CN110172312A - 一种环保水性复合型粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于塑料‑布料‑木料之间粘合的粘合剂，该粘合剂由多种原料复配而成，包括水性橡胶乳液、水性淀粉乳液、水性乙烯基聚氨酯乳液、水性蛋白乳液，还包括增粘剂和乳化剂。该水性粘合剂可适用于不同塑料‑布料‑木料之间的快速粘合，具有良好的粘合强度，在高温‑低温下仍具有良好的粘合性。还具有环保性、不霉变，长时间粘合强度不降低等优点，可广泛应用于包装粘合领域。

Description

一种环保水性复合型粘合剂
技术领域
本发明涉及一种水性粘合剂，尤其涉及一种环保的，多组分复合的，可适用于包装中塑料-布料-木料之间的粘合，具有优异粘性且可实现长期粘合不脱胶的粘合剂。
背景技术
随着保护环境、珍惜资源的理念日益深入人心，对胶黏剂的高固含量、无溶剂、水性、光固化等环境友好因素和低温固化、废弃物再生利用等节能技术越来越重视，并不断加大研究开发力度。在软包装领域，欧美发达国家软包装复合生产中使用的主要是无溶剂型胶黏剂和水性胶黏剂。目前，我国95%以上的软包装生产采用的是溶剂型胶黏剂, 使用最多、性能最好是溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂。由于溶剂型胶黏剂具有优良的柔软性、耐低温及耐蒸煮性、易操作性和广泛的适应性，且国内软包装行业的干式复合设备目前只适用于溶剂型胶黏剂。
与溶剂型胶黏剂相比，水性胶黏剂具有无溶剂释放、环境友好、无毒、不可燃、使用安全、成本低等优点，固含量可高达50%-60%，目前市面上常见的水性聚氨酯（PU）胶黏剂、丙烯酸乳液、EVA共聚乳液等。但同时，水性粘合剂因其性能特征在应用上仍存在一定的局限性，如粘合速度较慢，粘合强度较低、对于非极性物质粘合性不足、粘合耐久性较差，容易霉变等，均限制了其在自动化上胶领域得应用。如可以开发一种新型的水性粘合剂，部分改善以上的不足，尤其是在拓宽可实施粘合的物质，提高粘合强度和耐久性等，无疑将具有很大的市场价值。本专利将提供一种复合型的环保水性粘合剂，为塑料、布料、木料等提供强粘合力，并可保持粘合的持久效果，还可在一定高、低温下保持粘合效果的稳定，可满足包装品中各种不同材质间的粘合。
发明内容
本发明的目的是为了克服水性粘合剂在不同材质中粘合适应性差，粘性不强且长时间粘合后易脱胶的缺陷，提供一种环保的，可适用于包装中多种材质间粘合的，具有优异粘性且长期保持粘合效果的粘合剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种环保水性复合型粘合剂，由多种原料复配而成，包括水性橡胶乳液、水性淀粉乳液、水性乙烯基聚氨酯乳液、水性蛋白乳液，还包括增粘剂和乳化剂；
其质量份数比例为：
水性橡胶乳液：15-25份
水性淀粉乳液：28-46份
水性乙烯基聚氨酯乳液：12-20份
水性蛋白乳液：5-8份
增粘剂：5-8份
乳化剂：1-3份
进一步，所述水性淀粉乳液的制备方式为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的容器中加入羧甲基壳聚糖和蒸馏水，使得羧甲基壳聚糖的质量浓度达到120-180g/L，升温至50℃，搅拌器以200rpm搅拌30分钟，至羧甲基壳聚糖溶解，然后降温并恒温至50oC，加入1/3的甲基丙烯酸乙酯单体，后加入阴离子乳化剂和Tris-HCl缓冲液，保持乳液pH值介于5.5-6.5之间，使得溶液充分乳化，静置20分钟后，开始加入1/3的引发剂水溶液、交联剂水溶液，引发剂水溶液和交联剂水溶液的质量浓度均为60-80g/L，反应30分钟后，升温至80℃，再加入1/3的引发剂、交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3甲基丙烯酸乙酯单体，l-1.5小时滴加完单体，升温至85℃，保持10分钟，再加入剩余的引发剂、交联剂水溶液并加入水溶性淀粉和双醛淀粉，150rpm搅拌30分钟，静止反应1-1.5小时，调节pH=7，停止反应得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体。
