min后，滴加剩余预乳化液，控制反应时间2.5-3h，保温1h后，降温出料，用氨水调节pH值到7-8，即得组分(A)。
(2)室温下，将组分(B)缓慢加入组分(A)中，搅拌混合均匀后，制得水乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。使用的组分(A)与组分(B)的重量百分比分别为3-8％和92-97％，二者重量百分比相加为100％。
本发明提供的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，可用于制备高性能压敏胶粘带，制备方法如下：
乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂采取现制现用的原则。将现制备好的压敏胶粘剂涂覆于载体表面形成胶粘剂涂层，涂层厚度25-50μm，在反应温度为30-50℃下，热聚合30-40min该胶粘剂涂层，烘干后制得压敏胶带。
本发明的有益效果是：(1)乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂包含组分(A)和少量的组分(B)，将组分(B)缓慢溶于组分(A)后，由于二者存在强烈的正负电荷的物理吸引作用，组分(B)中的阳离子或带有胺基的单体将吸附于组分(A)中的聚丙烯酸酯乳胶粒的表面，当体系温度升至35-45℃时，组分(B)中的单体在界面相发生热聚合，体系最终形成以聚丙烯酸酯乳胶粒为交联网络骨架，携带胺基或阳离子基团的聚合物分子链贯穿于乳胶粒界面的互穿网络结构。这种网络结构将大大拉近乳胶粒之间的距离，缩小乳胶粒间的空隙，从而阻碍水分子的进入，达到提高胶膜的内聚力和耐水性的目的。
(2)用这种乳液型胶粘剂制备成的压敏胶带的各项性能良好，且制备工艺简单，无污染，成本低廉，适合大规模的工业化生产。
具体实施方式
以下举出的实施例对本发明进行具体的说明，但是本发明不限定在这些例子中。以下实施例中的百分数(除特别指出)均为重量百分比。
实施例1
按照表一的配方，组分(A)是由乳液聚合而成。按照表二的配方，组分(B)是由水溶性单体和低温自由基引发剂于室温下搅拌混合而成。按照表三的配方，将组分(B)缓慢加入组分(A)中于室温下搅拌混合均匀，即制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。该胶粘剂现制现用，性能为最佳。
用RK线棒涂布器将压敏胶涂布在PET薄膜上，胶层厚度约为35μm，升温至45℃聚合组分(B)中的单体30min，烘干后胶层厚度约为25μm，贴上有机硅保护纸即得压敏胶带。将压敏胶带裁剪成宽25mm，长200mm的样条，供测使用。按同样方法制得单纯由组分(A)乳液涂布而成的PET胶带，作为耐水性的比较使用。
实施例2
按照表一的配方，组分(A)是由乳液聚合而成。按照表二的配方，组分(B)是由水溶性单体和低温自由基引发剂于室温下搅拌混合而成。按照表三的配方，将组分(B)缓慢加入组分(A)中于室温下搅拌混合均匀，即制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。该胶粘剂现制现用，性能为最佳。
用RK线棒涂布器将压敏胶涂布在PET薄膜上，胶层厚度约为40μm，升温至30℃聚合组分(B)中的单体30min，烘干后胶层厚度约为25μm，贴上有机硅保护纸即得压敏胶带。将压敏胶带裁剪成宽25mm，长200mm的样条，供测使用。按同样方法制得单纯由组分(A)乳液涂布而成的PET胶带，作为耐水性的比较使用。
实施例3
按照表一的配方，组分(A)是由乳液聚合而成。按照表二的配方，组分(B)是由水溶性单体和低温自由基引发剂于室温下搅拌混合而成。按照表三的配方，将组分(B)缓慢加入组分(A)中于室温下搅拌混合均匀，即制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。该胶粘剂现制现用，性能为最佳。
用RK线棒涂布器将压敏胶涂布在BOPP薄膜上，胶层厚度约为35μm，升温至40℃聚合组分(B)中的单体30min，烘干后胶层厚度约为25μm，贴上有机硅保护纸即得压敏胶带。将压敏胶带裁剪成宽25mm，长200mm的样条，供测使用。按同样方法制得单纯由组分(A)乳液涂布而成的BOPP胶带，作为耐水性的比较使用。
