一种无苯乙烯水性覆膜胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及覆膜胶技术领域，具体的说是一种无苯乙烯水性覆膜胶及其制备方法。


背景技术：

2.目前的纸塑覆膜工艺有预涂膜、干式覆膜法、湿式覆膜法三种。其中，干式覆膜法是在 塑料薄膜上涂布一层黏合剂，然后经过覆膜机的干燥烘道蒸发除去黏合剂中的溶剂而干燥， 再在热压状态下与纸质印刷品黏合成覆膜产品的工艺。如今，覆膜工艺普遍应用于各种印刷 包装之中，小到药盒、纸张印刷，大到外包装箱及各种产品包装皆随处可见。
3.食品包装和儿童玩具包装的纸塑覆膜可通过干式覆膜方法实现，覆膜后包装物外观和性 能满足包装性能要求。但目前所用的水性覆膜胶均为苯乙烯
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丙烯酸酯共聚乳液，其中未反应 的苯乙烯单体，随覆膜胶残留在覆膜产品中，特别是对于食品或儿童玩具包装材料，根据美 国fda 21cfr 177.1640,ps材料fda测试标准，对包装物含有苯乙烯单体有严格要求。为 保证产品安全性，避免相关问题产生，不含苯乙烯单体的水性覆膜胶成为首选。然而有关无 苯乙烯残留水性覆膜胶的报道较少，为满足市场需求，急需研究开发新的无苯乙烯残留的水 性覆膜胶。


技术实现要素：

4.针对现有技术中缺乏无苯乙烯残留水性覆膜胶的技术问题，为满足市场需求，本发明的 目的在于提供一种无苯乙烯水性覆膜胶。
5.本发明的无苯乙烯水性覆膜胶包括按重量份计的以下原料：丙烯酸丁酯20
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35份、甲基 丙烯酸甲酯5
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10份、醋酸乙烯5
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15份，(甲基)丙烯酸0.5
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2份、功能性单体0.5
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2份、增粘 树脂0
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10份、乳化剂0.2
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1份、引发剂0.1
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1.0份、水40
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60份、功能性助剂0.5
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3.0份。
6.本发明使用甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯替代苯乙烯来制备水性覆膜胶，以此避免聚苯乙 烯残留。然而实际生产中，使用甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯替代苯乙烯经乳液聚合反应得到 的覆膜胶产品，对bopp膜的附着性和盖粉性均会产生影响，使得产品性能不能满足客户应 用需求。本发明着重解决醋酸乙烯
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丙烯酸酯共聚乳液覆膜胶脱墨性和盖粉性能变差的问题。 通过调整单体比例和加入增粘树脂两个方法来提高覆膜胶的脱墨和盖粉性能，同时保证覆膜 胶较佳的耐热性和抗压纹起泡性。
7.较佳的，所述(甲基)丙烯酸为甲基丙烯酸、丙烯酸或两者的结合。优选两者的结合， 进一步的，质量比甲基丙烯酸∶丙烯酸＝0.5～2∶1，优选1.5∶1。
8.较佳的，质量比丙烯酸丁酯∶醋酸乙烯＝3～5∶1，优选3～4∶1，更优选3.5∶1。
9.较佳的，质量比甲基丙烯酸甲酯∶醋酸乙烯＝0.6～2∶1，优选0.7～0.8∶1，更优选0.75∶1。
10.进一步的，质量比丙烯酸丁酯∶甲基丙烯酸甲酯∶醋酸乙烯＝3～5∶0.6～2∶1，优选3～4∶ 0.7～0.8∶1，更优选3.5∶0.75∶1。
11.本发明的另一些较佳实施例还包括甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)3～7份。