其中，所述水溶性淀粉的质量为羧甲基壳聚糖质量的80％-120％之间，双醛淀粉的质量为水溶性淀粉的10%-20%之间，甲基丙烯酸乙酯的质量为水溶性淀粉质量的80％-120％之间，所述交联剂为二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯，其质量用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的6％-12％之间，所述引发剂为过硫酸铵，其用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的1.2％-2.5％之间，阴离子乳化剂的用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的1.5％-3％之间。
进一步，所述水性乙烯基聚氨酯乳液的制备为：
（1）在氮气保护下，150-200rpm转速搅拌下，将聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、聚异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、催化剂二丁基二月桂酸锡加入反应容器中60-70oC 温度下反应1-3h，得到预聚液I，其中，聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为2：1：4.5，二丁基二月桂酸锡的质量介于聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯质量之和的0.05%-0.1%之间；
（2） 向上述预聚液I中加入二羟甲基二羟乙烯脲、醋酸乙烯酯及二羟甲基丙酸，在60-70℃温度范围内反应1-1.5h，后升温至80 oC反应0.5h，得到溶液II，溶液II中二羟甲基二羟乙烯脲的质量百分含量为4%-8%，醋酸乙烯酯的质量百分比含量为1-2%，二羟甲基丙酸的质量百分比含量为2-4%；
（3）将溶液II降温至40oC，加入三乙烯四胺反应1-1.5h, 得到溶液III，所述三乙烯四胺与（2）中二羟甲基二羟乙烯脲的摩尔比为1：1.2；
（4）30℃下将溶液III分散于质量为溶液1.5-2倍的水中，500rpm转速搅拌0.5h，后加入少量三乙胺，继续搅拌0.5h，得到溶液IV，三乙胺的摩尔量介于（3）中三乙烯四胺的0.4-0.6倍之间；
（5）将溶液IV减压蒸馏蒸出丙酮得到最终水性乙烯基聚氨酯乳液。
进一步，所述羧甲基壳聚糖的O取代度介于0.5-0.7之间，N取代度介于0.1-0.2之间。
进一步，所述水性蛋白乳液为水性大豆蛋白乳液或水性大豆蛋白接枝共聚乳液。其中大豆蛋白接枝共聚单体可以为醋酸乙烯酯、顺丁烯二酐、甲基丙烯酸中的一种。
进一步，所述水性橡胶乳液为水性氯丁橡胶乳液和水性丁腈橡胶乳液、水性丁苯橡胶乳液中一种或者多种任意比例结合。
进一步，所述增粘剂为水性松香树脂或水性萜烯树脂中的一种。
进一步，所述乳化剂为阴离子乳化剂。
进一步，所述各组分按以下次序加料，首先，将水性乙烯基聚氨酯乳液加入水性淀粉乳液中共混搅拌均匀，静止稳定后加入水性蛋白乳液，搅拌均匀后缓慢加入水性橡胶乳液，搅拌均匀后加将增粘剂和乳化剂同时加入并高速搅拌，均匀后静置备用。
进一步，所述环保水性复合型粘合剂的固含量介于50-60%之间。
进一步，该环保水性复合型粘合剂在不同材质之间施胶粘合后可在80℃到-40℃内48小时不脱胶，在普通温度、湿度下可保证1年以上不脱胶。
进一步，该环保水性复合型粘合剂最适用的塑料粘合对象为聚烯烃材质塑料。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而本发明不限于此。
实施例 1
一种环保水性复合型粘合剂，由多种原料复配而成，包括水性橡胶乳液、水性淀粉乳液、水性乙烯基聚氨酯乳液、水性蛋白乳液，还包括增粘剂和乳化剂；
其质量份数比例为：
水性橡胶乳液：21份
水性淀粉乳液：36份
水性乙烯基聚氨酯乳液：14份
水性蛋白乳液：6.5份
增粘剂：6份
乳化剂：1.5份
所述水性淀粉乳液的制备方式为：