实施例4
按照表一的配方，组分(A)是由乳液聚合而成。按照表二的配方，组分(B)是由水溶性单体和低温自由基引发剂于室温下搅拌混合而成。按照表三的配方，将组分(B)缓慢加入组分(A)中于室温下搅拌混合均匀，即制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。该胶粘剂现制现用，性能为最佳。
用RK线棒涂布器将压敏胶涂布在BOPP薄膜上，胶层厚度约为40μm，升温至40℃聚合组分(B)中的单体30min，烘干后胶层厚度约为30μm，贴上有机硅保护纸即得压敏胶带。将压敏胶带裁剪成宽25mm，长200mm的样条，供测试使用。按同样方法制得单纯由组分(A)乳液涂布而成的BOPP胶带，作为耐水性的比较使用。
实施例5
按照表一的配方，组分(A)是由乳液聚合而成。按照表二的配方，组分(B)是由水溶性单体和低温自由基引发剂于室温下搅拌混合而成。按照表三的配方，将组分(B)缓慢加入组分(A)中于室温下搅拌混合均匀，即制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂。该胶粘剂现制现用，性能为最佳。
用RK线棒涂布器将压敏胶涂布在LDPE薄膜上，胶层厚度约为40μm左右，升温至50℃聚合组分(B)中的单体30min，烘干后胶层厚度约为25μm，贴上有机硅保护纸即得压敏胶带。将压敏胶带裁剪成宽25mm，长200mm的样条，供测使用。按同样方法制得单纯由组分(A)乳液涂布而成的LDPE胶带，作为耐水性的比较使用。
表四为实施例1-5中制得的组分(A)和乳液型压敏胶粘剂的各项性能参数。由表四中胶膜脱落时间、吸水性和溶出率的数据比较可知，本发明提供的压敏胶粘剂和压敏胶带具有优异的耐水性。
(1)粘度：用NDJ-1型旋转粘度计测试，25℃，3#转子，60r·min-1。
(2)固含量：称取试样1.0-1.5g于已称重的称量瓶中，干燥至恒重，求固含量。
(3)粒径：用Marvlen Zetasizaer 3000HS粒径仪测试。
(4)转化率：称取试样1.0-2.0g于已称重的称量瓶中，加入少量对苯二酚，干燥至恒重，求转化率。
(5)胶膜脱落时间：将涂有组分(A)乳液和涂有压敏胶粘剂的薄膜样条分别于室温下浸泡在自来水中，比较胶膜脱落时间。
(6)吸水性和溶出率：将涂有组分(A)乳液和涂有压敏胶粘剂的薄膜样条分别置于铜丝网(质量M0)上，称总重为M1。于室温自来水中浸泡4天，用滤纸吸干表面水分，称重为M2，将膜烘干，称重为M3。按下式计算：
吸水性＝(M2-M1)/(M1-M0)×100％
溶出率＝(M1-M3)/(M1-M0)×100％
(7)压敏胶综合性能：初粘性用CZY-G初粘力测试仪，按GB 4852-84测试；持粘性用CZY-6S持粘力测试仪，按GB 4851-98测试；剥离强度用BLD-200S电子玻璃实验机，按GB 2792-98测试。
表一压敏胶粘剂中组分(A)的配方
注：1-5＝实施例1-5、a＝丙烯酸丁酯、b＝丙烯酸异辛酯、c＝丙烯酸乙酯、d＝丙烯酸-2-乙基己酯、e＝甲基丙烯酸甲酯、f＝苯乙烯、g＝醋酸乙烯酯、h＝甲基丙烯酸、i＝丙烯酸、j＝N-羟甲基丙烯酰胺、k＝丙烯酸羟乙酯、l＝十二烷基磺酸钠/壬基酚聚氧乙烯醚(实施例1和2中二者重量比为1∶1、实施例3中二者重量比为1∶2、实施例4和5中二者重量比为2∶1)、m＝过硫酸铵、n＝过氧化氢、o＝十二烷基硫醇、p＝含氮元素质量为15％的氨水、q＝水。
表二压敏胶粘剂中组分(B)的配方
注：a＝N-乙烯基吡咯烷酮、b＝乙烯基吡啶、c＝二甲基二烯丙基氯化铵、d＝丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、e＝甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、f＝过硫酸钾/亚硫酸氢钠、g＝过硫酸钾/硫代硫酸钠、h＝偶氮二异丁基脒盐酸盐、i＝过氧化二苯甲酰(BPO)/N，N′-二甲基苯胺(DMA)