12.较佳的，所述功能性单体为双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸羟乙脂和丙烯酸羟丙酯中的一种或 两种及以上。
13.进一步的，所述功能性单体包括丙烯酸羟乙脂或丙烯酸羟丙脂0.5～1.5份、己二酰肼 0.2～0.6份、双丙酮丙烯酰胺0～1份；优选的所述功能性单体包括丙烯酸羟乙脂或丙烯酸羟丙 脂0.8～0.9份、双丙酮丙烯酰胺0.5～1份。
14.较佳的，其还包括己二酰肼0.3～0.8份，优选0.3～0.5份，更优选0.4份。
15.更进一步的，质量比双丙酮丙烯酰胺∶己二酰肼＝1.5～2∶1，优选1.75∶1。
16.较佳的，所述增粘树脂含量为1～10份优选5～6份，所述增粘树脂为醛酮树脂、酚醛树脂、 萜烯树脂、碳9树脂和松香树脂中的一种或两种及以上。
17.较佳的，所述乳化剂包括质量比为3～5∶1优选4∶1的阴离子乳化剂和非离子乳化剂。 本发明采用阴离子型和非离子型复合乳化体系，使乳液的粒径细腻、粘度适中、稳定性、耐 水性、耐碱性好，胶膜强度高。
18.进一步的，所述阴离子乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基酚聚醚磺基琥珀酸单 酯钠盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐；所述非离子乳化剂选自醇醚、烷基醇嵌段聚醚、支链 c13醇醚。
19.进一步优选的，所述阴离子乳化剂选自上海忠诚精细化工有限公司的a
‑
130(磺基琥珀 酸烷基醇醚酯钠盐)、436(烷基酚醚硫酸铵盐)；所述非离子乳化剂选自上海忠诚精细化工有 限公司的特种醇醚(a
‑
980)、烷基醇嵌段聚醚(efs630)、支链c13醇醚(efs1312)。
20.较佳的，所述引发剂为过硫酸铵。
21.优选的，所述功能性助剂包括缓冲剂、ph调节剂、湿润剂和消泡剂。
22.本发明的一优选实施例包括按重量份计的以下原料：丙烯酸丁酯28份、甲基丙烯酸甲酯6份、醋酸乙烯8份、甲基丙烯酸0.6份、丙烯酸0.4份、双丙酮丙烯酰胺0.7份、丙烯酸羟 乙脂0.9份、醛酮树脂5份、乳化剂0.3份、引发剂过硫酸铵0.08份、缓冲剂0.1份、水48 份、氨水0.5份、己二酰肼0.4份、润湿剂和消泡剂共0.8份。乳化剂中质量比阴离子乳化剂∶ 非离子乳化剂＝4∶1。
23.本发明的另一优选实施例包括按重量份计的以下原料：丙烯酸丁酯28份、甲基丙烯酸甲 酯6份、醋酸乙烯4份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3份、甲基丙烯酸0.6份、丙烯酸0.4份、丙 烯酸羟乙脂0.9份、醛酮树脂6份、乳化剂0.3份、引发剂过硫酸铵0.08份、缓冲剂0.1份、 水48份、氨水0.5份、己二酰肼0.4份、润湿剂和消泡剂共0.8份。乳化剂中质量比阴离子 乳化剂∶非离子乳化剂＝4∶1。
24.本发明的第二目的在于提供制备所述的无苯乙烯水性覆膜胶的方法，包括步骤：
25.1)将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、增粘树脂、丙烯酸、功能性单体和乳化 剂的20
‑
40wt％进行乳化，得到预乳化液；
26.2)将引发剂的30
‑
50wt％和剩余的乳化剂加入到反应釜中进行升温、搅拌均匀，然后加 入预乳化液的5
‑
10wt％做种子，进行种子聚合反应；
27.3)向步骤2)所得的液体中滴加剩余的预乳化液及剩余的引发剂，在3
‑
4小时内滴加完， 滴加过程控制反应温度为80
‑
85℃；滴加完毕后，在85
‑
90℃下保温1
‑
2小时；然后降温至 40
‑
45℃，进行后消除反应，调节ph值为6.5
‑
7.5，加入功能性助剂，过滤，出料，得无苯
乙 烯水性覆膜胶。
28.本发明的积极进步效果在于：
29.本发明使用甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯替代苯乙烯合成水性覆膜胶，通过控制丙烯酸丁 酯、醋酸乙烯、(甲基)丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯和双丙酮丙烯酰胺的合 理用量，确定了聚合物合理的玻璃化温度，确保初粘力与持粘力的平衡。不仅避免使用苯乙 烯，确保无苯乙烯残留，同时也保证了产品性能满足客户应用需求，本发明覆膜胶产品的固 含量大于48％，各项性能均衡，不仅具有较佳的脱墨性和盖粉性，还具有较佳的耐热性和抗 压纹起泡性。
具体实施方式
