煙包用水性pet復(fù)合膠及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠及其制備方法，屬粘合劑制備領(lǐng)域，該復(fù)合膠由以下組份組成：水性丙烯酸乳液，水性丙烯酸乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40～-10℃，固含量為45～55%，粘度為100～1000cps；醋酸乙烯-乙烯乳液，醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度為1000～5000cps、固含量為50～60%；水性助劑和稀釋水。該復(fù)合膠采用特定性能的水性丙烯酸乳液與醋酸乙烯-乙烯乳液（VAE乳液）為原料，兼?zhèn)淞怂员┧崛橐旱膬?yōu)異粘接性能和VAE乳液（醋酸乙烯-乙烯乳液）的經(jīng)濟(jì)性，性能優(yōu)于VAE乳液，剝離強(qiáng)度高，持久性好，抗凍性好于一般的VAE乳液，避免PET鍍鋁膜與卡紙之間發(fā)生脫層的風(fēng)險。其使用成本比完全水性丙烯酸乳液粘合劑低很多，減輕了煙包材料生產(chǎn)企業(yè)負(fù)擔(dān)。
【專利說明】煙包用水性PET復(fù)合膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粘合劑制備領(lǐng)域，特別是涉及一種煙包用水性PET復(fù)合膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是香煙生產(chǎn)和消費大國，每年生產(chǎn)香煙約為3400萬大箱，需要消耗40~80萬噸的各類卡紙，主要包括復(fù)合紙、鍍鋁紙、鋁箔紙以及白卡紙，主要用來制作煙外盒和煙內(nèi)襯紙。目前，PET鍍鋁復(fù)合紙在煙卡紙的應(yīng)用中還占有一定市場份額。采用PET鍍鋁膜與卡紙復(fù)合后再進(jìn)行印刷、上光，可以得到仿金銀卡效果的復(fù)合紙，既有很好的美觀裝飾效果，又獲得了較好的紙張挺度，對紙張的要求可以降低一些，節(jié)約成本，且操作工序較少，易于控制產(chǎn)品質(zhì)量，廢品率很小，目前還有較多煙包材料廠在生產(chǎn)。出于成本考慮，煙包材料廠制作PET鍍鋁復(fù)合卡紙時普遍采用的是醋丙乳液粘合劑、VAE乳液或者它們的改性聚合物，其存在的問題主要是:(I)粘接力不夠好，有時發(fā)生脫層現(xiàn)象；(2)耐水性不好，吸潮后易脫層；(3)醋酸乙烯酯單體殘留或甲醛超標(biāo)，氣味較大。(4)抗凍性差，冬季使用時性能下降明顯。(5)粘度高，流平性不好，平整度不好，影響后道加工。隨著2011年最新的煙用水基膠標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，對VOC的控制要求更高了，醋酸乙烯酯殘留量要控制在400ppm以下，甲醛含量不得超過20ppm。目前市場上的水性PET復(fù)合膠存在的上述問題將會影響煙包材料廠的生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)大量的次品導(dǎo)致賠償。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種煙包用水性PET復(fù)合膠及其制備方法，該復(fù)合膠具有高初粘力、高剝離強(qiáng)度和較好`的持久性，耐水性、抗凍性優(yōu)異，氣味小、使用成本低、流平性好、操作方便的特點，符合最新的煙用水基膠各項標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，該復(fù)合膠按重量份的以下組份組成:
[0005]水性丙烯酸乳液550~740份；
[0006]所述水性丙烯酸乳液的的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40~-10°C，固含量為45~55%，粘度為 100 ~lOOOcps ；
[0007]醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份；
[0008]所述醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度為1000~5000cps、固含量為50~60% ；
[0009]水性助劑2~5份；
[0010]稀釋水50~100份。
[0011]本發(fā)明實施例提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠的制備方法，按本發(fā)明所述的配方取制備復(fù)合膠的各原料，制備步驟如下:
