一种梯度结构高剥离强度高耐水压敏胶的制备方法与流程

1.本发明涉及粘接材料领域，具体的，涉及一种梯度结构高剥离强度高耐水压敏胶的制备方法。


背景技术：

2.压敏胶是一类具有对压力有敏感性的胶粘剂。目前市场上最受欢迎的压敏胶为水性丙烯酸酯压敏胶乳液，由于水性丙烯酸酯压敏胶乳液具有环保、生产操作安全简单等优点，因而在胶带、标签等产品中得到广泛应用，特别是一些标签胶的应用，比如卡车、露天招牌或瓶子上的标签的张贴。但是目前市场上的水性丙烯酸压敏胶乳液普遍存在剥离强度偏低、耐水性偏差的缺点，限制了水性丙烯酸酯压敏胶乳液的发展和应用领域。而压敏胶行业中，为了达到高初粘的同时又达到高剥离强度的性能，通常采用两种或多种压敏胶乳液的复配或拼加增粘树脂等冷拼的方式来达到高剥离强度性能，但是该方法由于相容性不好，导致产品性能不稳定且耐水性偏差。


技术实现要素：

3.本发明提出一种梯度结构高剥离强度高耐水压敏胶的制备方法，解决了压敏胶行业中，水性压敏胶乳液在高初粘的基础上其剥离强度低且耐水性差的问题。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种梯度结构高剥离强度高耐水压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
6.s1、将4-5重量份的乳化剂加入100-200重量份的水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将200-280重量份的丙烯酸丁酯、20-130重量份的苯乙烯、2.5-10重量份的功能性单体加入第一乳化剂水溶液中，得到稳定的一级预乳化液；
7.s2、将4-10重量份的乳化剂加入100-200重量份的水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将200-270重量份的丙烯酸酯软单体、2.5-12重量份的功能性单体、0.1-1重量份的分子量调节剂、0.1-5重量份的硅烷偶联剂加入到第二乳化剂的水溶液中，得到稳定的二级预乳化液；
8.s3、将150-200重量份的水、1-2重量份的乳化剂、0.5-2重量份的ph缓冲剂混合，升温至80-85℃，然后添加0.3-3.25重量份的引发剂以及步骤s1中30-40重量份的一级预乳化液，添加完毕后反应即得到种子液；
9.s4、将1-2重量份的引发剂加入30-40重量份的水中，得到引发剂水溶液；
10.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中滴加二级预乳化液，得到混合液；
11.s6、在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中滴加步骤s4的引发剂水溶液以及步骤s5的混合液，滴加完毕后在80-85℃下进行保温；
12.s7、保温结束后降温，将制得的乳液调节ph值至7.5-8.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品。
13.作为进一步的技术方案，步骤s1中的丙烯酸丁酯与苯乙烯的质量比为1:1-10:1。
14.作为进一步的技术方案，步骤s1、s2中的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟基乙酯中的至少一种或多种组合。
15.作为进一步的技术方案，步骤s2中分子量调节剂为正十二碳硫醇、叔十二碳硫醇、辛硫醇中至少一种或多种组合。
16.作为进一步的技术方案，步骤s1、s2、s3中的乳化剂为2a1、sr-10中一种或两种组合。
17.作为进一步的技术方案，步骤s2中的丙烯酸酯软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或两种组合。
18.作为进一步的技术方案，步骤s3中反应时间为5-15min，ph缓冲剂为碳酸氢氨、碳酸氢钠或磷酸二氢钠。
19.作为进一步的技术方案，步骤s3、s4中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。
20.作为进一步的技术方案，步骤s6中在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中滴加步骤s4的引发剂水溶液以及步骤s5的混合液，滴加时间为3.5-4h，滴加完毕后保温时间为45-90min。
21.作为进一步的技术方案，步骤s7中保温结束后降温至40-55℃。
22.本发明的工作原理及有益效果为：
23.本发明中，提供一种梯度结构高剥离强度高耐水压敏胶的制备方法，制备方法中利用丙烯酸酯软单体解决了压敏胶初粘低的不足，采用幂级半连续滴料法，在二级预乳化液向一级预乳化液滴加的同时一级预乳化液向种子液中滴加，制备具有核壳结构的压敏胶乳液。压敏胶粒子核层结构为苯乙烯与丙烯酸丁酯，由于苯乙烯的梯度架构，使得在不影响乳胶粒子表层粘弹态的前提下控制内聚力；壳层单体玻璃化转变温度从内到外梯度渐变：即壳层丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯从内到外梯度增加，使初粘接强度增加，而壳层苯乙烯从内到外梯度递减，使乳胶粒子之间能够更好的相互融合成膜，从而使压敏胶乳液具有高初粘性能的同时又具有高剥离强度；同时壳层硅烷偶联剂从内到外梯度增加，使压敏胶乳液耐水性有明显改善，从而达到高初粘、高剥离强度的同时又满足高耐水性的有益效果。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
25.实施例1