表三乳液型聚丙烯酸酯胶粘剂的配方
表四实施例1-5中的组分(A)和压敏胶粘剂的各项性能和耐水性比较
Claims (4)
1.一种乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，其特征在于：按重量百分比计，压敏胶胶粘剂由组分(A)和组分(B)混合而成：
组分(A)是聚丙烯酸酯乳液 92-97％
组分(B)是水溶性单体和自由基引发剂 3-8％
组分(A)和组分(B)的重量百分比相加为100％；
按占组分(A)总重量的百分比计，组分(A)的配方包含：
组分(A)由以上配方经乳液聚合而成；
按占组分(B)总重量的百分比计，组分(B)由水溶性单体和自由基引发剂混合而成：
含有胺基或者阳离子的水溶性单体 98.5-99.9％
自由基引发剂 0.1-1.5％
上述自由基引发剂的反应温度为30-50℃；
所述的水溶性单体选自N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙基二烯丙基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基-丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯中的一种或两种以上；所述的自由基引发剂选自过硫酸胺和亚硫酸氢钠的混合物、过硫酸钾和亚硫酸氢钠的混合物、过硫酸钾和硫代硫酸钠的混合物、偶氮二异丁基脒盐酸盐、过氧化二苯甲酰/N，N′-二甲基苯胺中的一种或两种以上。
2.如权利要求1所述的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂，其特征在于：
所述的软单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或两种以上；所述的硬单体是甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯中的一种或两种以上；所述的功能单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯的一种或两种以上；所述的乳化剂是十二烷基磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚按重量比1∶2-2∶1复配而成；所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢中的一种或两种以上；所述的链转移剂是十二烷基硫醇；所述的pH调节剂是氨水。
3.如权利要求1或2所述的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂的制备方法，其特征在于包含以下工艺步骤：
(1)按组分(A)的配方比重，将水总重量的40-45％、乳化剂总重量的30-35％、引发剂总重量的35-40％、全部软单体、硬单体和功能单体在预乳化器中乳化15-20min得预乳化液；将剩余的水、乳化剂、引发剂和链转移剂加入聚合反应器中，搅拌升温至78-80℃时，加入预乳化液重量的15-20％，反应30-40min后，滴加剩余预乳化液，控制反应时间2.5-3h，保温1h后，降温出料，用氨水调节pH值到7-8，即得组分(A)；
(2)室温下，将组分(B)加入组分(A)中，搅拌混合均匀后，制得乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂；使用的组分(A)与组分(B)的重量百分比分别为3-8％和92-97％，二者重量百分比相加为100％。
4.如权利要求1所述的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂的应用，其特征在于：
将已制备好的乳液型聚丙烯酸酯压敏胶粘剂涂覆于载体表面形成胶粘剂涂层，胶粘剂涂层厚度为25-50μm，在反应温度为30-50℃下，热聚合30-40min，烘干后制得胶层厚度为25-35μm的压敏胶带。
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