一种低温热封胶及其制备方法

文档序号:1900577 发布日期:2021-11-30 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种低温热封胶及其制备方法 (Low-temperature heat-sealing adhesive and preparation method thereof ) 是由 黄宏存 朱清梅 胡远南 陈招强 于 2021-09-24 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种低温热封胶,其由特定含量的水性丙烯酸乳液、水性蜡乳液、水性EAA乳液制备得到。本申请还提供了低温热封胶的制备方法。本申请提供的低温热封胶适用于铝箔,其涂布于铝箔上,改善了铝箔的热封性能,使其封口温度在70℃达到3.0N/15mm,实现了低温热封性,且热封温度高于铝箔在运输过程中的环境温度,不会造成产品粘连,在保障低温热封的同时具有非常好的防粘效果,使用时可以涂布或涂抹,非常适用于糖果、巧克力等对热敏感性食品的软包装。(The invention provides a low-temperature heat-sealing adhesive which is prepared from aqueous acrylic emulsion, aqueous wax emulsion and aqueous EAA emulsion with specific contents. The application also provides a preparation method of the low-temperature heat-sealing adhesive. The application provides a low temperature heat-seal glue is applicable to the aluminium foil, it coats on the aluminium foil, the heat sealability of aluminium foil has been improved, make its sealing temperature reach 3.0N 15mm at 70 ℃, low temperature heat-sealability has been realized, and the heat-seal temperature is higher than the ambient temperature of aluminium foil in the transportation, can not cause the product adhesion, have very good antiseized effect when guaranteeing low temperature heat-seal, can coat or paint during the use, be applicable to very much the soft-packing to heat sensitivity food such as candy, chocolate.)

一种低温热封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种低温热封胶及其制备方法。

背景技术

包装热封胶主要用于日化产品、食品包装和液体软包装等领域。产品填充时包装热封处最容易出现泄漏,且在实际使用时包装袋的损伤大部分也发生在热封部分,因此选择合适的具有较高热封强度的热封材料尤为重要。目前的包装材料低温热封性能较差,起封温度较高,至少需要100℃以上,难以满足现在低温热封包装的需求。

公开号为CN103952095B的中国专利公开一种应用于药用铝箔包装的耐高温热封胶及其制备方法,由以下重量配比的原料构成:二甲基二氯硅烷12~14、乙酸乙酯24~26、甲乙酮12~14、EVA乳液20~24、异十三醇聚氧乙烯醚1~2、苯胺甲基三乙氧基硅烷2~3、叔丁基过氧化氢1~2、丙稀晴4~5、异戊二烯6~7、松香酸聚氧乙烯酯1~2、增粘助剂4~5,该热封胶的起封温度为150℃。公开号为CN105111976B的中国专利提供了一种水性铝箔热封用乳液组合物,其由按一定配比的如下组分组成:丙烯酸乳液、EAA乳液、助溶剂、无机附着力促进剂、水;将形成的乳液涂布在铝箔基材上5g/㎡的干量,150℃,10S条件下干燥,干燥后铝箔跟非极性基材PP在180℃,4Mpa/3s的条件下热封,获得13N/15mm热封强度。公开号为CN103059213B的中国专利涉及一种低温热封丙烯酸乳液及其制备方法和用途,该方法采用种子乳液聚合并在真空脱吸后添加适量微晶石蜡制得,主要应用于包装巧克力等对热敏感性食品,但是该乳液涂层的热封温度在40~48℃时就达到≥12N/15mm,由于该产品的起封温度太低,产品在运输过程中,环境温度往往超过40℃,容易造成产品的粘连,难以在市场上进行推广。

鉴于上述分析,目前急需开发一种能适合铝箔包装的低温热封型涂料(70℃时,热封强度达到≥3.0N/15mm)。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种低温热封胶,本申请提供的低温热封胶实现了低温热封,且具有较好的防粘效果。

有鉴于此,本申请提供了一种低温热封胶,由以下组分制备得到:

水性丙烯酸乳液 10~30重量份;

水性蜡乳液 1~3重量份;

水性EAA乳液 70~90重量份;

所述水性丙烯酸乳液由以下原料制备得到:丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯:25~35wt%、丙烯酸丁酯:3~8wt%、苯乙烯:2~10wt%、酸性单体:0.1~0.5wt%、交联单体:1~3wt%、乳化剂:0.1~1.0wt%、引发剂:0.1~0.5wt%、氨水:0.01~0.1wt%、有机硅消泡剂:0.05~0.25wt%、水余量;

