CN103320063B - 一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶，所述预处理水性胶由以下重量份数的原料制成：单体混合物50份，引发剂0.02～0.05份，种子乳化剂0.005～0.01份，混合乳化剂0.2～0.4份，外交联剂1～5份，去离子水44.7～48.6份。本发明还提供了上述空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的制备方法。本发明提供的真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶通过选择合适的乳化体系，使得丙烯酸酯乳液稳定性好，粒径均匀，固含量高达到55%；在聚合过程中，大量使用软单体，不仅增加产品的粘附力，由于高分子链的柔性基团多，涂层不容易龟裂，可用于在线涂布。

Description

一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

随着包装行业的不断发展，近年来又有不少新的加工技术及用途被广泛的采用。镀铝膜产品因其美观、价廉及较好的阻隔性能，使得镀铝膜复合产品早已成为当今食品、药品、化妆品等生产商的主流包装形式。但镀铝膜实际生产过程中，经常出现镀铝不均匀，镀铝层附着力低，牢固度差，易脱落，与PE等膜复合后时常出现镀铝层迁移等问题，影响被包装物的质量。

为了提高镀铝膜的生产效率，挤出涂覆被引入到众多的包装公司，因为传统的真空镀铝产品由于其镀铝层与薄膜之间附着强度较低，高温下淋膜会使镀铝层龟裂剥离，从而导致产品的成品率急剧下降。为解决镀铝层易迁移的问题，国外聚酯薄膜生产厂家也曾尝试使用涂覆处理的方式来达到增强铝层附着强度。还有一部分生产厂家在镀铝之前对基材进行电晕处理，如专利CN102248689A中对基材进行两次电晕处理后，有效地提高了薄膜的表面张力，进一步改善镀铝层的附着力，但铝层厚度不能超过350埃，超过以后，镀铝复合膜的剥离强度就会大幅下降。如果可以发明一种薄膜基材的预处理水性胶，用作经过电晕处理的基材与镀铝层之间的粘合剂，不仅能有效改善镀铝层易迁移的问题，还可以增加镀铝层的厚度，进一步拓宽镀铝复合膜的适用领域，提高该产品在包装行业内的竞争力，同时对我国包装行业的发展也具有重大意义。

发明内容

针对现有的镀铝膜复合产品存在上述问题，本发明的目的在于提供一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶及其制备方法，该预处理水性胶主要是水性丙烯酸酯聚合物，所得镀铝膜的性能不仅增加镀铝层的厚度，而且还提高了剥离强度。本发明的创新点在于：塑料薄膜基材（PET、OPP以及CPP等）表面张力很低，与水性胶的粘附力很弱。本发明提供的丙烯酸酯聚合物通过选择合适的乳化体系，使得丙烯酸酯乳液稳定性好，粒径均匀，固含量高（达到55%）；在聚合过程中，大量使用软单体，不仅增加产品的粘附力，由于高分子链的柔性基团多，涂层不容易龟裂，可用于在线涂布；且添加的功能单体除了通过价键起到交联作用外，还会在丙烯酸酯高分子链中增加极性基团，对增强涂层对基材的粘结力以及更牢固的吸附铝微粒起到很大作用。

涂布该预处理水性胶后，不但能大幅提高镀铝复合膜的铝层剥离强度，同时还能抵抗潮湿环境，防止该产品受高湿环境影响出现剥离强度大幅下降的现象。另外，可将铝层厚度从常规的350埃提高到500埃，甚至680埃的水平，而不影响镀铝复合膜的剥离强度，提高包装膜的阻隔性能，延长内容物的保质期，且保香性好。

一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶，所述预处理水性胶由以下重量份数的原料制成：单体混合物50份，引发剂0.02～0.05份，种子乳化剂0.005～0.01份，混合乳化剂0.2～0.4份，外交联剂1～5份，去离子水44.7～48.6份。

进一步的技术方案是，所述的引发剂为过硫酸铵；所述的种子乳化剂为乙烯基磺酸钠；所述的外交联剂为聚醚亚胺。

进一步的技术方案是，所述混合乳化剂由下述重量比例的原料制成：烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐︰烷基醇聚醚硫酸盐=1︰0.8～1︰1.2。

进一步的技术方案是，所述单体混合物由以下重量百分比的原料制成：丙烯酸酯50～60%，醋酸乙酯1～5%，丙烯酸8～12%，甲基丙烯酸甲酯25～35%。

进一步的技术方案是，所述的丙烯酸酯为丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯的一种或两种任意组合。

进一步的技术方案是，所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的固含量为50～55%。

一种上述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的制备方法，具体步骤包括：

第一步，原料的配制：

1）单体混合物的配制：按照单体混合物原料的重量百分比将50～60%的丙烯酸酯、1～5%醋酸乙酯、8～12%丙烯酸以及25～35%的甲基丙烯酸甲酯混合搅拌1h，制成50份单体混合物；

