一种水性丙烯酸阻燃胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种丙烯酸胶，具体涉及一种水性丙烯酸阻燃胶，也涉及一种水性丙烯酸阻燃胶的制备方法。


背景技术：

2.丙烯酸胶水常用于胶黏剂，尤其适用于铝箔胶带或者棉纸双面胶带。铝箔胶带广泛应用于冰箱、空调、汽车、电子等行业领域，要求铝箔胶带具有较好的粘附性，附着力强，且抗老化。而棉纸双面胶带是以棉纸为基层，双面均涂布丙烯酸胶黏剂，再复合一层离型纸而制备成的工业用途胶黏带，广泛应用于家电、汽车、皮革、印刷等制造行业。
3.水性丙烯酸胶是以水作为溶剂将丙烯酸(酯)乳化制备而成，其优点是环保、价格低廉。水溶性、环保性和价格成本是今后涂层行业中研究的方向。油溶性丙烯酸胶是以油性溶剂，例如甲苯、二甲基甲酰胺等有机溶剂作为基础，将丙烯酸酯溶解而成，其优点是成膜性好，牢度高，是当前使用较为普遍的一种胶水。但随着石油行业的涨价，其成本越来越高，且有机溶剂的使用，使得其在环保方面略显欠缺。随着各国对环保的把控越来越严格，对于涂层胶水的环保要求也越来越高，因此，水性丙烯酸胶是涂层胶水发展的方向。
4.阻燃胶特别适用于对温度有特殊要求环境下的弹性粘结，除了有较好的物理机械性能以外，还具有良好的阻燃性和自熄性。现有技术中的水性丙烯酸胶常用的阻燃剂是有卤阻燃剂，虽然其可以满足机械强度以及阻燃性上的要求，但燃烧时释放大量的卤化氢(hx)，具有一定的腐蚀性，不符合现阶段对于环保方面的要求，因此，引入无卤阻燃剂来代替有卤阻燃剂是势在必行的发展方向。尤其在铝箔胶带或者棉纸双面胶带中，常用的制备工艺都是通过简单的机械混合方法添加阻燃剂和乳液增粘树脂，这种方法对胶带的性能会造成一定的影响，且阻燃性能上的提升较小。
5.因此，有必要开发一种新的水性丙烯酸阻燃胶，从根本上解决有卤阻燃剂的添加，以及同时赋予水性丙烯酸胶较高的持粘力和剥离强度。


技术实现要素：

6.本发明针对上述的技术问题，提出了一种改进的水性丙烯酸阻燃胶，胶水物理性质好，阻燃性能大大提升。
7.具体的技术方案如下：一种水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
8.水性丙烯酸胶母液50
‑
150份
9.乳液增粘树脂5
‑
15份
10.反应型阻燃剂5
‑
10份
11.磷系阻燃剂1
‑
5份
12.去离子水5
‑
15份。
13.在本发明一个优选的实施方案中，所述水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
14.水性丙烯酸胶母液70
‑
120份
15.乳液增粘树脂7
‑
12份
16.反应型阻燃剂6
‑
9份
17.磷系阻燃剂2
‑
4份
18.去离子水7
‑
12份。
19.在本发明更为优选的实施方案中，所述水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
20.水性丙烯酸胶母液100份
21.乳液增粘树脂10份
22.反应型阻燃剂7份
23.磷系阻燃剂3份
24.去离子水10份。
25.在本发明一个优选的实施方案中，所述水性丙烯酸阻燃胶还可以添加其他添加助剂或成分，包括但不限于水性环氧树脂、固化剂、引发剂、色粉、表面活性剂、石墨、增稠剂、水性溶剂等。
26.在本发明一个优选的实施方案中，所述水性丙烯酸胶母液选自：以丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、二羟甲基丙酸、丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种为主的丙烯酸(酯)类单体合成水性丙烯酸胶母液。优选的，所述水性丙烯酸胶母液选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、二羟甲基丙酸乳胶。在本发明中，通过采用现有的丙烯酸(酯)乳液的聚合方法进行制备，具体的乳化剂、引发剂可根据实际需求进行选择，在本发明中不作具体的限定。
27.在本发明一个优选的实施方案中，所述乳液增粘树脂选自：萜烯树脂、松香树脂、石油树脂中的一种或多种。更优选的，所述乳液增粘树脂选自萜烯树脂。乳液增粘树脂建议用量为5～15wt％，添加后可明显提高胶水的初粘值、持粘力、剥离强度。
28.在本发明一个实施方案中，所述反应型阻燃剂选自：选自由碳碳双键或三键改性的无卤阻燃剂，所述无卤阻燃剂选自亚磷酸二甲酯、dopo阻燃剂中的一种或多种。在本发明一个优选的实施方案中，所述反应型阻燃剂选自由丙烯醛改性的亚磷酸二甲酯阻燃剂。
