CN108676124A - 一种初粘力快和剥离强度的高丙烯酸压敏乳液的制备方法 - Google Patents

一种初粘力快和剥离强度的高丙烯酸压敏乳液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液制备方法，该方法在预乳液配制过程中引入微晶纤维素和纳米增韧剂Nanostrength MAM，同时加入UV光固化用单体聚丁二烯二甲基丙烯酸酯。具体包括引发剂、乳化剂、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、功能单体、微晶纤维素或纳米增韧剂Nanostrength MAM、去离子水等组成。本发明通过预乳化工艺，制备出外观带蓝色荧光的乳白色液体，粘度在200‑500mPa.s，固含量为48％～52％，成膜物为无色透明，pH在4‑6之间，具有初粘力快、剥离强度高特点，利用特殊功能单体实现对膜材料较好的粘接。适用于各类包装贴盒用乳液，挥发物对人体和环境不会造成危害，生产环境安全。

Description

一种初粘力快和剥离强度的高丙烯酸压敏乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂制备技术，尤其涉及一种初粘快、剥离强度高的丙烯酸压敏乳液的制备方法。
背景技术
包装领域粘合剂应用浸透到国民经济各个领域中，作为商品的外衣，包装成为影响商品竞争力的重要因素，包装和粘合材料的关系密切。粘合技术的发展使得很多新材料、新技术和新工艺在包装工业中得以应用，包装领域是粘合材料重要的消费行业。包装领域粘合剂主要用于：①表面涂层(UV涂层、水性光油、印刷油墨等)；②复合及粘接(纸-塑、塑-塑和PET膜等基材的复合与粘接)，其产品主要有硬包和软包两方面应用，硬包如：医药、食品、电子数码等行业的外包装；软包如胶囊、片剂药品，奶粉、糖果、牛奶食品封装。
国内包装领域粘合剂现状：①淀粉、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等乳液；②橡胶如SBS为主体溶剂型粘合剂；③高性能包装领域粘合剂有改性丙烯酸酯、水性聚氨酯乳液，湿固化无溶剂型聚氨酯(PUR)。第一类属于低性能粘合剂，主要针对纸张粘接；第二类针对纸塑粘接，存在不环保，对环境和人体有危害；第三类粘合剂代表了现代包装领域用粘合剂的发展方向，但核心技术被美国陶氏化学、德国汉高等巨头垄断。
包装领域粘合剂应用对胶水性能提出了一定要求：1、初粘要快，涂布后基材间合在一起要快速粘接，快速定位；2、粘接强度要高，也即是剥离强度要大，这样才能粘得牢固，耐热、耐候性能才会更好；3、胶水干燥速度要快，因为高速涂布全是自动化、流水线操作，产品下了流水线后直接装箱，要求胶水在流水线上就要实现干燥成膜。聚丙烯酸酯乳液型压敏胶具有成本低、使用安全、无污染、聚合时间短、对各种材料都有良好的粘接性、涂膜无色透明等优点，是压敏胶中产量最高、应用最广的品种。乳液压敏胶由于以水为介质，初粘力、干燥速度慢，特别是对一些涂胶量大的压敏胶制品，初粘力、干燥问题尤为突出，因此，在乳液压敏胶应用中，需要提高固含量来解决其初粘力和干燥问题，高固含量乳液压敏胶可提高生产设备的利用率、减少运输、储存的费用，加快胶乳的干燥速度、减少上胶工序就可达到产品所要求的厚度。但聚合物乳液的固含量超过50％时，粘度随固含量增加而急剧上升，粘度增高使聚合体系的混合、传热成为问题，因此，在合成高固含量的同时，粘度不能太高，合成难度较大。另外，增大乳液固含加大了石化资源的消耗，造成资源和成本浪费。
针对上述现象，本发明专利通过在丙烯酸乳液聚合过程中引入微晶纤维素、纳米增韧剂Nanostrength MAM和功能单体聚丁二烯二甲基丙烯酸酯，通过对比实施例发现，在乳液聚合中引入一定量的微晶纤维素或纳米增韧剂Nanostrength MAM对提高乳液产品的初粘力和剥离强度有明显的改善作用。
发明内容
本发明目的在于针对传统丙烯酸压敏乳液初粘力和剥离强度不足，提供了一种初粘力快和剥离强度高的丙烯酸压敏乳液的制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种初粘力快和剥离强度高的丙烯酸压敏乳液的制备方法，包括如下步骤：
a、将0.1重量份引发剂溶解于6重量份去离子水中，得聚合用引发剂溶液；
b、乳化釜中加入18重量份去离子水，分散搅拌加入0.4重量份AEO-9，0.5重量份COPS-1，0.3重量份CO436；分散搅拌5分钟后依次加入19.5-20.0重量份丙烯酸丁酯、3重量份功能单体、15.2重量份丙烯酸异辛酯、10重量份甲基丙烯酸甲酯、1.5重量份丙烯酸，0-0.5重量份微晶纤维素，0-0.5重量份纳米增韧剂Nanostrength MAM，0.06重量份分子量调节剂，搅拌分散50分钟后制成预乳化液；所述的纳米增韧剂Nanostrength MAM为聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体]。
c、向反应釜中加入24.7重量份去离子水升温到80℃，加入3.4重量份步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的1.6重量份引发剂溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的65.46重量份的预乳化液，同步滴加步骤a配制的4.5重量份引发剂溶液，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟后，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入0.1重量份的防腐剂，0.14重量份的润湿剂，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液。
进一步地，所述引发剂为过硫酸铵。
进一步地，所述功能单体为聚丁二烯二甲基丙烯酸酯(CN303)。
进一步地，所述分子量调节剂为正十二烷基硫醇(NDM)。
进一步地，所述防腐剂为科莱恩NIPACIDE CI 15HS，润湿剂为氰特化工OT-75。
本发明的有益效果在于：
1、微晶纤维素一方面表面具有大量活性官能团，在聚合过程中可以发生大分子链转移反应，在微晶纤维素链上产生大分子链自由基，从而引发单体在微晶纤维素链上发生接枝反应，提高乳胶粒分子量从而增强剥离强度；由于发生链转移次数多了，导致乳胶粒分子量分布变宽，因而其接粘力也会大大提升；另一方面微晶纤维素具有较长的轴径比，可以嵌入到聚合物网络结构中，起到增强材料作用；
2、Nanostrength MAM是一个新型的自组装团联式共聚合物，它有三块区域在同一直线上由共价键连接，通常有一个强而有力的相互排斥力。在保持胶膜本身性能稳定的基础上，通过嵌段链结构在乳胶粒中通过海岛效应和空间网络互穿结构协同作用，对提高粘合剂初粘力和剥离强度有很大的促进作用；
3、功能单体为沙多玛化学聚丁二烯二甲基丙烯酸酯(CN303)单体；沙多玛CN303属于丁二烯丙烯酸酯类单体，将其引入至乳液聚合中，利用其柔性链结构，对初粘力有良好的促进作用，同时对膜材料附着力促进剂，同时链较柔韧，有得于对膜材料扩散。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的制备方法进行详细阐述。
以下实施例中，采用的Nanostrength SBM来自ARKEMA。
