专利名称：一次性全降解发泡餐具内施胶乳液及其制备方法
技术领域：
本发明属于一次性可降解餐具技术领域，尤其是涉及一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的配方和合成方法。
背景技术：
目前一次性餐具的使用比较广泛，由此而带来的“白色污染”给环境造成的危害越来越严重，已引起世界各国的重视，很多国家已限制一次性泡沫塑料餐具，开发一次性全全降解餐具已是当务之急，淀粉、植物纤维素是可生物全降解材料，但由其制备的一次性发泡餐具具有脆性大，抗冲击性差等缺点，另外考虑到和物料的混合性以乳液的形式添加到物料中，为此研制开发出成本较低的、综合性能优异的适合于一次性全降解餐具的乳液内施胶有重要意义。中国目前没有一次性全降解发泡餐具用水性丙烯酸酯内施胶乳液及其制备方法的有关专利。
发明内容
本发明的目的是为一次性全降解发泡餐具提供了一种增韧、抗冲击、可生物降解的水性丙烯酸酯内施胶乳液。
本发明的目的还在于提供所述一次性全降解发泡餐具用水性丙烯酸酯内施胶乳液的制备方法。
本发明采用种子乳液聚合工艺，选用具有特殊结构的乳化剂体系，采用能自交联的丙烯酸酯单体制备一次性全降解发泡餐具用水性丙烯酸酯内施胶乳液。
本发明一次性全降解发泡餐具内施胶乳液，其丙烯酸酯单体组成为
——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子数1～10，用量为单体总质量的20～50％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子数为1～10，用量为单体总质量的35～40％；——丙烯酸羟烷基酯，烷基碳原子数1～10，用量为单体总质量的1～3％——烷基丙烯酸，烷基碳原子数1～5，用量为单体总质量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能单体，用量为单体总质量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量为单体总质量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、其中的一种或两种以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯其中一种或两种以上的混合物；所述的丙烯酸羟基酯是丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-3-羟基丙酯、丙烯酸-6-羟基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯其中一种或两种以上混合物；所述的烷基丙烯酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或其混合；所述乙烯基芳香族化合物为苯乙烯、α-甲基苯乙烯其中一种或两种混合物；所述其他功能丙烯酸单体为甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羟甲基丙稀酰胺、N-羟甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯其中一种或两种以上混合物；上述丙烯酸酯微乳液分子量为103～105，玻璃化温度-10～55℃。
本发明一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，是采用直接引发剂，先制备种子乳液，再将单体混合后，采用连续滴加法在4.5～6个小时内将单体混合液滴加到种子乳液中反应。
一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，包括如下步骤(1)种子乳液制备在反应釜中先加入去离子水，搅拌升温至50～60℃，加入乳化剂、缓冲剂和引发剂，再加入预先配制好的丙烯酸酯单体混合液(浓度5～20％)，再逐渐升温至70～90℃发生种子反应，保持反应10～30min，即得到种子乳液。
(2)一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备在75～95℃常压下向种子乳液中缓慢加入丙烯酸单体混合液和剩余的引发剂溶液，3～5小时内滴完，保温熟化0.5～2小时，待单体转化率达到99.0％以上时，真空脱出未反应单体，然后降温，调节本品pH值为6～8，冷却至室温，过滤出料，制得一次性全降解发泡餐具内施胶乳液。
所述乳化剂为阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基二苯醚磺酸二钠盐、乙氧基磺基琥珀酸二钠、乙烯基磺酸钠其中一种或一种以上混合物。
所述引发剂是过硫酸盐，或氧化还原体系如亚硫酸氢钠-过硫酸铵、过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁。
所述的缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠等。
在乳液聚合过程中，采用单体饥饿加料方式，能保证乳液聚合稳定性和有效控制乳液粒径大小；本发明采用可交联丙烯酸酯单体，在乳液使用过程中，形成立体空间网络结构的聚合物结构；因此本发明的丙烯酸乳液在一定温度下能自交联，机械强度高，具有优良的增韧、抗冲击、可生物降解性。
对本发明制备的乳液性能可有如下方法表征；力学性能采用电子拉力试验机测试；乳液聚合物结构用傅立叶红外光谱仪(FTIR)测定；乳液玻璃化温度用差示扫描热量仪(DSC)测定、最低成膜温度用最低成膜温度仪测定。
具体实施例方式
实施例1，一次性全降解发泡餐具内施胶乳液，丙烯酸酯单体组成为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、含有的乙烯基烷氧基硅烷，其组分配方如表1表1丙烯酸乳液配方
在反应釜中先加入去离子水，搅拌升温至50～60℃，加入乳化剂、缓冲剂和引发剂，乳化剂为阴离子表面活性剂，其中阴离子表面活性剂具有较长的憎水烷基链，乳化剂用量为单体总质量的5.0％以下，引发剂的用量为单体总质量分数的2％以下，再加入预先配制好的丙烯酸酯单体混合液，混合液浓度5～20％，再逐渐升温至70～90℃发生种子反应，保持反应10～30min，再滴加剩下的单体和引发剂水溶液，3～5小时滴完，继续保温1.0小时，真空脱除未反应的单体，冷却降温，调节pH值6～8，过滤出料，即得所需丙烯酸乳液。
制备出的丙烯酸乳液粘度300cps，pH＝7.0，固体含量40％。