29.在本发明一个优选的实施方案中，所述磷系阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三甲苯酯、六苯氧基环三磷腈、二苯基氧化膦、二苯基膦酸、二乙基次磷酸盐、二苯基(2
‑
羟基苯基甲基)膦氧化物、四苯基硼四苯基膦中的一种或多种。所述磷系阻燃剂以后添加的方式加入至体系中。
30.本发明的另一个目的是提供了一种水性丙烯酸阻燃胶的制备方法，包括如下步骤：
31.(1)备料，称取丙烯酸(酯)类单体、乳化剂、引发剂、乳液增粘树脂、反应型阻燃剂、磷系阻燃剂和去离子水；
32.(2)将大部分丙烯酸(酯)类单体、乳化剂、少量引发剂和去离子水加入乳化槽1中，搅拌，乳化，得到物料a；
33.(3)将乳液增粘树脂和反应型阻燃剂、少量丙烯酸(酯)类单体加入至乳化槽2中，搅拌、乳化，得到物料b；
34.(4)将去离子水以及少量引发剂加入到反应釜中，搅拌均匀，在搅拌条件下将物料a通过滴加的方式加入至反应釜中，继续搅拌反应，待反应完成后，得到水性丙烯酸胶母液，
再滴加物料b直至反应结束，得到物料c；
35.(5)将步骤(4)中的物料c抽入配制釜，然后添加磷系阻燃剂，缓慢搅拌均匀，静置，灌装，即得所述水性丙烯酸阻燃胶。
36.本发明的另一个目的是提供了一种水性丙烯酸阻燃胶的应用。
37.在一个可选的应用方式中，本发明提供了一种铝箔胶带，所述铝箔胶带的其中一面上均匀涂覆有前述水性丙烯酸阻燃胶或由前述制备方法所制得的水性丙烯酸阻燃胶。
38.在一个可选的应用方式中，本发明提供了一种棉纸双面胶带，所述棉纸双面胶带的两面都均匀涂覆有前述水性丙烯酸阻燃胶或由前述制备方法所制得的水性丙烯酸阻燃胶。
39.本发明有益的技术效果是：
40.1、本发明涉及一种水性丙烯酸阻燃胶，用于铝箔胶带和棉纸双面胶带。常用的制备工艺都是通过机械混合方法添加阻燃剂和乳液增粘树脂，对胶带性能会造成一定影响且阻燃效果提升较小。本发明采用乳液增粘树脂、反应型阻燃剂与少量单体乳化后滴加，最后再外加一部分添加型阻燃剂，成品胶带性能符合市场需求，阻燃性能大大提升。
41.2、本发明中乳液增粘树脂与少量单体乳化后参与滴加反应。在少量单体乳液中加入乳液增粘树脂后滴加，添加后可明显提高胶水的初粘值、持粘力、剥离强度。
42.3、本发明反应型阻燃剂与少量单体乳化后滴加。新型反应型阻燃剂与传统的添加型含卤磷酸酯相比，不含卤素，阻燃效率高，燃烧时具有不释放卤化氢(hx)腐蚀性气体、不析出、阻燃性稳定且耐久等特点。添加反应型阻燃剂可使聚合物本身含有阻燃成分、对材料各项物理性能影响很小。
43.4、本发明水性丙烯酸胶外加添加型阻燃剂。添加型阻燃剂是通过机械混合方法加入到胶水中，而使聚合物具有进一步提升的阻燃性。
具体实施方式
44.以下，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
45.实施例1：
46.一种水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
47.水性丙烯酸胶母液100份
48.乳液增粘树脂10份
49.反应型阻燃剂7份
50.磷系阻燃剂3份
51.去离子水10份。
52.其中，所述水性丙烯酸胶母液为丙烯酸羟乙酯水性乳胶，所述乳液增粘树脂为萜烯树脂，所述反应型阻燃剂为丙烯醛改性的亚磷酸二甲酯阻燃剂，所述磷系阻燃剂为二苯基(2
‑
羟基苯基甲基)膦氧化物。
53.所述水性丙烯酸阻燃胶的制备方法包括如下步骤：
54.(1)备料，称取丙烯酸羟乙酯单体、乳化剂、引发剂、乳液增粘树脂、反应型阻燃剂、磷系阻燃剂和去离子水；
55.(2)将大部分丙烯酸羟乙酯单体、乳化剂、少量引发剂和去离子水加入乳化槽1中，搅拌，乳化，得到物料a；
56.(3)将乳液增粘树脂和反应型阻燃剂、少量丙烯酸羟乙酯单体加入至乳化槽2中，搅拌、乳化，得到物料b；
57.(4)将去离子水以及少量引发剂加入到反应釜中，搅拌均匀，在搅拌条件下将物料a通过滴加的方式加入至反应釜中，继续搅拌反应，待反应完成后，得到水性丙烯酸胶母液，再滴加物料b直至反应结束，得到物料c；
58.(5)将步骤(4)中的物料c抽入配制釜，然后添加磷系阻燃剂，缓慢搅拌均匀，静置，灌装，即得所述水性丙烯酸阻燃胶。
59.实施例2：
60.一种水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
61.水性丙烯酸胶母液100份
62.乳液增粘树脂10份
63.反应型阻燃剂7份
64.磷系阻燃剂3份
65.去离子水10份。