26.s1、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将240克丙烯酸丁酯、30克苯乙烯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯，加入第一乳化剂水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的一级预乳化液；
27.s2、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将200克丙烯酸丁酯，70克丙烯酸辛酯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯、0.3克正十二烷基硫醇、1克kh151硅烷偶联剂缓慢加入到第二乳化剂的水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的二级预乳化液；
28.s3、向反应釜中加入180克去离子水升温至82℃，随后向反应釜中加入1克2a1乳化剂、1克碳酸氢铵、1.8克过硫酸铵以及步骤s1的37克一级预乳化液反应15min，即得到种子液；
29.s4、将1克过硫酸铵加入35克水中，得到过硫酸铵水溶液；
30.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中匀速滴加二级预乳化液，得到混合液；
31.s6、维持反应釜温度在85
±
2℃的条件下，在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中匀速滴加步骤s4的过硫酸铵水溶液以及步骤s5的混合液，步骤s5与步骤s6同时滴加且210min同时滴加完成，滴加完毕后在85℃下进行保温60min；
32.s7、保温结束后降温至43℃，将制得的乳液加入氨水调节ph值至8.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品，经180目滤网过滤包装即可使用。
33.实施例2
34.s1、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将230克丙烯酸丁酯、40克苯乙烯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯，加入第一乳化剂水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的一级预乳化液；
35.s2、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将200克丙烯酸丁酯，70克丙烯酸辛酯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯、0.3克正十二烷基硫醇、1克kh151硅烷偶联剂加入到第二乳化剂的水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的二级预乳化液；
36.s3、向反应釜中加入180克去离子水升温至82℃，随后向反应釜中加入1克2a1乳化剂、1克碳酸氢铵、1.8克过硫酸铵以及步骤s1的37克一级预乳化液反应15min，即得到种子液；
37.s4、将1克过硫酸铵加入35克水中，得到过硫酸铵水溶液；
38.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中匀速滴加二级预乳化液，得到混合液；
39.s6、维持反应釜温度在85
±
2℃的条件下，在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中匀速滴加步骤s4的过硫酸铵水溶液以及步骤s5的混合液，步骤s5与步骤s6同时滴加且210min同时滴加完成，滴加完毕后在85℃下进行保温60min；
40.s7、保温结束后降温至43℃，将制得的乳液加入氨水调节ph值至8.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品，经180目滤网过滤包装即可使用。
41.实施例3
42.s1、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将220克丙烯酸丁酯、50克苯乙烯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯，加入第一乳化剂水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的一级预乳化液；
43.s2、将4.5克2a1乳化剂加入100克去离子水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将200克丙烯酸丁酯，70克丙烯酸辛酯、2.5克丙烯酸、4克丙烯酸羟基乙酯、0.3克正十二烷基硫醇、1克kh151硅烷偶联剂加入到第二乳化剂的水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的二级预乳化液；
44.s3、向反应釜中加入180克去离子水升温至82℃，随后向反应釜中加入1克2a1乳化剂、1克碳酸氢铵、1.8克过硫酸铵以及步骤s1的37克一级预乳化液反应15min，即得到种子液；
45.s4、将1克过硫酸铵加入35克水中，得到过硫酸铵水溶液；
46.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中匀速滴加二级预乳化液，得到混合液；
47.s6、维持反应釜温度在85
±
2℃的条件下，在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中匀速滴加步骤s4的过硫酸铵水溶液以及步骤s5的混合液，步骤s5与步骤s6同时滴加且210min同时滴加完成，滴加完毕后在85℃下进行保温60min；
