具有自控泡沫丙烯酸乳液的組合物的製作方法

2023-05-10 10:53:46

專利名稱：具有自控泡沫丙烯酸乳液的組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有自控泡沫丙烯酸乳液(亞克力乳液)的組合物。
有機矽氧烷化合物，具有低表面張力、潤滑性、柔軟性、溼潤性、及離型性等特性，因此常被應用於其他離分子樹脂的表面性質的改質。改質的方式，有時添加，有時共聚合，有時接枝，而達到表面改質的目的。
丙烯酸乳液具有許多用途，廣泛使用於塗料樹脂，粘著劑，油墨及纖維的後處理劑。丙烯酸乳液使用於織物背膠方面，其功能為非織布剪裁時，不會脫紗。背膠材料有許多種(1)油性丙烯酸樹脂(2)水性丙烯酸樹脂，即一般所謂丙烯酸乳液，(3)熱熔膠(4)非織布直接以低融點的纖維製成。
塗布方法(1)全面塗布，非織布經浸漬槽，壓幹，乾燥。這種過程常造成含所浸樹脂過量，降低非織布的手感。另方面，纖維間的空隙塞滿樹脂，造成不透氣，雖然達成背膠材料的功能，但亦造成品質下降，與樹脂材料的損耗，(2)泡沫塗布方法，也就是所謂點狀塗布，這種方法，不僅能達到背膠材料的分散，不會造成手感下降與不透氣的缺點，而且區域性的點狀分散，也節省耗材。
通常點狀塗布背膠都使用丙烯酸乳液，在塗布加工時，必須先以機械方式，強力攪拌，打成泡沫狀態，為維持均一細緻的泡沫與一定高度的泡高，即所謂穩定度，必須加入一種穩泡劑，這種穩泡劑絕大部分為矽油或改質的矽油，這種穩泡劑，雖然能維持泡沫高度一定時間，但無泡沫再現性，亦即泡沫隨時間流逝，再重新強力攪拌起泡，也無法恢復所需加工的泡沫高度，即變成有抑泡現象。同時新添加的矽油，殘存於背膠材料中，造成粘著力下降。
為解決上述外加穩泡劑缺點，本發明利用熟知的矽化物接枝丙烯酸乳液的技術，以特定組成的矽化物接枝丙烯酸乳液，經各種添加劑的適當調製，完成本發明「具有自控泡沫的丙烯酸乳液組合物」。
本發明的目的是提供一種有關具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物，該乳液組合物經過機械式強力攪拌發泡，不會產生凝集現象，所形成的乳液泡沫呈均勻細緻狀態，且能維持一定時間的泡沫高度，並有再現能力，意即泡沫消失或泡沫高度下降後，再重新強力攪拌發泡，亦能獲得原來的結果。
該丙烯酸乳液組合物是一種矽化物接枝的丙烯酸乳液經適當的添加劑、增粘劑、凝集劑、溼潤劑等成份的調配而成，可應用於非織物的泡沫背膠材料。
一般丙烯酸乳液，經特定攪拌槳葉或蝶式攪拌盤以500～10,000rpm高速攪拌10秒～10分鐘後乳液會呈現出比原乳液高上幾倍的高度，以及不同的泡沫的緻密程度，乳膠經攪拌起泡過程，視其機械安定性的不同，某些乳膠會立即凝聚膠化而不能使用，而一般乳膠起泡後，隨時間的流逝，會逐漸破泡/消泡而復原， 同時泡沫通常大小不一，在含有矽聚合物[如矽油(Silicone oil)]添加的情況下，泡沫大小較均勻，但由於矽油的存在下，經常影響乳膠的性能，如粘著力。
為克服上述泡沫的不均勻性及不穩定性，本發明直接將特定及定量的有機矽化合物接枝在特定組成的丙烯酸乳液，並經適當的添加物調配，製成具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物。
熟知有機矽化合物接枝丙烯酸乳液達到改良性質目的的有USP4,987,180，USP4,985,155的纖維柔軟與彈性改質，日本特許平3-227312的安定性，常溫架橋；日本特許平3-227313的溶液聚合無機材料粘合劑；EP0,350,240的硬化塗料，油漆；日本特許昭63-227670，USP3,575,910，USP3,294,725的潤滑性，離型性、潑水性塗料等等。
本發明使用的有機矽化合物接枝丙烯酸乳液，其中有機矽化合物為含乙烯端基或丙烯端基的矽氧烷化合物，如S710(Dow Corning)，接枝量為0.3～3.0wt％，以0.5～1.5wt％為適宜，接枝的丙烯酸乳液，固體含量為40～50wt％，乳化粒徑為120～180nm，玻璃轉化溫度，Tg-10℃～10℃，為適當特定組成的乳液樹脂。有機矽化合物含量約佔丙烯酸乳液固體含量的0.5～5.0wt％。
