一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠及其製造方法
2023-05-29 14:18:56
專利名稱：一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠及其製造方法，屬於新型高分子材料領域。
背景技術：
紙塑複合是在紙基印刷品表面複合上一層塑料薄膜，是印刷行業常用的複合材料。而作為連接兩者的中間紐帶，紙塑複合膠要求對非極性、低表面能的塑料薄膜表面和極性的紙張表面均具有良好的黏合力；對油墨也需要有好的親和性。目前市場上紙塑複合膠主要有三種類型:溶劑型、乳液型、預塗型(熱熔型)。溶劑膠在生產時經常產生汙染及易燃問題，受到了嚴格的環保法規的制約；而預塗膜(熱熔型)耗電量比乳液型多，複合製品後的後續加工質量不太理想。因此，乳液型膠的發展成為主流。乳液型膠主要有VAE類和丙烯酸酯類。單純的VAE乳膠親膜力不夠且膠層硬，在配製過程中需要加入增粘樹脂或增塑齊U，其中增粘樹脂需要先溶於有機溶劑再混入乳液中，這相對於溶劑型乳液來說，只是減少了有機溶劑的用量而已，而增塑劑目前也受到環保法規的限制。VAE乳液生產設備複雜，需高壓操作，改性難度大。丙烯酸酯類共聚乳液原料豐富，性能可以隨著分子結構的調整而改變，所得產品亮度高，不易泛黃，耐老化。因此，國內外致力於丙烯酸共聚乳液的研究發展，但目前市場上的乳液型複合膜在應用中還存在穩定性差、粘結力不牢固、乾燥速度慢、透明度低、不能使油墨與BOPP膜很好地結合等缺點。
發明內容
針對以上問題，本發明的目的在於提供一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠及其製造方法，此種乳液型紙塑複合膠以丙烯酸酯類軟、硬單體為主要原料，同時引入丙烯酸等多種功能單體以及採用半連續乳液種子聚合工藝而製得。所加的丙烯酸在於提高膠乳交聯密度以及膠膜的內聚能，從而有利於膠膜交聯網狀結構的形成，增加膠乳的粘結附著力。所製得的複合膠的初黏力和乾燥速度比改性前相對提高，而且熱穩定性、光化學穩定性好，抗氧化能力強，膠膜透明。`一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠由下述重量配比的原料組成:丙烯酸丁酯16 37%、丙烯酸8 16%、甲基丙烯酸甲酯5 11%、丙烯腈3 8%、衣康酸1-5%、氫氧化鈉0.1 0.3%、引發劑0.4 0.6%、複合乳化劑0.1 2%、氨水0.05 0.1%、消泡劑0.05 0.1%、穩定劑2 6%、去離子水15 64%。進一步的技術方案是，所述引發劑為叔丁基過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種或多種。進一步的技術方案是，所述的消泡劑為有機矽消泡劑。進一步的技術方案是，所述的穩定劑為硬脂酸鈣。進一步的技術方案是，所述的複合乳化劑由陰離子乳化劑和非離子乳化劑組成，所述陰離子乳化劑和非離子乳化劑重量配比為3:2。
更進一步的技術方案是，所述陰離子型乳化劑為十二烷基硫酸鈉，所述非離子型乳化劑為辛基苯酚聚氧乙烯醚。一種上述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法，包括以下步驟:第一步，單體的洗滌和預乳化:將丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、衣康酸、去離子水加入到預乳化裝置形成混合液，再將所述混合液進行減壓蒸餾和氫氧化鈉溶液洗滌後攪拌30 50min使所述混合液外觀呈均勻乳白色後即製得預乳化液A ；第二步，複合乳化劑的配製:將陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉和非離子乳化劑辛基苯酚聚氧乙烯醚按重量配比為3:2的比例混合攪拌15min，製得複合乳化劑B ；第三步，種子乳液聚合:將去離子水、複合乳化劑B、穩定劑、消泡劑、佔引發劑總量50%的引發劑依次加入到反應釜中，進行加熱和攪拌，升溫至50 65°C時加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A ;持續升溫至80 82°C後滴加入佔預乳化液總量95%預乳化液A和佔弓I發劑總量20%的引發劑，所述滴加時間為2.5 3.0h，所述滴加溫度條件為80 90°C，所述滴加完成後在82°C條件下保溫30min形成種子乳液聚合液；第四步，消除反應:將所述種子乳液聚合液降溫至75°C後加入佔引發劑總量15%的引發劑，恆溫30min ;再加入佔引發劑總量15%的引發劑繼續在75°C溫度下恆溫30min，最後通過抽真空排出剩餘單體；第五步，調節pH值和乳液粘度:將經過消除反應的種子乳液聚合液降溫至45°C時加入氨水，調節pH至7.0 7.5，再 進行過濾後製得所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠。進一步的技術方案是，所述減壓蒸餾的壓力條件為-0.05 -0.02MPa，所述減壓蒸餾的溫度範圍為65 70°C，所述氫氧化鈉溶液的濃度為10%。進一步的技術方案是，所述種子乳液聚合過程用氮氣做保護，所述種子乳液聚合的壓力條件為0.02Mpa，所述加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A前的攪拌速度為500 800轉/分，所述加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A後的攪拌速度為800 1000轉/分。進一步的技術方案是,所述第一步中去尚子水的用量為去尚子水總量的16% 38%,所述第三步中去尚子水的用量為去尚子水總量減去第一步中使用去尚子水用量後的用量。與現有技術相比，本發明的有益效果是:(I)本發明原料來源豐富，合成成本低，而且生產工藝簡單穩定，本發明所製備的丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠固含為48±1%，顆粒小且均勻，乾燥速度快並具有良好的貯存穩定性，適用於紙基印刷品與塑料的複合。(2)所述的衣康酸和丙烯酸或甲基丙烯酸或其酯類聚合，可增強紙塑複合膜的韌性，並使其印刷圖案鮮豔；所述過硫酸銨、過硫酸鉀可使丙烯酸酯類乳液呈現藍色螢光，乳膠粒度小且穩定性好。(3)本發明製備的丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠按照紙塑複合工藝將紙基印刷品與塑料複合，成品表面更加光亮平滑和富有立體感，機械適應性好，分切後可進行壓紋，凹凸，對裱等操作，完全符合印刷廠的工藝和質量的要求。按照GB/T2792-1998，T型玻璃強度為 2.5 5N/15mm。(4)表I為本發明丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的性能參數。