所述水性EAA乳液由以下原料制备得到:软水65~70wt%,EAA共聚物20~30wt%,乳化剂3~5wt%,氨水:0.5~2.0wt%,固化剂:0.5~5wt%。

优选的,所述水性丙烯酸乳液中,所述酸性单体选自甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸中的一种或多种,所述交联单体选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种,所述乳化剂选自阴离子乳化剂,所述引发剂选自过硫酸盐。

优选的,所述EAA乳液中,所述EAA共聚物选自熔点为40~65℃的聚合物,所述乳化剂选自非离子乳化剂,所述固化剂选自环氧固化剂、聚氨酯固化剂和氮丙啶中的一种或多种。

优选的,所述水性丙烯酸乳液的固含量为40~45%,所述水性EAA乳液的固含量为30~35%。

优选的,所述水性丙烯酸乳液的含量为15~27重量份。

优选的,所述水性EAA乳液的含量为75~85重量份。

优选的,所述水性蜡乳液选自棕榈蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡中的一种。

本申请还提供了所述的低温热封胶的制备方法,包括以下步骤:

按照配比在水性EAA乳液中加入水性丙烯酸乳液,反应后再加入水性蜡乳液,得到低温热封胶;

所述水性EAA乳液的制备方法具体为:

按照配比,将10%的软水和乳化剂混合,得到乳化剂溶液;

将剩余的软水、EAA共聚物、乳化剂溶液和氨水混合,加热,再加入固化剂,得到水性EAA乳液;

所述水性丙烯酸乳液的制备方法具体为:

按照配比,将水、丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、酸性单体、交联单体和乳化剂混合,加热,反应后加入引发剂,继续反应,最后加入有机硅消泡剂和氨水,得到水性丙烯酸乳液。

优选的,在水性EAA乳液的制备过程中,所述加热的温度为90~100℃,时间为1~2h;在水性丙烯酸乳液的制备过程中,所述加热的温度为80~100℃,时间为2~3h。

本申请提供了一种低温热封胶,其由特定含量的水性丙烯酸乳液、水性蜡乳液和水性EAA乳液制备得到,其中水性丙烯酸乳液和水性EAA乳液由特定的组分制备得到;本申请提供的水性丙烯酸乳液中的丙烯酸与EAA分子链中的羧基团进行交联反应,产生致密性的高聚物分子团,形成高分子链段,在70℃热压条件下,处于熔融粘流状态致密的高分子链段可以紧密地相互渗透、缠绕,使分子间可以产生足够的范德华力,足以让热封表面连接十分紧密,使涂层在70℃时达到了优异的热封强度;同时选用了适合类型的乳化剂,可提高涂料的整体玻璃化温度,在满足70℃时热封条件下,改进了终端包装产品在运输过程中涂层反粘情况。

具体实施方式

为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术中包装热封胶低温热封性能不佳的问题,本申请提供了一种低温热封胶,尤其适用于铝箔用低温热封胶,其涂布于铝箔上,改善了铝箔的热封性能,使其封口温度在70℃达到3.0N/15mm,实现了低温热封性,且热封温度高于铝箔在运输过程中的环境温度,不会造成产品粘连,在保障低温热封的同时具有非常好的防粘效果,使用时可以涂布或涂抹,非常适用于糖果、巧克力等对热敏感性食品的软包装。具体的,本发明实施例公开了一种低温热封胶,由以下组分制备得到:

水性丙烯酸乳液 10~30重量份;

水性蜡乳液 1~3重量份;

水性EAA乳液 70~90重量份;

所述水性丙烯酸乳液由以下原料制备得到:丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯:25~35wt%、丙烯酸丁酯:3~8wt%、苯乙烯:2~10wt%、酸性单体:0.1~0.5wt%、交联单体:1~3wt%、乳化剂:0.1~1.0wt%、引发剂:0.1~0.5wt%、氨水:0.01~0.1wt%、有机硅消泡剂:0.05~0.25wt%、水余量;

所述水性EAA乳液由以下原料制备得到:软水65~70wt%,EAA共聚物20~30wt%,乳化剂3~5wt%,氨水:0.5~2.0wt%,固化剂:0.5~5wt%。

本申请提供的低温热封胶由水性丙烯酸乳液、水性蜡乳液和水性EAA乳液制备得到;其中水性丙烯酸乳液提供交联丙烯酸酯大分子,水性EAA乳液提供EAA聚合物大分子以及分子中的羧基,水性丙烯酸乳液和水性EAA乳液发生交联反应后可以产生致密性的高聚物分子团,形成高分子链段,在70℃热压条件下处理熔融粘流状态,致密的高分子链段可以紧密的相互渗透、缠绕,使分子间可以产生足够的范德华力,使得热封表面连接紧密,最终使得热封胶在70℃达到优异的热封强度;而水性蜡乳液可以增加乳液形成涂层后的爽滑性。

