[发明专利]一种聚烯烃薄膜复合用核壳水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液胶黏剂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种聚烯烃薄膜复合用胶黏剂的制备方法，具体地说是一种聚烯烃薄膜复合用核壳水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液胶黏剂的制备方法。

二、背景技术

聚烯烃材料，包括聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，具有机械强度高、化学稳定性好、耐热性能优良和价格低廉等特点，其薄膜、片材及其它制品广泛应用于工业领域和日常生活中。但是聚烯烃材料的表面呈化学惰性，属于难粘材料，很难用胶粘剂或常规的粘接方法来胶接，故已成为塑料制造业加工和应用中的一大难题。聚烯烃难粘原因主要在于：①聚烯烃材料的表面自由能较低(约(29～30)×10^-5J/m²)，因而水在其表面的接触角大，胶粘剂难以充分润湿，不能很好地黏附在基材表面上。②聚烯烃是高结晶材料，所以化学稳定性好，其溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难，当胶粘剂涂布在其表面时，很难发生高聚物分子链的互相扩散和缠结，不能形成较强的黏附力。③胶粘剂吸附在被粘材料表面是由范德华力(包括取向力、诱导力和色散力)所引起的。聚烯烃属非极性材料，其表面不具备形成取向力和诱导力的条件，只能形成较弱的色散力，因而黏附性能较差。④聚烯烃类树脂本身含有低相对分子质量物质以及在加工过程中加入的添加剂(如滑爽剂、抗静电剂等)，这类小分子物质极容易析出，汇集于树脂表面，形成强度很低的弱界面层，这种弱边界层的存在大大降低了接头的粘接强度。

随着包装行业的不断发展，胶粘剂的消费量也不断上升，包装行业是胶粘剂最大的消费市场之一。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主，所用有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大，有毒，使用时造成污染带来公害。很多国家、部门已颁布法令限制挥发性有机化合物(VOC)的使用，胶粘剂从溶剂型到水基型的转变已成必然。普通水性聚氨酯(WPU)由于分子链段上含有的强极性基团使得其与聚烯烃塑料薄膜之间的附着力较小，粘结强度较低，且由于固含低，干燥速度慢、耐水性和耐溶剂性能欠佳，并且价格昂贵，故不能满足复合软包装材料用复膜胶的使用要求，必须对其进行改性。丙烯酸酯乳液胶黏剂相比聚氨酯其具有良好的附着力、耐候性，耐油性，耐老化性，而且无毒、无污染和经济性，成为胶黏剂工业中重要产品之一。但其对难粘材料如PP、PET、PE等，由于其自身的化学键的强度较低，导致分子间的内聚力粘接性能不够。

三、发明内容

本发明旨在提供一种聚烯烃薄膜复合用核壳水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液胶黏剂的制备方法。所要解决的技术问题是提高胶黏剂与聚烯烃薄膜之间的粘接性。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明聚烯烃薄膜复合用核壳水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液胶黏剂的制备方法的特点在于按以下步骤操作：

(1)端乙烯基网状聚氨酯乳液的制备

将聚合物二元醇预先真空脱水处理，然后加入小分子扩链剂A，5-10min后再加入二异氰酸酯，于65-85℃反应2-3.5小时；随后加入亲水扩链剂二羟甲基丙酸和助溶剂N-甲基吡珞烷酮，60-80℃条件下反应1.5-3小时；再加入甲基丙烯酸-β-羟丙酯或甲基丙烯酸-β-羟乙酯，以及催化剂二月桂酸二丁基锡，65-75℃条件下反应1-2小时；反应结束后降温至40℃，加入降粘剂丙烯酸丁酯和中和剂三乙胺反应2-5min，搅拌下加入部分去离子水分散成乳液，10-15min后加入小分子扩链剂B和余量去离子水的混合物，40-60℃熟化1-2小时，得到端乙烯基网状聚氨酯乳液；

其中各原料按照质量份数构成如下：

聚合物二元醇100-150份；小分子扩链剂A 3-6份；二异氰酸酯35-65份；亲水扩链剂二羟甲基丙酸6-12份；助溶剂N-甲基吡珞烷酮5-10份；甲基丙烯酸-β-羟丙酯或甲基丙烯酸-β-羟乙酯4-12份；催化剂二月桂酸二丁基锡0.1-0.2份；降粘剂丙烯酸丁酯25-40份；中和剂三乙胺4.5-8.5份；小分子扩链剂B 2-4份；去离子水330-390份；

所述聚合物二元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚氧化乙烯二元醇、聚己内酯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇，数均分子量为400-8000；

所述小分子扩链剂A为新戊二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种；

所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种；

所述小分子扩链剂B为水合肼、己二酸二酰肼、二乙烯三胺中的一种或几种；

(2)核层聚氨酯-丙烯酸酯互传网络聚合物制备