使用的填充劑為碳酸鈣或二氧化矽，本發明使用的碳酸鈣有三種粒徑NS-400，NS-1000，及SS-30，添加方式有(1)碳酸鈣預先處理成糊狀，再加入乳液中混合，(2)碳酸鈣直接加入乳液混合。前者，將碳酸鈣用攪拌機或球磨機預先磨成40～60wt％糊狀物，碳酸鈣粒徑以NS-1000為適宜，若使用55wt％糊狀物，其使用量為40～60phr(百分比per hundred ratio)，(40～60phr是指有機矽化合物接枝丙烯酸乳液與填充劑混合重量比例為100∶40～60。)，而以50phr為適當。
增粘劑可使用聚乙烯醇(PVA)，羥丙基纖維素、羥丁基纖維素、醋酸甲基纖維素、或醋酸丁基纖維素，例如BP-5雄獅粘液、BP-20及BP-24E(長春聚乙烯醇PVA)，羥丙基纖維素HPC(10％)，結果顯示HPC優於BP-5、BP-20，以及BP-24E的穩泡效果，且不會造成碳酸鈣沉澱的現象，增粘劑使用量為1～6phr，而以3～4phr為適當。
凝集劑可使用30wt％的氨水或含2個碳至6個碳的胺基的水溶液，若使用30wt％氨水，使用量為0.8phr～1.6phr而以1.2～1.4phr為適宜。
溼潤劑，可使乳液組合物增加被塗布物的溼潤性，本發明使用的溼潤劑為聚乙二醇(PEG)，其分子量為200～1000，而以分子量400～600為適宜，其使用量為4～12phr，而以6～8phr為適宜。
為使本發明的上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文列舉一些較佳實施例，並配合所附表格，作詳細說明如下實施例1本發明丙烯酸矽化合物接枝丙烯酸乳液的聚合製備，如一般丙烯酸樹脂乳液合成裝置，1、攪拌機日制DC-RT型、四口型反應槽4L、pyrex玻璃裝置、加熱器、溫控器、熱感應器(Sensor)、冷卻管、氮氣。反應成份依A、B、C、D、E、分別先配製，再逐次按反應時間逐次加入反應槽中，本反應採用氧化還原方法，反應時間約共320分鐘，每隔約30分鐘逐次加入，溫度控制在45℃～50℃內，攪拌速度160～280rpm。表(1)為A、B、C、D、E預配製液，A為先預乳化配製液，B為pH調整劑，C、D、E為起始劑。全部含量約2427克，固體含量1092克(45％)，S-710為有機矽化合物10.3g約佔固體含量的(1％)，逐次加入反應順序如表(2)。《實施例2、3、4》合成組合物配方，及合成步驟如實施例1，但其中S-710用量由10.3g改成5.1g、30.9g、51.5g，其用量佔固體含量成份各為約0.5％、3％、5％。
上述實施例1-4所得的有機矽化合物接枝丙烯酸乳液各取100phr，分別加入增粘劑(HPC10％)3.6phr、填充劑(預先處理球磨碳酸鈣55％)53phr，凝集劑(氨水30％)1.4phr，溼潤劑(聚乙二醇)6phr。《比較例1》合成組合物配方及合成步驟如實施例1，但其中S-710用量為0(不加)，所得的丙烯酸乳液按實施例2、3、4的步驟分別入增粘劑、填充劑、凝集劑，並攪拌均勻成一丙烯酸乳液，上述(實施例1-4)及(比較例1)所得的丙烯酸乳液經特定攪拌槳葉強力攪拌，在4500rpm攪拌2分鐘其結果如表(3)所示。
表(1)合成組合物配方成份編號組合物成份 添加量(g) 固成份DS-4(10％)153.3 15.33NP-6 17.5 17.5A NP-9 17.5 17.5預 DI-H2O 518乳 鏈轉移劑 1.61.6化 I-酸 10.3 10.3物 2-HEMA31 31MAN 6.26.2AN103103BA103103
表(1)合成組合物配方(續)成份編號組合物成份 添加量(g) 固成份EA 770 770S-71010.3 10.3B HOAC(10％) 7 -DI-H2O 2.87 -C AP 2.52 2.52D-H2O 70 -D t-BHP1.0 1.0DI-H2O 70 -E SFS 2.66 2.66DI-H2O 245-
表(1)合成組合物配方成份編號組合物成份 添加量(g) 固成份- 總量 2427g 1092g表(2)合成步驟時間(分) 步驟 加料順序0 0 開機，B成份入反應槽，攪拌 N2吹掃151 (A)100g加入(C，D)各3.8g160rpm(E)12.8g452 (A)100g(C，D)各4.5g160rpm(E)15g753 (A)150g(C，D)各5.7g160rpm(E)19.2g105 4 (A)200g(C，D)各7.6g180rpm(E)25.6g
