水性纸塑冷贴胶浓浆的制备

编辑:zhangyao 作者:宁波阿里山胶粘制品科技有限公司 叶先科 朱万平 时间:2016年08月16日 访问次数:1522

 水性纸塑冷贴胶浓浆的制备

宁波阿里山胶粘制品科技有限公司

叶先科 朱万平

一、前言

水性纸塑冷贴胶无毒环保,粘附力强,适用面广,已经发展成为粘合剂领域中的一类大品种常规产品。目前,我公司的冷贴胶的生产地点集中在浙江,而产品的终端使用市场则遍及全国各地,由此带来高额的运输费用,以及产品包装难以回收利用等问题。这不仅大大增加了产品的生产成本,而且还造成了资源的浪费,以及新的环境污染,成为困扰本公司健康发展的一个亟待解决的问题。

在现有市售产品中,水性纸塑冷贴胶的固含量一般为20%-55%,但以30%固含量以下的产品为最多。若能将冷贴胶进行“浓缩”,制得高固含量的原胶,待到达终端客户后,再通过简单的物理调配,制备成符合企业标准的产品将在很大程度上解决上述问题。因此,研究制备水性纸塑冷贴胶浓浆具有十分有意义。

二、结果与讨论

水性纸塑冷贴胶浓浆的制备,并不是简单地通过减少水的用量就可以实现的。合成高固含量水乳液一直是聚合工业的难题。要制备高性能高固含量的冷贴胶浓浆,必须对原配方以及聚合设备和聚合工艺等进行系统地调整,才能保证后续调配产品满足使用性能要求。

配方的调整

交联单体和硬单体

高浓度条件和低浓度条件下的聚合反应所制成的高分子化合物的结构是不同的。在高浓度下,分子反应剧烈,放热多,稠度高,散热慢,反应体系温度高,分子歧化反应比例增加。此时虽然聚合物分子量增大,但支化度较高。这会导致乳液分子的内聚力减小,对基材的润湿能力降低,剥离牢度下降。致使复合制品的整体强度下降,在后续加工中出现不合格现象,例如轧钢线、砸凹凸、轧纹时,出现脱壳现象。对此,我们研究发现:通过适当增加交联单体和提高硬单体含量的方法能有效地克服这一问题。

1.交联单体含量和界面脱层现象的关系

交联单体含量(%

4

4.5

5

5.5

6.0

6.5

脱层状况*

严重

比较严重

少量

非常少

肉眼不可见

*将复合制品折成扇形,在烘箱中80/4h,取出观察扇形沟槽处脱壳情况。

2.硬单体的含量和界面脱层现象及剥离强度的关系

硬单体增加量(%

0

2

3

4

5

6

脱层状况

严重

比较严重

少量

非常少

肉眼不可见

剥离强度

基材破坏

基材破坏

混合破坏

混合破坏

粘滑明显

粘滑严重

由表1和表2可见,在原配方基础上增加3~4%的硬单体,以及5.5%左右的交联单体,冷贴胶浓浆调配为成品时,复合制品综合性能良好。

丙烯酸的用量于性能的关系

为同时保证调配好后的乳液的稠度和PH值,合理调整冷贴胶浓浆制备过程中丙烯酸的含量至关重要。图1是丙烯酸含量和乳液极限稠度的关系。

1.丙烯酸含量和乳液极限稠度的关系

(调制成20%乳液,PH6.5,涂6杯测流出时间)

由图1可知,乳液的极限稠度与配方中丙烯酸的含量呈类似正比例的关系。

增稠剂

为提高乳液的稠度,常用的方法是加入增稠剂。然而,对于性能要求很高的水性纸塑冷贴胶是不能通过简单地添加增稠剂来实现增稠的,因为普通增稠剂的介入会影响乳液对非极性基材,如BOPP等的粘接牢度,同时还会降低复合制品的耐水性能等。这里我们特别研究制备了一种新型增稠剂,该增稠剂可参与聚合反应,使反应产物在稠度大幅度提高到同时,对非极性基材的黏附力无明显影响,且利于复合制品的耐水性能的改善。新型增稠剂与乳液极限稠度的关系由图2给出。

2.新型增稠剂的用量和乳液极限稠度的关系

(乳液丙烯酸含量 4%,浓缩浆稀释成20%固含量,ph 6.5,涂6杯测流出时间)

从图2可以看出,新型增稠剂的使用量为5%时,增稠效果明显。

设备及合成工艺的研究

通常乳液的稠度越高,搅拌越困难,致使单体很难均匀进入反应点,同时聚合热难以很好散发,聚合控制难度加大。所得乳液很容易变粗糙,颗粒含量增多。因此,要制备性能良好的冷贴胶浓浆,乳液聚合设备和工艺必须做出相应的改变。

常用的锚式搅拌已不能满足高稠度乳液生产的需要。通过反复的实验我们对锚式搅拌进行了改良,在搅拌杆的中部增加了扇形叶片,取得了很好的效果.

搅拌速度是另外一个需要改变的因素。为了使单体尽可能均匀地分散到体系中,较高的搅拌速度是必须的。我们采用了90r/min的速度,对乳液聚合的改善效果明显。

三、结语

在原配方基础上增加3~4%的硬单体,以及5.5%左右的交联单体,所得浓浆调配为成品时,冷贴胶的各项指标良好。

乳液的稠度和PH值的平衡可以通过丙烯酸的加入量进行控制。

自制新型增稠剂能有效克服冷贴胶浓浆制备中的工艺难点。

将搅拌器叶片作适当改进,搅拌速度提高到90r/min,,可保证所得冷贴胶浓浆的细腻度和粘稠度。