向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的容器中加入羧甲基壳聚糖和蒸馏水，使得羧甲基壳聚糖的质量浓度为150g/L，升温至50℃，搅拌器以200rpm搅拌30分钟，至羧甲基壳聚糖溶解，然后降温并恒温至50℃，加入1/3的甲基丙烯酸乙酯单体，后加入阴离子乳化剂硬脂酸钠和Tris-HCl缓冲液，保持乳液pH值为6之间，使得溶液充分乳化，静置20分钟后，开始加入1/3的引发剂水溶液、交联剂水溶液，引发剂水溶液和交联剂水溶液的质量浓度均为75g/L，反应30分钟后，升温至80℃，再加入1/3的引发剂、交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3甲基丙烯酸乙酯单体，80分钟滴加完单体，升温至85℃，保持10分钟，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉和双醛淀粉，150rpm搅拌30分钟，静止反应80分钟，调节pH=7，停止反应得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体。
其中，羧甲基壳聚糖的质量为200g，水溶性淀粉的质量为200g，双醛淀粉的质量为25g，甲基丙烯酸乙酯为180g, 交联剂为二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯，二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯的质量为13g，引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵的质量为3.6g，阴离子乳化剂硬脂酸钠的用量为3.8g。
所述水性乙烯基聚氨酯乳液的制备为：
（1）在氮气保护下，180rpm转速搅拌下，将聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、聚异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、催化剂二丁基二月桂酸锡加入反应容器中65oC 温度下反应2.5h，得到预聚液I，其中，聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为2：1：4.5，二丁基二月桂酸锡的质量为聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯质量之和的0.08%；
（2） 向上述预聚液I中加入二羟甲基二羟乙烯脲、醋酸乙烯酯及二羟甲基丙酸，在65 oC温度范围内反应1.2h，后升温至80℃反应0.5h，得到溶液II，溶液II中二羟甲基二羟乙烯脲的质量百分含量为6.5%，醋酸乙烯酯的质量百分比含量为1.5%，二羟甲基丙酸的质量百分比含量为3.2%；
（3）将溶液II降温至40oC，加入三乙烯四胺反应1.2h, 得到溶液III，三乙烯四胺与（2）中二羟甲基二羟乙烯脲的摩尔比为1：1.2；
（4）30 oC下将溶液III分散于质量为溶液1.8倍的水中，500rpm转速搅拌0.5h，后加入三乙胺，继续搅拌0.5h，得到溶液Ⅳ，三乙胺的摩尔量为（3）中三乙烯四胺的0.5倍；
（5）将溶液Ⅳ减压蒸馏蒸出丙酮得到最终水性乙烯基聚氨酯乳液。
所述羧甲基壳聚糖的O取代度为0.65，N取代度为0.15。
所述水性蛋白乳液为水性大豆蛋白接枝-顺丁烯二酐共聚乳液，其中大豆分离蛋白和共聚的顺丁烯二酐的摩尔比为3:1。
所述水性橡胶乳液为水性氯丁橡胶乳液。
所述增粘剂为水性松香树脂，采用阴离子表面活化剂活化。
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
所述各组分按以下次序加料，首先，将水性乙烯基聚氨酯乳液加入水性淀粉乳液中共混搅拌均匀，静止稳定后加入水性蛋白乳液，搅拌均匀后缓慢加入水性橡胶乳液，搅拌均匀后加将增粘剂和乳化剂同时加入并高速搅拌，均匀后静置备用。
所制备的环保水性复合型粘合剂的固含量为55%。
实施例 2
一种环保水性复合型粘合剂，由多种原料复配而成，包括水性橡胶乳液、水性淀粉乳液、水性乙烯基聚氨酯乳液、水性生物质乳液，还包括增粘剂和乳化剂；
其质量份数比例为：
水性橡胶乳液：18份
水性淀粉乳液：40份
水性乙烯基聚氨酯乳液：15份
水性蛋白乳液：6.5份
增粘剂：6份
乳化剂：1.5份