表(2)合成步驟(續)時間(分)步驟加料順序135 5(A)200g(C，D)各7.6g200 rpm(E)25.6g165 6(A)200g(C，D)各7.6g220 rpm(E)25.6g195 7(A)250g(C，D)9.5g 240 rpm(E)32g225 8(A)250g加入(C，D)9.5g 260 rpm(E)32g255 9(A)250g加入(C，D)9.5g 280 rpm(E)32g285 10 剩餘的(C，D，E)加入280 rpm
表(3)實施例1-5與比較例1發泡結果比較試驗號 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例1S-710在原丙 1％ 0.5％ 3％ 5％ 0％烯酸乳液含量起泡倍率 3.5 3.53.5 3.85 3泡沫均質性 細緻均一 細緻均一 細緻均一 細緻均一 略粗不均3hrs後消泡率未消泡未消泡未消泡未消泡全部10hrs後消泡率7％ 30％ 11％ 100％全部10hrs後碳酸鈣些微 些微 1/10 全部 中等沉澱雖然本發明以一些較佳實施例公開如上，然它並非用於限定本發明，任何熟知本技術的，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作一些變更與修飾，因此本發明的保護範圍應當以後面所附的權利要求書所限定的為準。
權利要求
1.一種具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物，適用於作為非織物的泡沫背膠材料，它包括(1)含乙烯基或丙烯基端基的有機矽化合物的接枝丙烯酸乳液，該乳液中有機矽化合物的接枝量為0.1至3重量百分比，固體含量為40至50重量百分比，乳化粒徑為120至180nm，Tg為-10℃至10℃；(2)填充劑，約為該有機矽化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之40至60；(3)增粘劑，約為該有機矽化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之1至6；(4)凝集劑，約為該有機矽化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之0.8至1.6以及(5)溼潤劑，約為該有機矽化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之4至12。
2.按權利要求1所述的組合物，其中，該有機矽化合物，佔丙烯酸乳液固體含量的0.5至5重量百分比。
3.按權利要求1所述的組合物，其中，該填充劑佔有機矽化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之50。
4.按權利要求1的述的組合物，其中，該填充劑是碳酸鈣或二氧化矽預先處理成40至60重量百分比的糊狀物。
5.按權利要求1所述的組合物，其中，該增粘劑佔有機矽化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之3至4。
6.按權利要求1所述的組合物，其中，該增粘劑是聚乙烯醇，羥丙基纖維素，羥丁基纖維素，醋酸甲基纖維素，或醋酸丁基纖維素。
7.按權利要求1所述的組合物，其中，該凝集劑佔有機矽化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之1.2至1.4。
8.按權利要求1所述的組合物，其中，該凝集劑是氨水，或含2個碳至6個碳的胺基水溶液。
9.按權利要求1所述的組合物，其中，該溼潤劑佔有機矽化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之6至8。
10.按權利要求1所述的組合物，其中，該溼潤劑是聚乙二醇。
11.按權利要求10所述的組合物，其中，該聚乙二醇的分子量約為200至1000。
全文摘要
本發明是提供一種具有自控泡沫能力的丙烯酸(亞克力)乳液的組合物，該乳液經外加機械式強力攪拌發泡，不會產生凝集現象，所形成的乳液泡沫，呈均勻細緻狀，且能維持一定時間的泡沫高度，而不需外加穩泡劑。該丙烯酸乳液組合物是一種矽化合物接枝的丙烯酸乳液經適當的填充劑、增粘劑、凝集劑及溼潤劑等成分調配而成，可應用於非織物的泡沫背膠材料。
文檔編號C08L33/02GK1161983SQ9610456
公開日1997年10月15日 申請日期1996年4月10日 優先權日1996年4月10日
發明者鍾利正, 陳治貞, 吳垣德, 林正良 申請人:財團法人工業技術研究院