一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及粘合剂技术领域，具体涉及一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，市场上用于彩印包装行业中的印刷油墨纸、复膜纸和uv涂层纸的粘接胶俗称pvc胶或黄胶，均以vae乳液为基础，因其对光滑难粘表面的粘接强度不够，便加入大量限制使用的邻苯二甲酸二丁酯(dbp)和污染性很大的甲苯松香溶液，从而使生产者和使用者受到了很大的毒害，威协到人们的健康。
3.现有胶黏剂中，丙烯酸系聚合物乳液作为常用的胶黏剂，与其他胶黏剂相比，在耐候及耐老化方面特别优异，且粘接强度高，耐水性好，弹性大，断裂伸长率高，因此被广泛应用于压敏胶、织物印染胶、静电植绒胶、纸品胶等。但丙烯酸聚合物胶黏剂中存在高温时容易变粘、低温时容易变脆、缺乏弹性的问题，不能适用于彩印包装行业光滑难粘表面的粘接；对于彩印包装行业中光滑难粘表面的特点，仍存在粘接强度不够的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂及其制备方法，以解决现有的粘合剂不能适用于彩印包装行业及粘接强度不够的问题。
5.本发明的技术方案为：一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯16-30份，叔碳酸乙烯脂10-28份，丙烯酸1-5份，丙烯酸丁酯5-11份，过硫酸铵0.1-0.5份，改性剂1-2份，聚乙烯醇3-8份，异构十三醇醚1-3份，十二烷基硫酸钠1-2份，硅烷消泡剂0.02-0.1份，环保增塑剂1-9份，乳化松香11-20份，乳化萜烯树脂6-15份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液12-21份，阴离子聚乙烯乳液10-15份，防腐剂0.1-1份，去离子水35-60份。
6.其中，所述改性剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一种或几种。
7.其中，所述改性剂为重量比为5：1：0.5的四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
8.一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和硅烷消泡剂，升温至90~92℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至82~85℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入改性剂和十二烷基硫酸钠，搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在3~
5小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至90~92℃，保温1小时，以尽量消除残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至50
°
c以下，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和防腐剂，搅拌均匀，即得。
9.其中，所述步骤（2）中保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体。
10.本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明是以醋酸乙烯酯（vac)、丙烯酸丁酯（ba）、丙烯酸（aa)、叔碳酸乙烯酯（vv-10)四单体进行共聚，采用无apeo的环保乳化剂聚乙烯醇、异构十三醇醚、环保增塑剂共聚而成的低表面能乳液，辅以松香乳液、萜烯树脂乳液等水性增粘树脂、聚乙烯乳液做为增强剂，制成的水性粘合剂。可对各种印刷油墨纸、uv涂层纸、覆有pe、pet、bopp等多种复膜纸的良好粘接，具有环保无毒，极低含量的voc，在多种应用场合均取得良好的粘接效果，并大大地改善了员工们的工作环境。
11.本发明在单体聚合过程中添加中了改性剂，有机硅氧烷中含有可参与聚合的官能团，降低了聚合乳液的表面能，提高了粘合剂耐高低温性能，同时使得粘合剂的吸水性更小；加入十二烷基硫酸钠，在聚合反应中用作稳定剂，解决了加入改性剂后乳液中易产生凝胶的问题。
具体实施方式
12.下面将结合本发明具体实施例，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.下述实施例中的环保增塑剂采用美国伊士曼txib环保增塑剂，其主要成份为非邻苯类。
14.下述实施例中采用防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)或2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)。
15.下述实施例中的硅烷消泡剂为乳化硅油或聚二甲基硅氧烷。
16.实施例1本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯23份，叔碳酸乙烯脂20份，丙烯酸3份，丙烯酸丁酯8份，过硫酸铵0.3份，改性剂1.5份，聚乙烯醇5份，异构十三醇醚2份，十二烷基硫酸钠1.5份，乳化硅油0.06份，环保增塑剂5份，乳化松香15份，乳化萜烯树脂10份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液16份、阴离子聚乙烯乳液12份，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)0.5份，去离子水50份。
17.其中，所述改性剂为重量比为5：1：0.5的四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
18.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：
（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和乳化硅油，升温至91℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至84℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入改性剂和十二烷基硫酸钠，搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在4小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至91℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至45℃，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)，搅拌均匀，即得。
19.实施例2本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯16份，叔碳酸乙烯脂28份，丙烯酸1份，丙烯酸丁酯11份，过硫酸铵0.1份，四甲基四乙烯基环四硅氧烷2份，聚乙烯醇3份，异构十三醇醚3份，十二烷基硫酸钠1份，乳化硅油0.1份，环保增塑剂1份，乳化松香20份，乳化萜烯树脂6份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液12份，阴离子聚乙烯乳液15份，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)0.1份，去离子水60份。
20.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和乳化硅油，升温至90℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至85℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入四甲基四乙烯基环四硅氧烷和十二烷基硫酸钠，搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在3小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至92℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至50
°
c，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)，搅拌均匀，即得。
21.实施例3本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯30份，叔碳酸乙烯脂10份，丙烯酸5份，丙烯酸丁酯5份，过硫酸铵0.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，聚乙烯醇8份，异构十三醇醚3份，十二烷基硫酸钠1份，聚二甲