实施例一
a、将1公斤过硫酸铵溶解于60公斤去离子水中，得61公斤聚合用过硫酸铵溶液；
b、乳化釜中加入180公斤去离子水，分散搅拌加入4公斤AEO-9，5公斤COPS-1，3公斤CO436；分散搅拌5分钟后依次加入200公斤丙烯酸丁酯、30公斤CN303、152公斤丙烯酸异辛酯、100公斤甲基丙烯酸甲酯、15公斤丙烯酸，0.6公斤NDM，高速搅拌分散50分钟后制成688.6公斤的预乳化液；
c、向反应釜中加入247公斤去离子水升温到80℃，加入34公斤步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的16公斤过硫酸铵溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的654.6公斤的预乳化液，同步滴加步骤a配制的45公斤过硫酸铵，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入1公斤的科莱恩NIPACIDE CI 15HS，1.4公斤OT-75，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液。
实施例二
a、将1公斤过硫酸铵溶解于60公斤去离子水中，得61公斤聚合用过硫酸铵溶液；
b、乳化釜中加入180公斤去离子水，分散搅拌加入4公斤AEO-9，5公斤COPS-1，3公斤CO436；分散搅拌5分钟后依次加入195公斤丙烯酸丁酯、30公斤CN303、152公斤丙烯酸异辛酯、100公斤甲基丙烯酸甲酯、15公斤丙烯酸，5公斤微晶纤维素，0.6公斤NDM，高速搅拌分散50分钟后制成688.6公斤的预乳化液；
c、向反应釜中加入247公斤去离子水升温到80℃，加入34公斤步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的16公斤过硫酸铵溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的654.6公斤的预乳化液，同步滴加步骤a配制的45公斤过硫酸铵，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟后，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入1公斤的科莱恩NIPACIDE CI 15HS，1.4公斤OT-75，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液。
实施例三总量＝1000kg
a、将1公斤过硫酸铵溶解于60公斤去离子水中，得61公斤聚合用过硫酸铵溶液；
b、乳化釜中加入180公斤去离子水，分散搅拌加入4公斤AEO-9，5公斤COPS-1，3公斤CO436；分散搅拌5分钟后依次加入195公斤丙烯酸丁酯、30公斤CN303、152公斤丙烯酸异辛酯、100公斤甲基丙烯酸甲酯、15公斤丙烯酸，5公斤纳米增韧剂聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体]，0.6公斤NDM，高速搅拌分散50分钟后制成688.6公斤的预乳化液；
c、向反应釜中加入247公斤去离子水升温到80℃，加入34公斤步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的16公斤过硫酸铵溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的654.6公斤的预乳化液，同步滴加步骤a配制的45公斤过硫酸铵，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟后，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入1公斤的科莱恩NIPACIDE CI 15HS，1.4公斤OT-75，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液。
实施例四总量＝1000kg
a、将1公斤过硫酸铵溶解于60公斤去离子水中，得61公斤聚合用过硫酸铵溶液；
b、乳化釜中加入180公斤去离子水，分散搅拌加入4公斤AEO-9，5公斤COPS-1，3公斤CO436；分散搅拌5分钟后依次加入195公斤丙烯酸丁酯、30公斤CN303、152公斤丙烯酸异辛酯、100公斤甲基丙烯酸甲酯、15公斤丙烯酸，2公斤纳米增韧剂聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体]，3公斤微晶纤维素，0.6公斤NDM，高速搅拌分散50分钟后制成688.6公斤的预乳化液；
c、向反应釜中加入247公斤去离子水升温到80℃，加入34公斤步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的16公斤过硫酸铵溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的654.6公斤的预乳化液，同步滴加步骤a配制的45公斤过硫酸铵溶液，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟后，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入1公斤的科莱恩NIPACIDE CI 15HS，1.4公斤OT-75，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高丙烯酸压敏乳液。
将实施例1-4的试样涂布于聚乙烯基材电晕面，湿膜厚度为40μm放入70-80℃烘箱烧烤1-2分钟取出，待测试。
1.初粘性测试：按GB4852-84标准，采用CZY-G初粘性测试仪测量。2.持粘力测试：按GB/T 4851-84测定。
3.180°剥离强度测试：BLD-200S电子玻璃实验机，按GB 2792-98测试。
4.耐水性：将均匀涂有压敏胶的PE基材电晕面放入50℃水中24小时后观察。
5.固含量：称取试样1.0-1.5克于已称重的称量瓶中，干燥至恒重，求固含量。
表实施例1-4快初粘力快和高剥离强度丙烯酸压敏乳液的测试结果。
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
固含 51.5％ 50.6％ 51.2％ 50.6％
粘度 220mPa.S 470mPa.S 310mPa.S 330mPa.S
pH 5 4.6 5 4
180°剥离N/25mm 13 19 17 18
初粘性(钢球号) 14 19 18 18
持粘力(天) >6 >6 >6 >6
耐水性 无发白脱落 无发白脱落 无发白脱落 无发白脱落
由上表可以看出，本发明通过在丙烯酸压敏乳液中(实施例1)引入微晶纤维素(实施例2)、纳米增韧剂聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体](实施例3)以及两者都有(实施例4)，通过对比数据可得，加入微晶纤维素和纳米增韧剂聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体]的乳液初粘力和剥离强度都有明显提高，同时，由于功能单体含丁二烯链段，对膜材料有较好的润湿铺展性能，从而初粘快、持粘好，并且剥离强度高。