66.其中，所述水性丙烯酸胶母液为丙烯酸羟丙酯和水性乳胶，所述乳液增粘树脂为松香树脂，所述反应型阻燃剂为丙烯醛改性的亚磷酸二甲酯阻燃剂，所述磷系阻燃剂为二乙基次磷酸盐。
67.所述水性丙烯酸阻燃胶的制备方法同实施例1。
68.实施例3：
69.一种水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
70.水性丙烯酸胶母液100份
71.乳液增粘树脂12份
72.反应型阻燃剂8份
73.磷系阻燃剂2份
74.去离子水15份。
75.其中，所述水性丙烯酸胶母液为丙烯酸乙基己酯和丙烯酸丁酯的混合水性乳胶，所述乳液增粘树脂为石油树脂，所述反应型阻燃剂为丙烯醛改性的亚磷酸二甲酯阻燃剂，所述磷系阻燃剂为二苯基(2
‑
羟基苯基甲基)膦氧化物。
76.所述水性丙烯酸阻燃胶的制备方法同实施例1。
77.应用例1：
78.一种铝箔胶带，以铝箔为基材，在铝箔上涂覆实施例1中所得水性丙烯酸阻燃胶，涂覆胶量为40g/m2。
79.应用例2：
80.一种棉纸胶带，以棉纸为基材，在棉纸上涂覆实施例1中所得水性丙烯酸阻燃胶，涂覆胶量为40g/m2。
81.对比例1：
82.一种水性丙烯酸胶母液，按重量份数计，包括：
83.水性丙烯酸胶母液100份
84.乳液增粘树脂10份
85.其中，所述水性丙烯酸胶母液为丙烯酸羟乙酯水性乳胶，所述乳液增粘树脂为萜烯树脂。
86.所述水性丙烯酸阻燃胶的制备方法包括如下步骤：
87.(1)备料，称取指定重量份数的水性丙烯酸胶母液、乳液增粘树脂；
88.(2)将水性丙烯酸胶母液加入至反应釜中，搅拌均匀；
89.(3)将步骤(2)中的物料抽入配制釜，然后添加乳液增粘树脂，缓慢搅拌均匀，静置，灌装，即得水性丙烯酸胶。
90.一种棉纸胶带，将步骤(3)所得水性丙烯酸阻燃胶涂覆在棉纸基材上，涂覆胶量为40g/m2。
91.对比例2：
92.一种水性丙烯酸阻燃胶，按重量份数计，包括：
93.水性丙烯酸胶母液100份
94.乳液增粘树脂10份
95.磷系阻燃剂13份
96.去离子水10份。
97.其中，所述水性丙烯酸胶母液为丙烯酸羟乙酯水性乳胶，所述乳液增粘树脂为萜烯树脂，所述磷系阻燃剂为二苯基(2
‑
羟基苯基甲基)膦氧化物。
98.所述水性丙烯酸阻燃胶的制备方法包括如下步骤：
99.(1)备料，称取指定重量份数的水性丙烯酸胶母液、乳液增粘树脂、磷系阻燃剂和去离子水；
100.(2)将磷系阻燃剂用水稀释搅拌均匀备用；
101.(3)将水性丙烯酸胶母液抽至配制釜中，然后在搅拌状态下，添加乳液增粘树脂和稀释好的磷系阻燃剂，缓慢搅拌均匀，静置，灌装，即得所述水性丙烯酸阻燃胶。
102.一种铝箔胶带，将步骤(3)所得水性丙烯酸阻燃胶涂覆在铝箔基材上，涂覆胶量为40g/m2。
103.对比例3：
104.一种棉纸胶带，将对比例2中步骤(3)所得水性丙烯酸阻燃胶涂覆在棉纸基材上，涂覆胶量为40g/m2。
105.性能与测试：
106.对应用例1
‑
2，以及对比例1
‑
3中的胶带进行性能测试。测试项目包括初始粘性、剥离强度(180
°
)、常温持粘能力以及氧指数。上述测试方法采用本领域惯用的方法进行，本发明不再赘述。其结果如表1所示：
107.表1
[0108][0109]
初粘值可测试试样的瞬间粘附性能，由表1的结果可知，添加乳液增粘树脂后可明显提高胶水的初粘值、持粘力、剥离强度。
[0110]
通过添加反应型阻燃剂，与传统添加型含卤磷酸酯相比，不含卤素，阻燃效率高，燃烧时具有不释放卤化氢(hx)腐蚀性气体、不析出、阻燃性稳定且耐久等特点。添加反应型阻燃剂可使聚合物本身含有阻燃成分，由表1的结果可知，添加反应型阻燃剂对材料各项物理性能影响很小。氧指数是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度，以氧所占的体积百分数的数值来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。分别比较应用例1和对比例2，以及应用例2和对比例3，可见，无论在铝箔基材还是在棉纸基材上，在添加反应型阻燃剂后，氧指数相比于外加磷系阻燃剂，阻燃性能都大大增加。
[0111]
以上详细说明了本发明特别优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式。也可以变形为各种方式来实施。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0112]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。