基硅氧烷0.1份，环保增塑剂1份，乳化松香20份，乳化萜烯树脂6份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液21份，阴离子聚乙烯乳液15份，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)0.1份，去离子水60份。
22.其中，所述改性剂为四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一种或几种。
23.其中，所述改性剂为重量比为5：1：0.5的四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
24.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷，升温至90~92℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至82~85℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷和十二烷基硫酸钠，搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在3~5小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至90~92℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至50
°
c以下，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)，搅拌均匀，即得。
25.实施例4本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯25份，叔碳酸乙烯脂20份，丙烯酸4份，丙烯酸丁酯6份，过硫酸铵0.4份，乙烯基三甲氧基硅烷1.2份，聚乙烯醇6份，异构十三醇醚1.5份，十二烷基硫酸钠1.8份，聚二甲基硅氧烷0.04份，环保增塑剂7份，乳化松香14份，乳化萜烯树脂12份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液18份，阴离子聚乙烯乳液12份，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)0.8份，去离子水40份。
26.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷，升温至90~92℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至82~85℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷和十二烷基硫酸钠，搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在3~5小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至90~92℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；
（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至50
°
c以下，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、硅烷消泡剂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)，搅拌均匀，即得。
27.对比例1本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯23份，叔碳酸乙烯脂20份，丙烯酸3份，丙烯酸丁酯8份，过硫酸铵0.3份，聚乙烯醇5份，异构十三醇醚2份，乳化硅油0.06份，环保增塑剂5份，乳化松香15份，乳化萜烯树脂10份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液17份，阴离子聚乙烯乳液12份，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)0.5份，去离子水50份。
28.其中，所述改性剂为重量比为5：1：0.5的四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
29.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和乳化硅油，升温至91℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至84℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时；（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在4小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至91℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至45℃，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)，搅拌均匀，即得。
30.对比例2本实施例提供一种用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂，是由下述重量份的原料制成：醋酸乙烯酯23份，叔碳酸乙烯脂20份，丙烯酸3份，丙烯酸丁酯8份，过硫酸铵0.3份，改性剂1.5份，聚乙烯醇5份，异构十三醇醚2份，乳化硅油0.06份，环保增塑剂5份，乳化松香15份，乳化萜烯树脂10份，醋酸乙烯-乙烯共聚乳液15份，阴离子聚乙烯乳液12份，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)0.5份，去离子水50份。
31.其中，所述改性剂为重量比为5：1：0.5的四甲基四乙烯基环四硅氧烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷。
32.本实施例用于彩印包装行业的多用途水性粘合剂的制备方法，包括下述步骤：（1）将去离子水抽入反应釜中，开动搅拌，夹套中通入蒸汽开始升温，同时加入聚乙烯醇和乳化硅油，升温至91℃，继续搅拌半小时，使聚乙烯醇彻底溶解；降温至84℃，加入异构十三醇醚搅拌1小时，继续加入改性剂，搅拌1小时；
（2）将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解，备用；将全部醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂泵入高位槽中；开始向反应釜中滴加醋酸乙烯酯和叔碳酸乙烯脂的混合单体，并加入总量30%的过硫酸铵溶液，此时聚合反应开始；滴加1小时后，体系出现放热反应现象，此时将丙烯酸和丙烯酸丁酯泵入高位槽中，继续滴加，并将其余的过硫酸铵溶液同步加入，在4小时内，同步加完混合单体和过硫酸铵溶液；滴加完毕后，升温至91℃，保温1小时后，开动真空系统，用于去除微反应的少量残留单体；（3）开动反应釜夹套中的冷却水，开始降温，降温至45℃，此过程完成了四元共聚乳液的合成；（4）向反应釜中依次加入环保增塑剂、乳化松香、乳化萜烯树脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、阴离子聚乙烯乳液和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit)，搅拌均匀，即得。
33.其外观、粘度、固含量、吸水率、力学性能和稳定性等做了测试对上述实施例的外观、粘度、固含量、力学性性和稳定性能等做了测试，其中，拉伸强度采用cmt6000 型微机控制电子万能试验机进行测试，剪切强度按照按照 gb/t 7124-2008测试，剥离强度按照gb 2791-1995测试，机械稳定性：将乳液样品注入离心管内，在转速为4000转/min的离心机上离心30min，然后观察是否有漂油、聚集或分层的现象。检测结果如下表所示: 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2外观乳白色带蓝均匀液体乳白色带蓝均匀液体乳白色带蓝均匀液体乳白色带蓝均匀液体乳白色带蓝均匀液体出现凝胶粘度/pa.s25℃42.146.847.646.828.9——固含量/U.659.658.257.846.7——吸水率/.910.810.111.15.6——拉伸强度/mpa2.2452.3232.3112.1152.895——剥离强度/n/mm0.530.540.590.520.81——剪切强度/mpa5.966.046.115.899.78——机械稳定性未破乳未破乳未破乳未破乳未破乳——
由上述数据可以看出，本发明的水性合剂经改性剂改后，粘度提高了50%以上，固含量也有明显的提高，吸水率有明显的下降，力学性能也明显地改善，整个粘接性能有明显地提高，且稳定性好。其中，对比例2中由于未加入稳定剂十二烷基硫酸钠，改性剂与丙烯酸乳液产生絮凝状物质，出现在破乳现象，因此未进行对比例2的其它性能测试。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。