水性复合胶粘剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种水性复合胶粘剂及其制备方法。属高分子材料领域。该胶粘剂为聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液，其中聚氨酯占ＰＵＡ复合乳液总重量的５～２０％，聚丙烯酸酯占ＰＵＡ复合乳液总重量的２５～４５％，水占ＰＵＡ复合乳液总重量的５０～７０％；ＰＵＡ复合乳液的固含量为３０～５０％。先制备水性聚氨酯乳液，再通过水性聚氨酯乳液制备水性聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液，最后用去离子水调整水性聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液的固含量，加消泡剂、润湿剂和防腐剂后制得水性复合胶粘剂。制得的水性ＰＵＡ复合乳液中，乳胶粒子具有复相结构，氨基甲酸酯链与丙烯酸链在分子水平上紧密缠结，两者间的协同效应使其涂膜比物理共混物涂膜性能更优，使水性ＰＵＡ复合乳液具有高性能和环保性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高性能的水性复合胶粘剂及其制备方法与应用。
技术介绍
近几年在包装领域，复合软包装以质轻价廉、色彩艳丽、形状易变等良好的实用性能和优异的阻隔性能得到快速发展，并逐步取代硬质包装材料，极大地方便了人们的衣食住行和提高人们的生活质量。复合薄膜软包装也属于复合软包装，它具有屏蔽、可印刷和热封等特性，广泛应用于食品、医药、化妆品和办公消费品等产品的包装中，可部分代替玻璃、马口铁、纸和纸板等包装材料。随着食品和医药工业的发展，复合薄膜软包装越来越被人们所重视。复合薄膜软包装的质量又与所用的胶粘剂密切相关，而聚氨酯胶粘剂由于其优异的性能，可以用在耐寒、耐油、耐药品、透明、耐磨等各种性能的软包装材料上，所以在软包装用胶粘剂方面占有重要的地位。 复合薄膜软包装的生产工艺主要分为挤出复合和干法复合两种。其中干法复合90%使用的是聚氨酯胶粘剂。而传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂由于存在有机溶剂挥发与渗透等问题，在环保法规日益严格的今天，使用越来越受到限制。而水性聚氨酯胶粘剂以水为分散介质，价格与性能和溶剂型聚氨酯相当，更为重要的是大部分使用溶剂型聚氨酯胶粘剂的薄膜复合生产线，可以在不追加投资的情况下，使用水性聚氨酯胶粘剂制备复合薄膜软包装，因而水性聚氨酯胶粘剂成为一种极有发展前途的新型复合胶粘剂。 水性聚氨酯(PU)胶粘剂以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作方便等优点，它耐低温性能好、粘接强度高，是一种环保型的胶粘剂，在复合薄膜软包装生产过程中无有害溶剂挥发，没有异味，从根本上消除了残留溶剂，已受到人们的普遍重视。但水性聚氨酯在合成的过程中引入了亲水基团，使得它的胶膜耐水性、耐热性和耐化学性较差，严重限制了其使用范围，目前主要应用在一些低档包装材料上，不能进行水煮或蒸煮，对食品中的酸、碱、盐和各种添加剂也缺乏很好的耐受性，只能应用于普通轻物包装、干物包装上。 为提高水性聚氨酯胶粘剂的性能，必须对其进行各种改性，其中较好的一种方法就是采用丙烯酸酯来改性聚氨酯(即PUA乳液)，获得优异的性能。 PU和PA两类乳液的性能具有很强的互补性，PU乳液涂膜具有优异的耐溶剂性、耐磨性、耐划伤性以及较好的柔韧性和弹性等，但在稳定性、自增稠性、固含量、光泽、成本等方面不尽人意；PA乳液涂膜的优点是硬度大、耐候性和外观好以及相对低的成本，但柔韧性、耐磨性、耐化学品性较差。 改进乳液性能的有效方法是将两种或多种乳液复配，使之优势互补。主要的复配方法有物理共混和化学共聚。PU和PA乳液的物理共混是将分别制取的纯PU乳液和纯PA乳液机械混合，得到共混物的性能虽有所改进，但远小于按简单的"混合物法则"预计的结果。 专利CN200610036231. 3介绍了一种软包装用水性胶粘剂，其中要用到乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯(AAEM)和肼两种原料，通过酮羰基和肼基在成膜后进行交联，但该水性胶粘剂仅用于PE膜的复合，且这两种原料成本较高，使得该水性胶粘剂不具有很好的竞争力。
技术实现思路
基于上述现有技术所存在的不足，本专利技术实施方式的目的是提供一种水性复合胶粘剂及其制备方法与应用，以聚合方式制备得到一种粘度强，胶膜耐水性、耐热性和耐化学性好，成本低的高性能水性复合胶粘剂。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 本专利技术实施方式提供一种水性复合胶粘剂，该胶粘剂为聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液，其中聚氨酯占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的5 20% ，聚丙烯酸酯占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的25 45 % ，水占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的50 70% ;聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液的固含量为30 50%。 