水性聚丙烯酸酯胶黏剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性塑料包装复合胶黏剂及其制备方法，该水性环保聚丙烯酸酯胶黏剂组合物，按重量计，包含：80‑95份的一种表面张力低于25Dyn/cm且含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液；3‑19.5份的一种含有至少三个可水解的烷氧基的硅烷；0.5‑2份的一种非离子烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的渗透剂。本发明专利技术的聚丙烯酸酯复合胶黏剂可以在大于180米/分钟的复合机速下进行上胶‑复合‑收卷，并且能够提供光亮无暇的表观和大于1.0N/15mm的强度；应用于高速的软包装复合应用可提供比较好附着力、表观和耐热压流淌性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯酸酯胶黏剂及其制备方法，尤其涉及一种用于包装复合用的水性环保聚丙烯酸酯胶黏剂及其制备方法。该聚丙烯酸酯胶黏剂特别适用于需要高速运转复合的软包装应用，其具有比较好的表观、粘结强度和抗热压流淌性。
技术介绍
对于软包装行业，随着越来越多的产品要求的方便化、快速化和低成本；塑料包装发展的十分迅速，尤其是用于食品和药品的包装。这是由于塑料包装可以高速的进行印刷、复合、收卷、切割，容易进行大规模的生产；加之塑料包装成本低廉、便于运输以及应用的方便性，在许多行业都逐渐的替代传统的包装。在塑料包装制备的过程中，往往都是由多层结构的薄膜复合而成，从而达到所需的表观和性能效果。比如BOPP/CPP，CPP/铝/BOPP，BOPP/PET等各种各样的结构。在这些结构中，都需要使用对整个多层结构非常关键的化学成分-复合用胶黏剂。选用合适的胶黏剂不但可以起到将多层的薄膜粘合在一起，而且还能起到增加撕裂强度、耐蒸煮、耐老化、阻氧、阻水等效果。所以制备高性能的复合包装与使用的复合胶黏剂是密不可分的。包装复合用胶黏剂主要有溶剂型、无溶剂型和水性。溶剂型复合用胶黏剂已经在塑料软包装中应用了许多年，基本可以达到软包装应用的大多数性能要求，具有干燥速度快、机速运转快、强度高和表观效果好等优点。但是在使用过程中需要大量的溶剂，对环境造成极大的污染，同时对在施工产间的操作人员也会造成比较严重的健康伤害。虽然通过加装溶剂回收装置可以降低溶剂挥发对环境和人的危害，但是溶剂无法达到回收完全，还是会有一定量溶剂在操作过程中挥发出去造成危害；而且使用的溶剂都是低闪点的有机化合物，不仅仅这些溶剂属于危险化学品，需要在一定工作环境中进行，而且如果操作不当还会引起火灾或者爆炸。随着环保标准和相关法律越来越严格，使用溶剂型的胶黏剂会造成成本的大幅度提升，更严重的可能面临的淘汰和停产的风险。而市场对软包装有着强劲的需求，因此迫切需要使用可以替代溶剂型胶黏剂的产品，从而无溶剂型和水性的胶黏剂应运而生。相对于无溶剂型的复合胶黏剂，水性型复合胶黏剂更加环保和容易操作，通常水性复合胶黏剂都是单组份，不需要像无溶剂型的双组分体系进行现场调配，没有配比称量误差和搅拌均匀度对性能的影响；水性胶黏剂在现场复合后可以下机即可以达到较好强度，不需要像无溶剂型体系那样需要长时间熟化才能得到所需的强度，因此可以大大的提高生产效率和降低能耗。并且，水性的复合胶黏剂无有害物质，几乎没有VOC，而无溶剂型体系中通常会使用含有异氰酸酯的固化剂组分，由于对反应活性和成本的要求，往往会使用含有TDI的固化剂，TDI属于剧毒品，微量的残留就会造成极大的危害，尤其是对于要求非常高的食品包装；另一个比较重要的是复合后的表观，使用水性复合胶在运转收卷过程中就可以对表观进行判断，而无溶剂型体系的复合膜需要熟化后才能判断，因此，食用水性复合胶可以大大的降低成品表观缺陷的风险。根据上述的水性复合胶黏剂的优点，许多公司和机构进行大量的研究和产品开发。罗门哈斯引入了水性乳液复合膜胶黏剂，可以达到一般的食品的包装的要求，但是存在复合强度偏低、润湿性不够、表观差的缺点，尤其是在高机速运转时上胶量不均匀，造成许多白点和粘结强度不均一。同时由于干燥时间比较短，在复合收卷下机时没有达到完全的干燥，造成粘结强度不够，通常只能达到0.3-0.6N/15mm，还需要进一步加热熟化24小时以上才能达到所需的强度。这样会造成能源的浪费，而且还含有熟化过程中的水分挥发溶剂造成白点等缺陷。专利CN104263292公开了一种水性覆膜胶黏剂及其制备方法，采用乳液聚合的方法制备含有双丙酮丙烯酰胺和ADH的自交联的体系，固含在48-50％，粘度在100-500mPa.s。但所公开的技术在高速运转的干式复合条件下无法满足要求，由于在烘干过程中所制备的胶黏剂的双丙酮丙烯酰胺组分会和ADH组分发生交联，导致复合粘结强度降低；而且在100-500mPa.s的粘度下上胶辊会发生上胶均匀度不好，造成覆膜后的表观出现条形状无法达到表面光滑的要求。专利CN103059784公开了一种食品药品软包装用水性塑-塑复合胶黏剂及其制备方法，采用预乳化种子乳液聚合工艺，所制备的乳液型胶黏剂复合强度可以达到大于1.2N/15mm。但是所公开的实施例和描述中多次使用乙烯基磺酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠盐作为乳化剂；众所周知这两种物质无法使疏水的丙烯酸酯类单体和苯乙烯类单体形成预乳化液，因为无法制备成稳定的聚合物乳液。美国专利US6190767公开了一种乳液型胶黏剂的制备方法，其中使用了大于50％的丙烯酸长链烷基酯，采用可聚合的乳化剂，制得耐水耐湿性好的乳液，对非极性基材有良好的粘附性。虽然水性复合胶黏剂取得了很大的进展，但是与溶剂型复合胶黏剂相比较，在高机速条件下的可操作性、润湿性、粘结强度和产品的表观都还有一定的差距。