实施例2，一次性全降解发泡餐具内施胶乳液，丙烯酸酯单体组成为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸、甲基丙烯酸-3-羟基乙酯、甲基丙烯酰胺，其组分配方如表2表2水性丙烯酸乳液配方
在反应釜中先加入去离子水，搅拌升温至50～60℃，加入乳化剂、缓冲剂和引发剂，再加入预先配制好的丙烯酸酯单体混合液，混合液浓度5～20％，再逐渐升温至70～90℃发生种子反应，保持反应10～30min，再滴加剩下的单体和引发剂水溶液，3～5小时滴完，继续保温1.0小时，真空脱除未反应的单体，冷却降温，调节pH值6～8，过滤出料，即得所需丙烯酸乳液。
制备出的丙烯酸乳液粘度400cps，pH＝7.0，固体含量40％。
实施例3，一次性全降解发泡餐具内施胶乳液，丙烯酸酯单体组成为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酰胺等单体组分配方如表3表3水性丙烯酸乳液配方
在反应釜中先加入去离子水，搅拌升温至50～60℃，加入乳化剂、缓冲剂和引发剂，再加入预先配制好的丙烯酸酯单体混合液，混合液浓度5～20％，再逐渐升温至70～90℃发生种子反应，保持反应10～30min，再滴加剩下的单体和引发剂水溶液，3～5小时滴完，继续保温1.0小时，真空脱除未反应的单体，冷却降温，调节pH值6～8，过滤出料，即得所需丙烯酸乳液。
制备出的丙烯酸乳液粘度400cps，pH＝7.0，固体含量40％。
权利要求
1.一次性全降解发泡餐具内施胶乳液，其特征是其丙烯酸酯单体组成为——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子数1～10，用量为单体总质量的20～50％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子数为1～10，用量为单体总质量的35～40％；——丙烯酸羟烷基酯，烷基碳原子数1～10，用量为单体总质量的1～3％；——烷基丙烯酸，烷基碳原子数1～5，用量为单体总质量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能单体，用量为单体总质量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量为单体总质量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯其中的一种或两种以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯其中一种或两种以上的混合物；所述的丙烯酸羟基酯是丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-3-羟基丙酯、丙烯酸-6-羟基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、其中一种或两种以上混合物；所述的烷基丙烯酸为丙烯酸、甲基丙烯酸或其混合；所述乙烯基芳香族化合物为苯乙烯、α-甲基苯乙烯其中一种或两种混合物；所述其他功能丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羟甲基丙稀酰胺、N-羟甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯其中一种或两种以上混合物；上述丙烯酸酯微乳液分子量为103～105，玻璃化温度-10～55℃。
2.一种权利要求1所述的一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征是采用半连续饥饿加料工艺，采用直接引发剂，先制备种子乳液，再将单体混合后，采用连续滴加法在4.5～6个小时内将单体混合液滴加到种子乳液中反应。
3.根据权利要求2所述的一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)种子乳液制备在反应釜中先加入去离子水，搅拌升温至50～60℃，加入乳化剂、缓冲剂和引发剂，再加入预先配制好的丙烯酸酯单体混合液，混合液浓度5～20％，再逐渐升温至70～90℃发生种子反应，保持反应10～30min，即得到种子乳液；(2)水性丙烯酸酯内施胶乳液的制备在75～95℃常压下向种子乳液中缓慢加入丙烯酸单体混合液和剩余的引发剂溶液，3～5小时内滴完，保温熟化0.5～2小时，待单体转化率达到99.0％以上时，真空脱出未反应单体，然后降温，调节本品pH值为6～8，冷却至室温，过滤出料，制得一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯内施胶乳液。
4.根据权利要求3所述的一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征在于所述乳化剂为阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基二苯醚磺酸二钠盐、乙氧基磺基琥珀酸二钠、乙烯基磺酸钠、烷基酰氨基乙烯基磺酸钠中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求3所述的一次性可生物发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征在于所述引发剂是过硫酸盐或氧化还原体系。
6.根据权利要求5所述的一次性可生物发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征是所述的氧化还原体系是亚硫酸氢钠—过硫酸铵、过氧化氢—氯化亚铁、过硫酸钾—氯化亚铁。
7.根据权利要求3所述的一次性全降解发泡餐具内施胶乳液的制备方法，其特征在于所述的缓冲剂为碳酸钠、碳酸氢钠。
全文摘要
本发明公开了一次性全降解发泡餐具内施胶乳液及其制备方法，解决了一次性全降解用水性丙烯酸酯发泡餐具的韧性、抗冲击性、强度等问题，所得水性乳液乳胶粒径均匀、粘度低和稳定性高，成膜柔韧性高，本发明的乳液易于与餐具原材料混合均匀，赋予产品较高的韧性和强度、可生物降解、具有广阔的应用市场，该制备方法步骤简单、易于操作、便于推广，既有经济效益，更有社会效益。
文档编号C08F2/12GK1760220SQ20051010421
公开日2006年4月19日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者郈秀菊, 李俊起, 王传栋, 王勤, 刘阳 申请人:山东九发集团公司