2）聚合反应乳化剂溶液的配制：将0.2～0.4份混合乳化剂，加去离子水搅拌混合配制成6份的聚合反应乳化剂溶液；

3）引发剂溶液的配制：将0.02～0.05份引发剂，加入去离子水搅拌混合配制成6份的引发剂溶液；

第二步，种子聚合：

将剩余去离子水、0.005～0.01份种子乳化剂、5份单体混合物加入反应釜中进行搅拌，当温度升到40℃时，以0.3～1份/h的加料速度加入引发剂溶液，当温度升到70℃时保持70℃恒温；当压力降至-0.01～0MPa时，种子聚合结束，停止泵入引发剂溶液，得到种子胶乳；

第三步，乳液聚合：

向所述种子胶乳中同时连续泵入6份聚合反应乳化剂溶液、45份单体混合物以及剩余的引发剂溶液进行搅拌，升温至78～80℃，随着升温釜内压力升高，控制6份聚合反应乳化剂溶液以及45份单体混合物先同时泵完，引发剂溶液后泵完，当压力降至0～0.01MPa时反应结束；

当温度降至25～30℃后加入外交联剂1～5份，搅拌0.5h，排料过滤，制得所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。

进一步的技术方案是，所述第三步乳液聚合中的所述连续泵入时间为5～8h。

进一步的技术方案是，所述搅拌速度为80～100转/分钟。

经检测，本发明所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的性能指标为表1。

表1本发明所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的性能指标

表2使用本发明所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的镀铝复合膜与常规镀铝复合膜的剥离强度对比

本发明的有益效果：薄膜表面经过化学处理，薄膜与铝层的附着力高，剥离强度达4N/15mm；如表2中，与常规镀铝复合膜的剥离强度对比可见，有很大提高。同时，增加铝层厚度，镀铝复合膜的剥离强度并没有明显下降。且本发明制得的乳液固含量大，干燥快，能耗低。该水性胶（乳液）涂覆镀铝复合膜还可适用于奶粉、咖啡、零食等需要延长食品保质期的包装,且保香性好，阻隔性好、耐水性好、耐温性好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的水性预处理胶及其制备方法作进一步说明，但不是对本发明的限制，在本发明所保护的范围内还包括其他实施例。

实施例一

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯25kg、醋酸乙酯2kg、丙烯酸6kg和甲基丙烯酸甲酯17kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵20g加入6kg去离子水中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐91g、烷基醇聚醚硫酸盐109g溶于水中，再加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水33.68kg，乙烯基磺酸钠10g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体，设置搅拌速度为100转/分钟，开启搅拌，升温40℃，以0.3kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至-0.01MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为5h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺4kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为54%的丙烯酸酯类共聚乳液，即为所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表3。

表3该预处理水性胶的性能指标

实施例二

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯18kg、将丙烯酸丁酯9.0kg、醋酸乙酯1.5kg、丙烯酸6kg和甲基丙烯酸甲酯15.5kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵20g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐200g、烷基醇聚醚硫酸盐180g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水35.59kg，乙烯基磺酸钠10g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体，设置搅拌速度为100转/分钟，开启搅拌，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至0MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为6.5h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0.01MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺2kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为52%的丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表4。

表4该预处理水性胶的性能指标

实施例三

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯17.5kg、丙烯酸丁酯10.0kg、醋酸乙酯2.5kg、丙烯酸5.25kg和甲基丙烯酸甲酯14.25kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵50g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐200g、烷基醇聚醚硫酸盐200g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水36.04kg，乙烯基磺酸钠10g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体，设置搅拌速度为100转/分钟，开启搅拌，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至-0.005MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为8h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0.01MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺1.5kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为52%的丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表5。

表5该预处理水性胶的性能指标

实施例四

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯20kg、丙烯酸丁酯10kg、醋酸乙酯1.5kg、丙烯酸5kg和甲基丙烯酸甲酯13.5kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵40g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐150g、烷基醇聚醚硫酸盐150g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水34.15kg，乙烯基磺酸钠7.5g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体，设置搅拌速度为90转/分钟，开启搅拌，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至0MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为7h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺3.5kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为53.%的丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表6。

表6该预处理水性胶的性能指标

实施例五

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯10kg、丙烯酸丁酯17.5kg、醋酸乙酯2.5kg、丙烯酸5.5kg和甲基丙烯酸甲酯14.5kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵30g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐120g、烷基醇聚醚130g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水34.21kg，乙烯基磺酸钠8g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体设置搅拌速度为80分钟，开启搅拌，，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至-0.005MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为6h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0.005MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺3.5kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为53.5%的.丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表7。