因此，能够克服以上这些缺陷的产品和技术是亟需和非常有意义的。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在高机速条件下具有较好润湿性、粘结强度和良好产品表观的水性环保复合胶黏剂。为实现上述目的，本专利技术提供了一种水性环保的聚丙烯酸酯复合胶黏剂及其制备方法和应用。该聚丙烯酸酯复合胶黏剂可以在大于180米/分钟的复合机速下进行上胶-复合-收卷，并且能够提供光亮无暇的表观和大于1.0N/15mm的强度。本专利技术采用的是乳液聚合的方式来制备水性环保的聚丙烯酸复合胶黏剂，在复合收卷过程中提供足够的强度，不需要熟化就可以直接使用。本专利技术的水性聚丙烯酸复合胶黏剂在上胶过程中始终保持比较好的流动性，不会造成上胶辊的成膜粘附而出现的刮痕的发花现象；同时，具有非常优异的润湿和渗透作用，可以保证对不同油墨体系的相容性，不会引起油墨残留物的渗出和不润湿现象。本专利技术的水性聚丙烯酸酯胶黏剂，按重量计，包含：1)80-95份的一种表面张力低于25Dyn/cm且含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液；2)3-19.5份的一种含有至少三个可水解的烷氧基的硅烷；3)0.5-2份的一种非离子烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的渗透剂。在本专利技术的具体实施方式中，本专利技术所述的含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液包括硬单体、软单体、含有羧基基团的单体和含有羟基基团的单体、乳化剂。优选地，按重量计，硬单体的含量为10-28wt％；软单体的含量为70-90wt％；含有羧基和羟基基团的单体的总含量为2-15wt％；乳化剂的含量为0.4-1wt％。更优选地，按重量计，本专利技术所述的聚丙烯酸酯乳液中含有羧基基团的单体含量在1-5wt％，含有羟基基团的单体含量在1-10wt％。优选地，所述硬单体包含苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯；软单体优选为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或者几种；含有羧基基团的单体优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸中的一种或几种；含有羟基基团的单体优选为羟乙基丙烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基甲基丙烯酸酯中的一种或者几种；乳化剂为琥珀酸盐类乳化剂，优选为烷基琥珀酸盐乳化剂。在本专利技术的优选实施方式中，所述含有至少三个可水解的烷氧基硅烷为选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚丙烯酸酯胶黏剂，包含：1)80‑95份的表面张力低于25Dyn/cm且含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液；2)3‑19.5份的一种含有至少三个可水解的烷氧基的硅烷；3)0.5‑2份的一种非离子烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的渗透剂。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚丙烯酸酯胶黏剂，包含：1)80-95份的表面张力低于25Dyn/cm且含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液；2)3-19.5份的一种含有至少三个可水解的烷氧基的硅烷；3)0.5-2份的一种非离子烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物的渗透剂。2.如权利要求1所述的聚丙烯酸酯胶黏剂，按重量计，其中，所述含有羧基基团和羟基基团的聚丙烯酸酯乳液包括10-28wt％硬单体、70-90wt％软单体、2-15wt％含有羧基的单体和含有羟基的单体、0.4-1wt％乳化剂；所述硬单体为包含苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的聚丙烯酸酯乳液；所述软单体为选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异丁酯中的一种或者几种。3.如权利要求2所述的聚丙烯酸酯胶黏剂，其中，所述含有羧基的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸中的一种或几种，含量在1-5wt％；含有羟基的单体为羟乙基丙烯酸酯、羟丙基丙烯酸酯、羟乙基甲基丙烯酸酯、羟丙基甲基丙烯酸酯中的一种或者几种，含量为1-10wt％；所述的乳化剂为琥珀酸盐类乳化剂。4.如权利要求1所述的聚丙烯酸酯胶黏剂，其中，所述硅烷为选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三甲氧基苯基硅烷、三乙氧基苯基硅烷、三甲氧乙烯硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、3-缩水甘油醚三甲氧基硅烷中的一种或几种。5.如权利要求1所述的聚丙烯酸酯胶黏剂，其中所述渗透剂为含有至少8-18碳的烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷珂，卓建，
申请(专利权)人：普为上海新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31