本专利技术实施方式还提供一种水性复合胶粘剂的制备方法，该方法包括 a.制备水性聚氨酯乳液将大分子二元醇在11(TC、真空0. 02MPa条件下脱水1小时后降至室温，加入二异氰酸酯与有机锡类催化剂在70 8(TC之间反应2 4小时，降温至6(TC，加入小分子扩链剂和二羟甲基丙酸反应3 6小时，得到聚氨酯预聚体，加入8 10wt%的丙烯酸酯单体混合物作溶剂稀释所述聚氨酯预聚体，再加入丙烯酸羟烷基酯反应2 4小时后降至室温，加入三乙胺中和，在800 1000r/min的高剪切力作用下加入占聚氨酯预聚体总重量1 1. 5倍的去离子水分散得到水性聚氨酯乳液； b.制备水性聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液向上述步骤a中得到的水性聚氨酯乳液中加入乳化剂，搅拌30分钟后升温至70 8(TC，加入10 20wt^的引发剂溶液，10 15分钟后开始同时滴加90 92wt^的丙烯酸酯单体混合物和80 90wt^的引发剂溶液，控制在3小时内滴加完，继续保温反应1 2小时，再升温至85t:反应30分钟，降温到40°C以下加入氨水调节反应物的pH值为6 7，得到水性聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液； c.用去离子水调整上述步骤b中得到的水性聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液的固含量为30 50wt^，加入消泡剂、润湿剂和防腐剂，搅拌均匀，过滤后出料即得到水性复合胶粘剂。 所述步骤a中制备得到的聚氨酯预聚体的异氰酸酯基团-NCO与羟基基团-OH的摩尔比例为1. 2 1. 6 : 1。 所述步骤a中的大分子二元醇为聚醚二元醇，或聚醚二元醇与聚酯二元醇的混合物，大分子二元醇的分子量Mn为1000 3000 ; 所述二异氰酸酯为2， 4 (或2， 6)-甲苯二异氰酸酯TDI、4， 4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的一种或两种的混合物。 所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡催化剂，其用量占聚氨酯预聚体总重量的0. 005 0. 05% ; 所述的二羟甲基丙酸的用量占聚氨酯预聚体总重量的4 7% ;5 所述小分子扩链剂为小分子二元醇，所述小分子二元醇为乙二醇，1，3_丙二醇，1，4_丁二醇，1，6-己二醇中的任一种，其用量占聚氨酯预聚体总重量的1 5%。 所述大分子二元醇为聚醚二元醇与聚酯二元醇的混合物时，是由分子量为2000 3000的聚醚二元醇与分子量为1000 2000的聚酯二元醇按2 : 1 5 : 1的重量比例混合而成。 所述方法中使用的丙烯酸酯单体混合物为丙烯酸甲酯MA、丙烯酸乙酯EA、丙烯酸丁酯BA、甲基丙烯酸甲酯匿A、甲基丙烯酸乙酯MEA、甲基丙烯酸丁酯MBA中的两种或三种的混合物，丙烯酸酯单体混合物组成的丙烯酸酯共聚物的玻璃化转变温度Tg在-10 -40°C之间； 所述方法中使用的丙烯酸羟烷基酯为丙烯酸羟乙酯HEA、丙烯酸羟丙酯HPA、甲基丙烯酸羟乙酯HMEA、甲基丙烯酸羟丙酯HMPA中的任一种，其用量为丙烯酸酯单体混合物总重量的1 8%。 所述步骤b中加入的乳化剂为阴离子型乳化剂，其用量为丙烯酸酯单体混合物总重量的0. 5 1. 0% ; 所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其用量为丙烯酸酯单体混合物总重量的0. 4 0. 8%。 所述步骤c中加入的消泡剂为非有机硅类消泡剂，其用量为所述水性聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的0. 1 0. 5% ; 加入的润湿剂为阴离子表面活性剂，其用量为所述水性聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的O. 1 0. 3% ; 加入的防腐剂为异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性复合胶粘剂，其特征在于，该胶粘剂为聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液，其中聚氨酯占聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液总重量的５～２０％，聚丙烯酸酯占聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液总重量的２５～４５％，水占聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液总重量的５０～７０％；聚氨酯／丙烯酸酯ＰＵＡ复合乳液的固含量为３０～５０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小锋，沈峰，
申请(专利权)人：北京高盟化工有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]