Claims (5)

1.一种初粘力快和剥离强度高的丙烯酸压敏乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将0.1重量份引发剂溶解于6重量份去离子水中，得聚合用引发剂溶液；
b、乳化釜中加入18重量份去离子水，分散搅拌加入0.4重量份AEO-9，0.5重量份COPS-1，0.3重量份CO436；分散搅拌5分钟后依次加入19.5-20.0重量份丙烯酸丁酯、3重量份功能单体、15.2重量份丙烯酸异辛酯、10重量份甲基丙烯酸甲酯、1.5重量份丙烯酸，0-0.5重量份微晶纤维素，0-0.5重量份纳米增韧剂Nanostrength MAM，0.06重量份分子量调节剂，搅拌分散50分钟后制成预乳化液；所述的纳米增韧剂Nanostrength MAM为聚[甲基丙烯酸甲酯-共聚极共聚单体]-B-聚(丙烯酸丁酯)-B-[聚甲基丙烯酸甲酯-共聚-极性单体]。
c、向反应釜中加入24.7重量份去离子水升温到80℃，加入3.4重量份步骤b配制的预乳化液，步骤a配制的1.6重量份引发剂溶液，反应30分钟后，滴加步骤b的65.46重量份的预乳化液，同步滴加步骤a配制的4.5重量份引发剂溶液，滴加时间4.0小时，预乳化液与引发剂同时滴完；
d、单体与引发剂滴完后继续反应20分钟后，升温至85度，保温反应90分钟后降温至50℃以下，加入0.1重量份的防腐剂，0.14重量份的润湿剂，搅拌30分钟后抽真空，纱布过滤出料即得速初粘力快和剥离强度高的丙烯酸压敏乳液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述功能单体为聚丁二烯二甲基丙烯酸酯(CN303)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分子量调节剂为正十二烷基硫醇(NDM)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述防腐剂为科莱恩NIPACIDE CI15HS，润湿剂为氰特化工OT-75。
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