一种低温水溶性热熔胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温水溶性热熔胶及其制备方法，属于高分子材料合成技术领域。所述低温水溶性热熔胶主要由水溶性树脂、改性淀粉、改性剂、增粘树脂、粉料、助剂组成，并通过水蒸发法制备而得。本发明专利技术公开制备的水溶性热熔胶是一种应用温度低、快速水溶、可降解的热熔胶粘剂，可广泛用于各种纸制品粘接，尤其是卷烟丝束成型过程中成型纸的粘接以及卷烟包装等领域，适于推广与应用。

A low temperature water soluble hot melt adhesive and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低温水溶性热熔胶及其制备方法
本专利技术属于高分子材料合成
，具体为一种热熔胶粘剂，尤其涉及一种低温水溶性热熔胶及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着社会不断发展和人民生活水平不断提高，政府、企事业单位和人民大众对环保问题越来越重视。卷烟作为中国消费市场上的一个重要产品，国家烟草总局先后出台了多项政策来对卷烟产品的环保性进行控制，如针对卷烟用水溶性热熔胶粘剂中甲醛、苯及其同系物、邻苯类增塑剂和重金属含量等进行限量。并且，卷烟工业中使用的热熔胶粘剂，对环境的污染问题一直没有得到有效解决。热熔胶粘剂具有降温迅速固化，形成牢固粘接的优点，满足卷烟工业高速生产的需求，广泛应用在烟嘴粘接、包装等工序中。吸食后的烟嘴废弃后，其所含热熔胶，遇水不相溶，长期存在，会对环境造成污染。其它行业也存在相同的问题，如热熔胶封边的书籍，在回收后，存在热熔胶处理较难的问题。此外，卷烟用热熔胶在应用时其熔化温度一般在160-200℃，粘接温度在120-140℃。而实际使用温度一般在常温，即5-40℃，所以在保证常温粘接力的同时，卷烟用热熔胶在熔化和粘接温度仍然有一定的下降空间，即熔化温度在100-140℃，使用温度在60-100℃，达到节能减排的目的。为此，国内外相关科研工作者开发出多种水溶性热熔胶，以方便热熔胶的回收与降解，从而保护环境。各国关于可再湿、水溶或可降解热熔胶相关专利均是以可溶性树脂为主体，并配以各种石蜡和松香等增粘剂，制备而成。如以酸化聚醋酸乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚烷基噁唑啉、乙烯-氧化乙烯共聚物、低分子量聚酯、聚丙烯酰胺、聚酰胺等，相关专利请参考US3574153、US3753944、US4140668、US4331576、US5143961、US5453144、US5700344、US5753724、US6365680B1、US5852083、US6034168、US8067492B2、CN201210028812.8、CN201610505895.3、CN201811497136.2。上述可溶性树脂热熔胶不仅溶解速度和降解速率较慢，还因含氮类主体树脂，聚酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚烷基噁唑啉等物质而存在安全隐患。因此，如何开发一种水溶性且降解速率快、应用温度低的热熔胶是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种应用温度低、快速水溶、可降解的热熔胶粘剂，该水溶性热熔胶能够用于纸制品粘接，尤其是卷烟丝束成型过程中成型纸的粘接以及卷烟包装等领域。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种低温水溶性热熔胶，所述水溶性热熔胶主要由以下原料制成，按重量百分比计：水溶性树脂10～80％、改性淀粉3～50％、改性剂0～40％、增粘树脂0～30％、粉料0～30％、助剂0～3％。优选的，所述水溶性热熔胶主要由以下原料制成，按重量百分比计：水溶性树脂30～60％、改性淀粉5～30％、改性剂0～40％、增粘树脂0～30％、粉料0～20％、助剂0.3～1％。优选的，所述水溶性树脂为亲水性高的可溶性树脂；且所述水溶性树脂包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、羟基化或羧基化改性的聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸树脂中的一种或多种混合物。优选的，所述改性淀粉是葡萄糖经缩聚而成的天然高分子化合物，所述天然高分子化合物的结构式如下：St-C(O)-O-R-O-C(O)-A其中：St表示淀粉基材料；-C(O)-O-表示酯基；R表示烷基、芳基、烯基、烷芳基、芳烷基，1-17个碳原子；A表示金属或非金属阳离子，包括Na+、K+、NH4+、Ca2+或Mg2+，优先Na+。此外，需要说明的是，上述改性淀粉的主要来源包括但不限于玉米、马铃薯、小麦、大米等，且所述改性淀粉的酯化度(淀粉分子上羟基参与酯化反应的数量)在0.3～3.0之间，以0.8～2.5为宜，优选1.0～2.0。以及本专利技术对于改性淀粉的改性工艺不作具体限定，所述改性工艺包括化学改性、物理改性、生物改性或多种方式组合改性。优选的，所述改性剂为疏水型树脂或蜡类改性剂，其中所述蜡类改性剂包括石蜡油、微晶蜡或费托蜡；所述增粘树脂包括松香及其衍生物、帖烯及其衍生物或石油树脂及其衍生物。优选的，所述助剂包括抗氧化剂、消泡剂和/或分散剂；其中所述抗氧化剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或2,6-二叔丁基对甲酚；所述消泡剂为有机硅类或聚醚类消泡剂；所述分散剂为脂肪类或石蜡类分散剂；所述粉料为颗粒目数大于1000目的活性纳米粉料。需要说明的是，上述消泡剂是为了除去体系内气泡，且上述分散剂的作用是防止粉料重新聚集。本专利技术还有一个目的，就是提供一种质量可控、适于工业化生产的低温水溶性热熔胶的制备方法。一种低温水溶性热熔胶的制备方法，具体包括如下步骤：(1)按原料计量配比向容器中加入水溶性树脂和改性淀粉，加入水并升温搅拌，得到均一的水溶液；(2)向步骤(1)得到的水溶液中依次加入改性剂、增粘树脂、粉料和助剂，并调整温度至改性剂和增粘树脂两者软化点最高的温度，随后搅拌得到混合料；将步骤(2)得到的混合料真空减压，当样品在常温下为固体时，即可出料，随后将物料造粒或裁切，同时去除物料中多余水分，最终获得一定含水率的低温水溶性热熔胶。需要说明的是，胶体含水率需要满足需方施胶工艺，若需方施胶温度在100℃以上，含水率在0-2％为宜，若需方施胶温度在100℃以下，含水率可适当放宽，以提高供方生产率，以2-6％为宜(或以纸张含水率％±2％)，最高不应超过8％。通过上述公开的技术方案可以有效解决因实际搅拌和加热设备等原因而造成的搅拌不均匀、局部过热等问题，以防止胶体中出现不同程度的深棕色或黑色颗粒，影响水溶性热熔胶的外观质量。优选的，所述步骤(1)的升温温度为80℃～100℃，搅拌时间为25～35min；所述步骤(2)的升温温度不超过150℃，以120℃以下为宜，搅拌时间为20～30min。优选的，所述步骤(3)中，去除物料中多余水分的实施方式包括常温风干或真空加热。本专利技术还公开保护上述制备的低温水溶性热熔胶在纸制品粘接领域中的应用。需要说明的是，本专利技术公开制备的低温水溶性热熔胶具有较快溶解和降解速度的原理在于，本专利技术通过利用二元酸反应后的酯和盐，尤其是盐的高水溶性(实验检测其水溶速度为几秒到几十秒，远高于一元酸酯化后的淀粉几十分钟甚至更长时间)，因二元酸的烷基部分具有亲油性，能够与热熔胶的其它组成很好的相溶，能够加速其它组成溶解。经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种低温水溶性热熔胶及其制备方法，具有如下优异效果：(1)本专利技术公开的低温水溶性热熔胶主要由水溶性树脂、改性淀粉、改性剂、增粘树脂、粉料、助剂组成，通过使用二元酸酯化淀粉基材料，部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述水溶性热熔胶主要由以下原料制成，按重量百分比计：水溶性树脂10～80％、改性淀粉3～50％、改性剂0～40％、增粘树脂0～30％、粉料0～30％、助剂0～3％。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述水溶性热熔胶主要由以下原料制成，按重量百分比计：水溶性树脂10～80％、改性淀粉3～50％、改性剂0～40％、增粘树脂0～30％、粉料0～30％、助剂0～3％。