所述水性淀粉乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的容器中加入羧甲基壳聚糖和蒸馏水，使得羧甲基壳聚糖的质量浓度为160g/L，升温至50℃，搅拌器以200rpm搅拌30分钟，至羧甲基壳聚糖溶解，然后降温并恒温至50oC，加入1/3的甲基丙烯酸乙酯单体，后加入阴离子乳化剂硬脂酸钠和Tris-HCl缓冲液，保持乳液pH值为6，使得溶液充分乳化，静置20分钟后，开始加入1/3的引发剂水溶液、交联剂水溶液，引发剂水溶液和交联剂水溶液的质量浓度均为65g/L，反应30分钟后，升温至80℃，再加入1/3的引发剂、交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3甲基丙烯酸乙酯单体，1.2小时滴加完单体，升温至85℃，保持10分钟，再加入剩余的引发剂、交联剂溶液并加入水溶性淀粉和双醛淀粉，150rpm搅拌30分钟，静止反应1.4小时，调节pH=7，停止反应得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体。
其中，羧甲基壳聚糖的质量为240g，水溶性淀粉的质量为220g，双醛淀粉的质量为32g，甲基丙烯酸乙酯为240g, 交联剂为二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯，二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯的质量为19g，引发剂为过硫酸铵，过硫酸铵的质量为4g，阴离子乳化剂硬脂酸钠的用量为4.8g。
所述水性乙烯基聚氨酯乳液的制备为：
（1）在氮气保护下，180rpm转速搅拌下，将聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、聚异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、催化剂二丁基二月桂酸锡加入反应容器中65℃温度下反应2h，得到预聚液I，其中，聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为2：1：4.5，二丁基二月桂酸锡的质量为聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯质量之和的0.06%；
（2） 向上述预聚液I中加入二羟甲基二羟乙烯脲、醋酸乙烯酯及二羟甲基丙酸，在65℃温度范围内反应1.2h，后升温至80℃反应0.5h，得到溶液II，溶液II中二羟甲基二羟乙烯脲的质量百分含量为6.5%，醋酸乙烯酯的质量百分比含量为1.8%，二羟甲基丙酸的质量百分比含量为3.2%；
（3）将溶液II降温至40℃，加入三乙烯四胺反应1.2h, 得到溶液III，三乙烯四胺与（2）中二羟甲基二羟乙烯脲的摩尔比为1：1.2；
（4）30 oC下将溶液III分散于质量为溶液1.6倍的水中，500rpm转速搅拌0.5h，后加入三乙胺，继续搅拌0.5h，得到溶液IV，三乙胺的摩尔量介于（3）中三乙烯四胺的0.5倍；
（5）将溶液IV减压蒸馏蒸出丙酮得到最终水性乙烯基聚氨酯乳液。
所述水性蛋白乳液为水性大豆蛋白乳液。
所述水性橡胶乳液为水性氯丁橡胶乳液和水性丁腈橡胶乳液1:1质量混合乳液。
所述增粘剂为水性萜烯树脂。
所述羧甲基壳聚糖的O取代度为0.6，N取代度为0.16。
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
所述各组分按以下次序加料，首先，将水性乙烯基聚氨酯乳液加入水性淀粉乳液中共混搅拌均匀，静止稳定后加入水性蛋白乳液，搅拌均匀后缓慢加入水性橡胶乳液，搅拌均匀后加将增粘剂和乳化剂同时加入并高速搅拌，均匀后静置备用。
所制备的环保水性复合型粘合剂的固含量为54%。

Claims (6)

1.一种环保水性复合型粘合剂，由多种原料复配而成，包括水性橡胶乳液、水性淀粉乳液、水性乙烯基聚氨酯乳液、水性生物质乳液，还包括增粘剂和乳化剂；
其质量份数比例为：
水性橡胶乳液：15-25份
水性淀粉乳液：28-46份
水性乙烯基聚氨酯乳液：12-20份
水性蛋白乳液：5-8份
增粘剂：5-8份
乳化剂：1-3份
其特征还在于：所述水性淀粉乳液的制备为：向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗的容器中加入羧甲基壳聚糖和蒸馏水，使得羧甲基壳聚糖的质量浓度达到120-180g/L，升温至50℃，搅拌器以200rpm搅拌30分钟，至羧甲基壳聚糖溶解，然后降温并恒温至50℃，加入1/3的甲基丙烯酸乙酯单体，后加入阴离子乳化剂和Tris-HCl缓冲液，保持乳液pH值介于5.5-6.5之间，使得溶液充分乳化，静置20分钟后，开始加入1/3的引发剂水溶液、交联剂水溶液，引发剂水溶液和交联剂水溶液的质量浓度均为60-80g/L，反应30分钟后，升温至80℃，再加入1/3的引发剂、交联剂水溶液，后开始滴加剩余的2/3甲基丙烯酸乙酯单体，l-1.5小时滴加完单体，升温至85℃，保持10分钟，再加入剩余的引发剂、交联剂水溶液并加入水溶性淀粉和双醛淀粉，150rpm搅拌30分钟，静止反应1-1.5小时，调节pH=7，停止反应得到产品，产品外观为乳白色黏稠状液体；