更具体地,所述水性丙烯酸乳液由以下原料制备得到:丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯:25~35wt%、丙烯酸丁酯:3~8wt%、苯乙烯:2~10wt%、酸性单体:0.1~0.5wt%、交联单体:1~3wt%、乳化剂:0.1~1.0wt%、引发剂:0.1~0.5wt%、氨水:0.01~0.1wt%、有机硅消泡剂:0.05~0.25wt%、水余量。

在水性丙烯酸乳液中,酸性单体、交联单体与体系中的分子发生和聚合反应,分子间通过共价键进行接枝、交联,此过程中,二维链状分子形成三维网状结构,具有致密的分子结构。

更具体地,所述丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯是乳液中的主体成分,所述丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯的含量为25~35wt%,更具体地,所述丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯的含量为28~32wt%;其含量低达不到乳液预期效果,性能不好,含量高溶解难度大。

所述酸性单体、所述交联单体是参与聚合、交联反应的重要成分,所述酸性单体选自甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸中的一种或多种,所述交联单体选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种。所述酸性单体的含量为0.1~0.5wt%,更具体地,所述酸性单体的含量为0.2~0.4wt%,所述交联单体的含量为1~3wt%,更具体地,所述交联单体的含量为1.5~2.5wt%。所述酸性单体、交联单体的含量低则体系中的主体反应不完全,含量高则会导致乳液出现大量凝胶。

所述乳化剂能够保证水溶性不好的单体等物质分散成小液滴,使其反应充分;所述乳化剂选自阴离子乳化剂,具体可选自硫酸化脂肪醇、芳族磺酸和磺化环氧乙烷加成物的碱金属盐和铵盐中的一种或多种。所述乳化剂的含量为0.1~1.0wt%,更具体地,所述乳化剂的含量为0.3~0.7wt%。所述乳化剂的含量低则乳化效果不好,容易产生局部暴聚,含量高可能会导致乳液泡沫多、粘度增大。

引发剂用以引发体系的聚合、交联反应,所述引发剂选自过硫酸盐和亚硫酸氢钠,具体的,所述引发剂选自过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或两种,其含量为0.1~0.5wt%,更具体地,所述引发剂的含量为0.2~0.4wt%。所述引发剂的含量低会导致体系反应不完全,达不到预期效果,含量高会导致体系中的粒子碰撞剧烈,容易产生凝胶。

所述氨水用于调节pH,所述氨水的含量为0.01~0.1wt%,更具体地,所述氨水的含量为0.03~0.07wt%。

所述有机硅消泡剂是为了消除泡沫。所述有机硅消泡剂的含量为0.05~0.25wt%,更具体地,所述有机硅消泡剂的含量为0.10~0.20wt%。

本申请中所述水性EAA乳液是EAA共聚物通过乳化、复配形成的EAA乳液,具有很好的粘接性。

具体的,所述EAA共聚物是水性EAA乳液的主要成分,其选自熔点为40~65℃的聚合物,所述EAA共聚物的含量为20~30wt%,更具体地,所述EAA共聚物的含量为23~26wt%。所述EAA共聚物的含量过高则溶解难度增大,其效果难以实现。

所述乳化剂以将EAA共聚物很好的溶解在水中,其选自非离子乳化剂,更具体地,所述乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚和高碳脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种,其含量为3~5wt%。

所述氨水用以调整体系的pH,所述氨水的含量为0.5~2.0wt%,更具体地,所述氨水的含量为0.8~1.5wt%。

所述固化剂用以增加EAA乳液的成膜效果,其含量为0.5~5wt%,更具体地,所述固化剂的含量为1.5~3.5wt%。

在本申请中,所述水性丙烯酸乳液的固含量为40~45wt%,所述水性EAA乳液的固含量为30~35wt%;所述水性丙烯酸乳液的含量为10~30重量份,更具体地,所述水性丙烯酸乳液的含量为15~27重量份,所述水性EAA乳液的含量为70~90重量份,更具体地,所述水性EAA乳液的含量为75~85重量份。所述水性蜡乳液的含量为1~3重量份,其具体选自棕榈蜡、聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡中的一种。所述水性丙烯酸乳液或所述水性EAA乳液的含量过低,则交联反应的分子不足,而其一含量高则无法反应完全。水性蜡乳液的含量过低则无法达到爽滑效果,含量过高则严重分层,且涂层摩擦力过低。