表I丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的性能參數
權利要求
1.一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠由下述重量配比的原料組成:丙烯酸丁酯16 37%、丙烯酸8 16%、甲基丙烯酸甲酯5 11%、丙烯腈3 8%、衣康酸1-5%、氫氧化鈉0.1 0.3%、引發劑0.4 0.6%、複合乳化劑0.1 2%、氨水0.05 0.1%、消泡劑0.05 0.1%、穩定劑2 6%、去離子水15 64%。
2.根據權利要求1所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述引發劑為叔丁基過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述的消泡劑為有機矽消泡劑。
4.根據權利要求1所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述的穩定劑為硬脂酸鈣。
5.根據權利要求1所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述的複合乳化劑由陰離子乳化劑和非離子乳化劑組成，所述陰離子乳化劑和非離子乳化劑重量配比為3:2。
6.根據權利要求5所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，其特徵在於:所述陰離子型乳化劑為十二烷基硫酸鈉，所述非離子型乳化劑為辛基苯酚聚氧乙烯醚。
7.—種權利要求1至6中任一權利要求所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: 第一步，單體的洗滌和預乳化:將丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、衣康酸、去離子水加入到預乳化裝置形成混合液，再將所述混合液進行減壓蒸餾和氫氧化鈉溶液洗滌後攪拌30 50min使所述混合液外觀呈均勻乳白色後即製得預乳化液A ; 第二步，複合乳化劑的配製:將陰離子乳化劑十二烷基硫酸鈉和非離子乳化劑辛基苯酚聚氧乙烯醚按重量配比為3:2的比例混合攪拌15min，製得複合乳化劑B ; 第三步，種子乳液聚合:將去離子水、複合乳化劑B、穩定劑、消泡劑、佔引發劑總量50%的引發劑依次加入到反應釜中，進行加熱和攪拌，升溫至50 65°C時加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A ;持續升溫至80 82°C後滴加入佔預乳化液總量95%預乳化液A和佔引發劑總量20%的引發劑，所述滴加時間為2.5 3.0h，所述滴加溫度條件為80 90°C，所述滴加完成後在82°C條件下保溫30min形成種子乳液聚合液； 第四步，消除反應:將所述種子乳液聚合液降溫至75°C後加入佔引發劑總量15%的引發劑，恆溫30min ;再加入佔引發劑總量15%的引發劑繼續在75°C溫度下恆溫30min，最後通過抽真空排出剩餘單體； 第五步，調節pH值和乳液粘度:將經過消除反應的種子乳液聚合液降溫至45°C時加入氨水，調節pH至7.0 7.5，再進行過濾後製得所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠。
8.根據權利要求7所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法，其特徵在於:所述減壓蒸餾的壓力條件為-0.05 -0.02MPa，所述減壓蒸餾的溫度範圍為65 70°C，所述氫氧化鈉溶液的濃度為10%。
9.根據權利要求7所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法，其特徵在於:所述種子乳液聚合過程用氮氣做保護，所述種子乳液聚合的壓力條件為0.02Mpa，所述加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A前的攪拌速度為500 800轉/分，所述加入佔預乳化液總量5%的預乳化液A後的攪拌速度為800 1000轉/分。
10.根據權利要求7所述的一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法，其特徵在於:所述第一步中去尚子水的用量為去尚子水總量的16% 38%,所述第三步中去尚子水的用量為去 離子水總量減去第一步中使用去離子水用量後的用量。
全文摘要
本發明涉及一種丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠，所述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠由下述重量配比的原料組成丙烯酸丁酯16～37%、丙烯酸8～16%、甲基丙烯酸甲酯5～11%、丙烯腈3～8%、衣康酸1-5%、氫氧化鈉0.1～0.3%、引發劑0.4～0.6%、複合乳化劑0.1～2%、氨水0.05～0.1%、消泡劑0.05～0.1%、穩定劑2～6%、去離子水15～64%。本發明還涉及上述丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠的製備方法。本發明原料來源豐富，合成成本低，生產工藝簡單穩定；本發明所製備的丙烯酸酯類共聚乳液紙塑複合膠顆粒小且均勻，乾燥速度快並具有良好的貯存穩定性，適用於紙基印刷品與塑料的複合。
文檔編號C08F220/18GK103242784SQ201310184680
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月19日 優先權日2013年5月19日
發明者胡連芹, 王恩飛, 洪景利, 邢青濤 申請人:海南必凱水性塗料有限公司