其中，所述水溶性淀粉的质量为羧甲基壳聚糖质量的80％-120％之间，双醛淀粉的质量为水溶性淀粉的10%-20%之间，甲基丙烯酸乙酯的质量为水溶性淀粉质量的80％-120％之间，所述交联剂为二乙二醇二甲基丙烯酸甲酯，其质量用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的6％-12％之间，所述引发剂为过硫酸铵，其用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的1.2％-2.5％之间，阴离子乳化剂的用量介于甲基丙烯酸乙酯质量的1.5％-3％之间；
其特征还在于：所述水性乙烯基聚氨酯乳液的制备为：
（1）在氮气保护下，150-200rpm转速搅拌下，将聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、聚异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、催化剂二丁基二月桂酸锡加入反应容器中60-70℃ 温度下反应1-3h，得到预聚液I，其中，聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为2：1：4.5，二丁基二月桂酸锡的质量介于聚己内酯二元醇、三乙烯基二醇、异佛尔酮二异氰酸酯质量之和的0.05%-0.1%之间；
（2） 向上述预聚液I中加入二羟甲基二羟乙烯脲、醋酸乙烯酯及二羟甲基丙酸，在60-70℃温度范围内反应1-1.5h，后升温至80℃反应0.5h，得到溶液II，溶液II中二羟甲基二羟乙烯脲的质量百分含量为4%-8%，醋酸乙烯酯的质量百分比含量为1-2%，二羟甲基丙酸的质量百分比含量为2-4%；
（3）将溶液II降温至40℃，加入三乙烯四胺反应1-1.5h, 得到溶液III，所述三乙烯四胺与（2）中二羟甲基二羟乙烯脲的摩尔比为1：1.2；
（4）30℃下将溶液III分散于质量为溶液1.5-2倍的水中，500rpm转速搅拌0.5h，后加入少量三乙胺，继续搅拌0.5h，得到溶液Ⅳ，三乙胺的摩尔量介于（3）中三乙烯四胺的0.4-0.6倍之间；
（5）将溶液IV减压蒸馏蒸出丙酮得到最终水性乙烯基聚氨酯乳液。
2.如权利要求1所述一种环保水性复合型粘合剂，其特征在于：所述水性蛋白乳液为水性大豆蛋白乳液或水性大豆蛋白接枝共聚乳液。
3.如权利要求1所述一种环保水性复合型粘合剂，其特征在于：所述水性橡胶乳液为水性氯丁橡胶乳液和水性丁腈橡胶乳液、水性丁苯橡胶乳液中一种或者多种任意比例结合。
4.如权利要求1所述一种环保水性复合型粘合剂，其特征在于：所述增粘剂为水性松香树脂或水性萜烯树脂中的一种。
5.如权利要求1所述的一种环保水性复合型粘合剂，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖的O取代度介于0.5-0.7之间，N取代度介于0.1-0.2之间。
6.如权利要求1所述的一种环保水性复合型粘合剂，其特征在于：所述乳化剂为阴离子型乳化剂。
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CN111906880A (zh) * 2020-08-07 2020-11-10 圣象地板（句容）有限公司 一种无醛多层实木复合地板的生产工艺及其地板
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KR20150072710A (ko) * 2013-12-20 2015-06-30 대상 주식회사 합성피혁 제조용 접착제 및 이를 이용한 합성피혁의 제조방법
CN105419681A (zh) * 2015-05-04 2016-03-23 湖南工业大学 一种适用于皮革与绒布间粘合的水性粘合剂

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