[发明专利]水性复合胶粘剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高性能的水性复合胶粘剂及其制备方法与应用。

背景技术

近几年在包装领域，复合软包装以质轻价廉、色彩艳丽、形状易变等良好的实用性能和优异的阻隔性能得到快速发展，并逐步取代硬质包装材料，极大地方便了人们的衣食住行和提高人们的生活质量。复合薄膜软包装也属于复合软包装，它具有屏蔽、可印刷和热封等特性，广泛应用于食品、医药、化妆品和办公消费品等产品的包装中，可部分代替玻璃、马口铁、纸和纸板等包装材料。随着食品和医药工业的发展，复合薄膜软包装越来越被人们所重视。复合薄膜软包装的质量又与所用的胶粘剂密切相关，而聚氨酯胶粘剂由于其优异的性能，可以用在耐寒、耐油、耐药品、透明、耐磨等各种性能的软包装材料上，所以在软包装用胶粘剂方面占有重要的地位。

复合薄膜软包装的生产工艺主要分为挤出复合和干法复合两种。其中干法复合90％使用的是聚氨酯胶粘剂。而传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂由于存在有机溶剂挥发与渗透等问题，在环保法规日益严格的今天，使用越来越受到限制。而水性聚氨酯胶粘剂以水为分散介质，价格与性能和溶剂型聚氨酯相当，更为重要的是大部分使用溶剂型聚氨酯胶粘剂的薄膜复合生产线，可以在不追加投资的情况下，使用水性聚氨酯胶粘剂制备复合薄膜软包装，因而水性聚氨酯胶粘剂成为一种极有发展前途的新型复合胶粘剂。

水性聚氨酯(PU)胶粘剂以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作方便等优点，它耐低温性能好、粘接强度高，是一种环保型的胶粘剂，在复合薄膜软包装生产过程中无有害溶剂挥发，没有异味，从根本上消除了残留溶剂，已受到人们的普遍重视。但水性聚氨酯在合成的过程中引入了亲水基团，使得它的胶膜耐水性、耐热性和耐化学性较差，严重限制了其使用范围，目前主要应用在一些低档包装材料上，不能进行水煮或蒸煮，对食品中的酸、碱、盐和各种添加剂也缺乏很好的耐受性，只能应用于普通轻物包装、干物包装上。

为提高水性聚氨酯胶粘剂的性能，必须对其进行各种改性，其中较好的一种方法就是采用丙烯酸酯来改性聚氨酯(即PUA乳液)，获得优异的性能。

PU和PA两类乳液的性能具有很强的互补性，PU乳液涂膜具有优异的耐溶剂性、耐磨性、耐划伤性以及较好的柔韧性和弹性等，但在稳定性、自增稠性、固含量、光泽、成本等方面不尽人意；PA乳液涂膜的优点是硬度大、耐候性和外观好以及相对低的成本，但柔韧性、耐磨性、耐化学品性较差。

改进乳液性能的有效方法是将两种或多种乳液复配，使之优势互补。主要的复配方法有物理共混和化学共聚。PU和PA乳液的物理共混是将分别制取的纯PU乳液和纯PA乳液机械混合，得到共混物的性能虽有所改进，但远小于按简单的“混合物法则”预计的结果。

专利CN200610036231.3介绍了一种软包装用水性胶粘剂，其中要用到乙酰乙酸甲基丙烯酸乙酯(AAEM)和肼两种原料，通过酮羰基和肼基在成膜后进行交联，但该水性胶粘剂仅用于PE膜的复合，且这两种原料成本较高，使得该水性胶粘剂不具有很好的竞争力。

发明内容

基于上述现有技术所存在的不足，本发明实施方式的目的是提供一种水性复合胶粘剂及其制备方法与应用，以聚合方式制备得到一种粘度强，胶膜耐水性、耐热性和耐化学性好，成本低的高性能水性复合胶粘剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种水性复合胶粘剂，该胶粘剂为聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液，其中聚氨酯占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的5～20％，聚丙烯酸酯占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的25～45％，水占聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液总重量的50～70％；聚氨酯/丙烯酸酯PUA复合乳液的固含量为30～50％。

本发明实施方式还提供一种水性复合胶粘剂的制备方法，该方法包括：

a.制备水性聚氨酯乳液：将大分子二元醇在110℃、真空0.02MPa条件下脱水1小时后降至室温，加入二异氰酸酯与有机锡类催化剂在70～80℃之间反应2～4小时，降温至60℃，加入小分子扩链剂和二羟甲基丙酸反应3～6小时，得到聚氨酯预聚体，加入8～10wt％的丙烯酸酯单体混合物作溶剂稀释所述聚氨酯预聚体，再加入丙烯酸羟烷基酯反应2～4小时后降至室温，加入三乙胺中和，在800～1000r/min的高剪切力作用下加入占聚氨酯预聚体总重量1～1.5倍的去离子水分散得到水性聚氨酯乳液；