表7该预处理水性胶的性能指标

实施例六

1.原料配制：将丙烯酸-2-乙基己酯17.5kg、丙烯酸丁酯12.5kg、醋酸乙酯2kg、丙烯酸4kg和甲基丙烯酸甲酯14kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵40g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐200g、烷基醇聚醚硫酸盐160g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水33.59kg，乙烯基磺酸钠6.5g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体设置搅拌速度为100转/分钟，开启搅拌，，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至-0.01MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为7h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0.01MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺4kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为54%的丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表8。

表8该预处理水性胶的性能指标

实施例七

1.原料配制：将丙烯酸丁酯27.5kg、醋酸乙酯2.5kg、丙烯酸5kg和甲基丙烯酸甲酯15kg混合，搅拌1h，制成单体混合物；将过硫酸铵50g加入去离子水6kg中进行搅拌制备成过硫酸铵溶液；将烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐150g、烷基醇聚醚硫酸盐150g溶于水中，加水至6kg，进行冷分散0.5h，制成聚合反应乳化剂溶液。

2.种子聚合：将去离子水33.1.kg，乙烯基磺酸钠10g，封釜，抽真空，吸入5kg单体混合物作为种子单体，设置搅拌速度为100转/分钟，开启搅拌，升温40℃，以0.6kg/h的加料速度泵入引发剂过硫酸铵溶液，升温至70℃恒温；当压力降至-0.005MPa时，种子聚合结束，得到种子胶乳。

3.乳液聚合：向种子胶乳中同时连续泵入聚合反应乳化剂溶液、剩余的单体混合物以及剩余的引发剂溶液，升温至80℃，釜内压力升高，设置泵入时间为7.h，控制聚合反应乳化剂以及单体混合物先同时泵完，引发剂后泵完，当压力降至0MPa时，反应结束。降温至30℃，加入聚醚亚胺4.5kg，搅拌0.5h，排料过滤，得到的固含量为54.5%的丙烯酸酯类共聚乳液，即真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。经检测，该胶的性能指标列入表9。

表9该预处理水性胶的性能指标

Claims (5)

1.一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶，该预处理水性胶由以下重量份数的原料制成：单体混合物50份，引发剂0.02～0.05份，种子乳化剂0.005～0.01份，混合乳化剂0.2～0.4份，外交联剂1～5份，去离子水44.7～48.6份，其特征在于：所述单体混合物由以下重量百分比的原料制成：丙烯酸酯50～60％，醋酸乙酯1～5％，丙烯酸8～12％，甲基丙烯酸甲酯25～35％；所述的引发剂为过硫酸铵；所述的种子乳化剂为乙烯基磺酸钠；所述的混合乳化剂由下述重量比例的原料制成：烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐︰烷基醇聚醚硫酸盐＝1︰0.8～1︰1.2；所述的外交联剂为聚醚亚胺；所述的丙烯酸酯为丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯的一种或两种任意组合。

2.根据权利要求1所述的一种真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶，其特征在于：所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的固含量为50～55％。

3.一种权利要求1至2中任一权利要求所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的制备方法，其特征在于：具体步骤包括：

第一步，原料的配制：

1)单体混合物的配制：按照单体混合物原料的重量百分比将50～60％的丙烯酸酯、1～5％醋酸乙酯、8～12％丙烯酸以及25～35％的甲基丙烯酸甲酯混合搅拌1h，制成50份单体混合物；

2)聚合反应乳化剂溶液的配制：将0.2～0.4份混合乳化剂，加去离子水搅拌混合配制成6份的聚合反应乳化剂溶液；

3)引发剂溶液的配制：将0.02～0.05份引发剂，加入去离子水搅拌混合配制成6份的引发剂溶液；

第二步，种子聚合：

将剩余去离子水、0.005～0.01份种子乳化剂、5份单体混合物加入反应釜中进行搅拌，当温度升到40℃时，以0.3～1份/h的加料速度加入引发剂溶液，当温度升到70℃时保持70℃恒温；当压力降至-0.01～0MPa时，种子聚合结束，停止泵入引发剂溶液，得到种子胶乳；

第三步，乳液聚合：

向所述种子胶乳中同时连续泵入6份聚合反应乳化剂溶液、45份单体混合物以及剩余的引发剂溶液进行搅拌，升温至78～80℃，随着升温釜内压力升高，控制6份聚合反应乳化剂溶液以及45份单体混合物先同时泵完，引发剂溶液后泵完，当压力降至0～0.01MPa时反应结束；

当温度降至25～30℃后加入外交联剂1～5份，搅拌0.5h，排料过滤，制得所述真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶。

4.根据权利要求3所述的真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的制备方法，其特征在于：所述第三步乳液聚合中的所述连续泵入时间为5～8h。

5.根据权利要求3所述的真空镀铝薄膜基材的预处理水性胶的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为80～100转/分钟。