48.s7、保温结束后降温至43℃，将制得的乳液加入氨水调节ph值至8.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品，经180目滤网过滤包装即可使用。
49.实施例4
50.s1、将4.0克2a1乳化剂加入100克去离子水水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将200克丙烯酸丁酯、20克苯乙烯、2.5克丙烯酸羟基乙酯，加入第一乳化剂水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的一级预乳化液；
51.s2、将4.0克2a1乳化剂加入100克去离子水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将150克丙烯酸丁酯，50克丙烯酸辛酯、2.5克丙烯酸羟基乙酯、0.1克正十二烷基硫醇、0.1克kh151硅烷偶联剂加入到第二乳化剂的水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的二级预乳化液；
52.s3、向反应釜中加入150克去离子水升温至82℃，随后向反应釜中加入1克2a1乳化剂、0.5克碳酸氢钠、0.3克过硫酸钠以及步骤s1的30克一级预乳化液反应5min，即得到种子液；
53.s4、将1克过硫酸钠加入30克水中，得到过硫酸钠水溶液；
54.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中匀速滴加二级预乳化液，得到混合液；
55.s6、维持反应釜温度在85
±
2℃的条件下，在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中匀速滴加步骤s4的过硫酸钠水溶液以及步骤s5的混合液，步骤s5与步骤s6同时滴加且210min同时滴加完成，滴加完毕后在80℃下进行保温45min；
56.s7、保温结束后降温至40℃，将制得的乳液加入氨水调节ph值至7.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品，经180目滤网过滤包装即可使用。
57.实施例5
58.s1、将5.0克2a1乳化剂加入200克去离子水中，得到第一乳化剂水溶液，然后将280克丙烯酸丁酯、130克苯乙烯、10克丙烯酸羟基乙酯，加入第一乳化剂水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的一级预乳化液；
59.s2、将10克2a1乳化剂加入200克去离子水中，得到第二乳化剂水溶液，然后将200克丙烯酸丁酯，70克丙烯酸辛酯、12克丙烯酸羟基乙酯、1.0克正十二烷基硫醇、5克kh151硅烷偶联剂加入到第二乳化剂的水溶液中，搅拌分散15min，得到稳定的二级预乳化液；
60.s3、向反应釜中加入200克去离子水升温至82℃，随后向反应釜中加入2克2a1乳化剂、2克磷酸二氢钠、3.25克过硫酸钾以及步骤s1的40克一级预乳化液反应15min，即得到种子液；
61.s4、将2克过硫酸钾加入40克水中，得到过硫酸钾水溶液；
62.s5、向步骤s1中剩余的一级预乳化液中匀速滴加二级预乳化液，得到混合液；
63.s6、维持反应釜温度在85
±
2℃的条件下，在步骤s5进行的同时向步骤s3的种子液中匀速滴加步骤s4的过硫酸钾水溶液以及步骤s5的混合液，步骤s5与步骤s6同时滴加且
240min同时滴加完成，滴加完毕后在85℃下进行保温90min；
64.s7、保温结束后降温至55℃，将制得的乳液加入氨水调节ph值至8.5，得到丙烯酸乳液压敏胶产品，经180目滤网过滤包装即可使用。
65.将实施例1-5的压敏胶及市场样品1-2涂布于保护膜上，进行如下性能测试：
66.1、初粘性：按照gb/t 4852-2002《压敏胶粘带初粘性试验方法(滚球法)》中规定的测试方法测试样品的初粘性；
67.2、剥离强度：按照gb/t2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》中规定的测试方法测试样品的剥离强度；
68.3、耐水时长：参考astm d1003-00测试样品的耐水性能，测试方法：将制好的压敏胶带涂胶一面向下，放入去离子水中，计量从泡水开始到胶带变白的时间记为耐水时长。
69.测试结果如表1所示：
70.表1实施例1～5及市场样品1～2涂布于保护膜上初粘、180
°
剥离性能以及耐水时长
[0071] 初粘180
°
剥离强度(n/cm)耐水时长(h)实施例115#6.284实施例215#6.384实施例315#6.484实施例415#6.179实施例515#6.686市场样品115#5.460市场样品214#6.065
[0072]
从表1数据可以看出，本发明实施例1-5制备的丙烯酸乳液压敏胶产品在高初粘15#的基础上，达到了高剥离且耐水性好的效果，其剥离强度达到6.6n/cm，耐水时长高达86h，而市场样品1在同等初粘15#的基础上剥离强度低且耐水性较差，其剥离强度只有5.4n/cm，耐水时长为60h。市场样品2在初粘性14#的基础上，虽然剥离强度达到了6.0n/cm，但是耐水性较差，耐水时长只有65h。
[0073]
综上数据表明，本发明提供的制备方法制备的压敏胶在高初粘的基础上达到更高的剥离强度，并且提高了耐水性，明显优于市场样品。因此本发明提供的丙烯酸乳液压敏胶产品克服了传统水性乳液型压敏胶在制备过程中采用两种或多种压敏胶乳液的复配或拼加增粘树脂等冷拼的方式来达到高初粘高剥离的效果而造成产品性能不稳定且耐水性偏差的问题，拓宽了丙烯酸酯压敏胶乳液的应用领域。
[0074]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。