2.根据权利要求1所述的一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述水溶性热熔胶主要由以下原料制成，按重量百分比计：水溶性树脂15～60％、改性淀粉5～30％、改性剂0～40％、增粘树脂0～30％、粉料0～20％、助剂0.3～1％。


3.根据权利要求1或2所述的一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述水溶性树脂为亲水性高的可溶性树脂；且所述水溶性树脂包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、羟基化或羧基化改性的聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物或丙烯酸树酯中的一种或多种混合物。


4.根据权利要求1或2所述的一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述改性淀粉是葡萄糖经缩聚而成的天然高分子化合物，所述天然高分子化合物的结构式如下：
St-C(O)-O-R-O-C(O)-A
其中：St表示淀粉基材料；
-C(O)-O-表示酯基；
R表示烷基、芳基、烯基、烷芳基、芳烷基，1-17个碳原子；
A表示金属或非金属阳离子，包括Na+、K+、NH4+、Ca2+或Mg2+，优先Na+。


5.根据权利要求1或2所述的一种低温水溶性热熔胶，其特征在于，所述改性剂为疏水型树脂或蜡类改性剂，其中所述蜡类改性剂包括石蜡油、微晶蜡或费托蜡；所述增粘树脂包括松香及其衍生物、帖烯及其衍生物或石油树脂及其衍生物。

【专利技术属性】
技术研发人员：耿志忠，董彦林，张弘胤，曹贵昌，魏小刚，
申请(专利权)人：北京长润化工有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11