本申请还提供了低温热封胶的制备方法,包括以下步骤:

按照配比在水性EAA乳液中加入水性丙烯酸乳液,反应后再加入水性蜡乳液,得到低温热封胶;

所述水性EAA乳液的制备方法具体为:

按照配比,将10%的软水和乳化剂混合,得到乳化剂溶液;

将剩余的软水、EAA共聚物、乳化剂溶液和氨水混合,加热,再加入固化剂,得到水性EAA乳液;

所述水性丙烯酸乳液的制备方法具体为:

按照配比,将水、丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、酸性单体、交联单体和乳化剂混合,加热,反应后加入引发剂,继续反应,最后加入有机硅消泡剂和氨水,得到水性丙烯酸乳液。

在制备低温热封胶的过程中,为了使得原料充分发挥作用,本申请首先分别制备了水性EAA乳液和水性丙烯酸乳液。

在制备水性丙烯酸乳液的过程中,所述混合采用搅拌的方式混合,所述搅拌的速度为500~1000r/min,所述加热的温度为80~100℃,所述反应的时间为2~3h。

在制备水性EAA乳液的过程中,所述加热的温度为90~100℃,时间为1~2h。

在低温热封胶的制备的过程中,所述反应的温度为0.5~1h,加入水性蜡乳液后搅拌的时间为10min~1h。

为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的低温热封胶及其制备方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例

1)水性EAA乳液的制备:

在配料罐中先加入10%的软水,再加入称好的乳化剂,开启搅拌进行充分溶解混合,制成乳化剂溶液;

按重量比在高温高压反应釜中加入90%软水,再加入称好的EAA共聚物、乳化剂溶液、氨水,将反应釜搅拌速度开到2500~3000r/min,并开启加热,当温度达到95~98℃后保温1h,然后在此温度下保持恒温滴加固化剂,保持匀速滴加,控制时间在0.5h内滴加完,滴加完固化剂后保温1h,静置冷却后过滤出料,得到固含量为20~30%的水性EAA乳液。

2)水性丙烯酸乳液的制备:

按重量比在高温高压反应釜中加入软水,再加入称好的丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、酸性单体、交联单体、乳化剂,将反应釜搅拌速度开到500~1000r/min,并开启加热,当温度达到8~90℃后恒温反应2h,然后开始滴加引发剂,预计3~4.5h滴加完毕,然后继续保温1h使反应完全,最后降温至40℃以下出料,加入消泡剂、用氨水调节pH至8~8.5,即制得水性丙烯酸乳液。

3)水性铝箔用低温热封胶的制备:

水性丙烯酸乳液(固含:40~45%):10~30%;

水性蜡乳液:1~3%;

水性EAA乳液(固含:30~35%):70~90%;

按重量比在配料罐中先加入水性EAA乳液,开启搅拌装置,设置转速为1500r/min,在不断搅拌下缓慢倒入水性丙烯酸乳液,继续搅拌0.5h使其充分反应,然后加入水性蜡乳液,搅拌15min使其混合均匀,即制得水性铝箔用低温热封胶。

下表为实施例和对比例的具体方案:

表1实施例和对比例实验方案汇总

添加物及添加量(%) 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
水性丙烯酸乳液 10 18 27 18 18
EAA乳液 89 80 70 80 80
水性蜡乳液 1 2 3 2 2

表2实施例中水性丙烯酸乳液的组分数据表

表2中,酸性单体选自康衣酸,交联单体选自三乙二醇二甲基丙烯酸酯,乳化剂选自十二烷基磺酸钠,引发剂选自过硫酸钠,消泡剂选自有机硅消泡剂。

表3实施例中EAA乳液的组分数据表

表3中,乳化剂选自三苄基酚聚氧乙烯醚,固化剂选自聚氨酯固化剂。

表4实施例和对比例实验结果汇总

注:对比例1中水性丙烯酸采用中国专利CN202010606408.9的实施例制备的最终产物;

对比例2中EAA乳液采用中国专利CN202110402446.7的实施例制备的最终产物;

对比例3采用中国专利CN103059213 B的实施例制备的最终产物;

热封强度测试:按照国家标准方法GB/T22638.7-2016测试;

防粘效果测试方法为:将上述例子中的乳液涂布于铝箔制品上,烘干固化后制成成品,每个例子制备10组200mm×200mm的样品,分别叠放于40℃恒温恒湿箱中,放置48h后取出,观察样品间是否有粘连、发粘现象;

涂层附着力测试:按照标准方法ISO 2409-2013《色漆和清漆划格试验》进行测试。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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