30.以下结合具体实施例对本发明做进一步的说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明 而非用于限定本发明的范围。
31.实施例1
32.原料按重量份计包括：
33.丙烯酸丁酯28份、甲基丙烯酸甲酯6份、醋酸乙烯8份、甲基丙烯酸0.6份、丙烯酸0.4 份、双丙酮丙烯酰胺0.7份、丙烯酸羟乙脂0.9份、醛酮树脂(120)5份、乳化剂0.3份、引 发剂过硫酸铵0.08份、缓冲剂0.1份、水48份、氨水0.5份、己二酰肼0.4份、润湿剂和消 泡剂共0.8份。乳化剂中质量比阴离子乳化剂∶非离子乳化剂＝4∶1，阴离子乳化剂和非离 子乳化剂分别为上海忠诚精细化工有限公司的436(烷基酚醚硫酸铵盐)和a
‑
980(特种醇醚)。
34.制备步骤：
35.1)将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸羟乙脂、醋酸乙烯、 甲基丙烯酸甲酯、醛酮树脂和0.1份乳化剂、18份水进行混合溶解并乳化，得到预乳化液；
36.2)将0.024份引发剂、剩余的乳化剂和20份水进行升温搅拌溶解，升温至75℃后取步 骤1)预乳化液的7wt％加入其中作为种子，进行种子聚合反应；
37.3)向步骤2)所得的液体中滴加剩余的预乳化液、剩余的引发剂及水，控制反应温度85℃， 在3
‑
4小时内滴加完，在85
‑
90℃下保温1小时，经后消除反应后，调节ph值为6.5
‑
7.5，最 后降温至40
‑
45℃，加入功能性助剂及剩余的水，过滤、出料得水性覆膜胶。
38.实施例2
‑
5与对比例1
‑339.实施例2
‑
5和对比例1
‑
3的主要原料配比如下表1所示，其余及制备步骤参照实施例1。
40.表1实施例1
‑
5和对比例1
‑
3的主要原料
[0041][0042][0043]
上述对比例1为含有苯乙烯单体的产品，实施例1
‑
5和对比例2
‑
3为不含有苯乙烯的实 施例，对各实施例和对比例的覆膜胶乳液和覆膜后产品进行性能测试，测试项目及方法如下：
[0044]
(1)ph值：使用精密ph试纸测试。
[0045]
(2)粘度测试：参照gb/t 13217.4
‑
2008《液体油墨粘度检验方法》，使用涂
‑
4杯测试， 粘度单位：秒(s)，通常水性丙烯酸乳液覆膜胶粘度为15
‑
25s，粘度过高涂布困难流平差， 不适合涂布应用。
[0046]
(3)固含量测试：称取试样1～2g(精确至0.0001g)于已烘于至衡质量的蒸发皿中，置 于105℃恒温箱中烘干2h，取出，用分析天平称质量。再烘30min，两次相差小于0.001g即 可，取较小值。以下式计算乳液固含量：
[0047]
x＝(m2‑
m1)/(m3‑
m1)
[0048]
x：试样固含量，m1：蒸发皿质量，m2：烘干后蒸发皿和试样质量，m3：烘干前蒸发皿 和试样质量。
[0049]
(4)盖粉性：覆膜后产品外观透明性以及表面遮盖白点性能，通过目测判断。盖粉性好， 即覆膜后产品外观好，清澈，表面没有气孔或粉体产生的白点，通常使用深色印刷基材测试。
[0050]
(5)脱墨性：覆膜后产品的薄膜在快或慢速度撕下后，观察油墨在膜上附着量；膜上附 着油墨越多，脱墨性越好，通常通过目测判定。
[0051]
(6)耐热性：将覆膜后产品置于60℃烘箱8小时，观察覆膜表面是否有起泡剥离现
象， 通过目测判定。
[0052]
(7)抗压纹起泡性：将覆膜后样品(深色油墨基材)在压纹机上深压纹，然后置于60℃ 烘箱8小时，检测放入烘箱前后压纹处薄膜与基材分离起泡情况，目测判定。此项指标一方 面检测常温时如覆膜胶干膜过硬，则压纹后覆膜会直接起泡，外观发白；反之，当干膜过软 时，压纹处覆膜经烘烤后会出现脱胶的起泡发白现象。
[0053]
其中，盖粉性与脱墨性和抗压纹起泡性相矛盾，通常覆膜胶固化后胶膜较软时，覆膜压 合瞬间胶水在一定温度下有好的流动性，因而盖粉性好。但耐热性和抗压纹起泡性能会变差。 一个好的覆膜产品通常要求盖粉性、脱墨性能和抗压纹起泡等性能均衡良好。
[0054]
上述实施例和对比例的各项性能测试结果如下表2所示。
[0055]
表2实施例1
‑
5和对比例1
‑
3的性能
[0056][0057]
注：盖粉性、脱墨性、耐热性和抗压纹起泡性测试打分，1最差，5最好。
[0058]
由上表可知，本发明实施例1
‑
5的覆膜胶的各原料配比经过严格调配，各项性能比较均 衡，固含量大于48％，各项性能均衡，不仅具有较佳的脱墨性和盖粉性，还具有较佳的耐热 性和抗压纹起泡性，满足客户应用需求，尤其是实施例1和实施例5，各项性能与含有聚苯 乙烯的对比例1相近，远远优于对比例2和对比例3。