[0012]將水性丙烯酸乳液設(shè)置在聚合釜中，在65~75°C的條件下，將VAE乳液投入到所述聚合釜內(nèi)的所述水性丙烯酸乳液中，攪拌30分鐘；[0013]使所述聚合釜的溫度為72~75°C，進(jìn)行抽真空，真空度為-0.03~-0.06MPa，保持60分鐘，并保持?jǐn)嚢?；降溫?0°C以下，加入水性助劑和稀釋水，調(diào)節(jié)固含量為45~50%、粘度為100~500cps，使用100目過濾網(wǎng)過濾出料，所得產(chǎn)物即為煙卡紙用水性PET復(fù)合膠。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:該復(fù)合膠由于采用特定性能的水性丙烯酸乳液與醋酸乙烯-乙烯乳液(VAE乳液)為原料，兼?zhèn)淞怂员┧崛橐旱膬?yōu)異粘接性能和VAE乳液(醋酸乙烯-乙烯乳液)的經(jīng)濟(jì)性，其性能優(yōu)于VAE乳液，剝離強(qiáng)度高，持久性好，抗凍性好于一般的VAE乳液，避免了 PET鍍鋁膜與卡紙之間發(fā)生脫層的風(fēng)險。其使用成本要比完全的水性丙烯酸乳液粘合劑低很多，減輕了煙包材料生產(chǎn)企業(yè)負(fù)擔(dān)。并且其醋酸乙烯酯殘留量與甲醛含量低，完全符合最新的煙用水基膠的標(biāo)準(zhǔn)要求。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]本發(fā)明實施例提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，該復(fù)合膠按重量份的以下組份組成:
[0017]水性丙烯酸乳液550~740份；
[0018]水性丙烯酸乳液的的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40~-10°C，固含量為45~55%，粘度為100 ~lOOOcps ；
[0019]醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份；
[0020]醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度為1000~5000cps、固含量為50~60% ；
[0021]水性助劑2~5份；
[0022]稀釋水50~100份。
[0023]上述復(fù)合膠中，水性丙烯酸乳液采用由以下方式制得的聚合物乳液:
[0024]采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸異辛酯和I~5wt%的丙烯酸為單體，以陰離子乳化劑為乳化劑、過硫酸鹽為引發(fā)劑、碳酸氫鹽為緩沖劑、叔丁基過氧化氫為后消除氧化劑、硫酸亞鐵為后消除還原劑、氨水為pH調(diào)節(jié)劑和調(diào)節(jié)固含量用的去離子水；其中，陰離子乳化劑選自:烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、磺基琥拍酸鹽中的任一種，用量為單體總重量的0.5~1.5% ;過硫酸鹽選自:過硫酸銨或過硫酸鉀中任一種,過硫酸鹽用量為單體總重量的0.4~0.8% ;碳酸氫鹽選自:碳酸氫鈉或碳酸氫銨中任一種，碳酸氫鹽用量為單體總重量的0.1~0.3% ;叔丁基過氧化氫的用量為單體總重量的0.1~0.3% ;硫酸亞鐵的用量為單體總重量的0.1~0.3% ;作為pH調(diào)節(jié)劑的氨水的用量按調(diào)節(jié)產(chǎn)物的PH值選取，調(diào)節(jié)固含量的去離子水，根據(jù)產(chǎn)物最終的固含量選??；
[0025]采用預(yù)乳化種子乳液聚合法制成的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40~-10°C，固含量為45~55%，粘度為100~lOOOcps的聚合物乳液，即為水性丙烯酸乳液。
[0026]上述復(fù)合膠中，醋酸乙烯-乙烯乳液采用粘度為1000~5000cps、固含量為50~60%的VAE乳液聚合物。這種乳液是一種常見的普通乳液，國內(nèi)的生產(chǎn)規(guī)模很大，主要生產(chǎn)廠家有北京有機(jī)化工廠、四川維尼綸廠、塞拉尼斯公司、瓦克公司等。其粘度選擇在1000~5000cps之間、固含量為50~60%之間的均可，該VAE乳液成本較低，國內(nèi)生產(chǎn)水平已達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，可以完全滿足煙包行業(yè)要求。
[0027]上述復(fù)合膠中，水性助劑由水性消泡劑和水性防腐劑組成；
[0028]其中，水性消泡劑采用礦物油類消泡劑，水性消泡劑的用量為除水性助劑重量外的全部原料重量的0.1~0.3% ;水性防腐劑采用異噻唑酮類，水性防腐劑的用量為除水性助劑重量外的全部原料重量的0.1~0.2%。
[0029]上述復(fù)合膠中，稀釋水采用膜滲透法制得的去離子水，其電導(dǎo)率為I~20μ s/cm。 [0030]本發(fā)明實施例還提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠的制備方法，用于制備上述的復(fù)合膠，按上述的配方取制備復(fù)合膠的各原料，制備步驟如下:
[0031]將水性丙烯酸乳液設(shè)置在聚合釜中，在65~75°C的條件下，將VAE乳液投入到聚合釜內(nèi)的水性丙烯酸乳液中，攪拌30分鐘；
[0032]使聚合釜的溫度為72~75°C，進(jìn)行抽真空，真空度為-0.03~-0.06MPa,保持60分鐘，并保持?jǐn)嚢?；降溫?0°C以下，加入水性助劑和稀釋水，調(diào)節(jié)固含量為45~50%、粘度為100~500cps，使用100目過濾網(wǎng)過濾出料，所得產(chǎn)物即為煙卡紙用水性PET復(fù)合膠。
[0033]上述方法中，可以先制備水性丙烯酸乳液，制備步驟如下:
[0034]采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸異辛酯和I~5wt%的丙烯酸為單體，以陰離子乳化劑為乳化劑、過硫酸鹽為引發(fā)劑、碳酸氫鹽為緩沖劑、叔丁基過氧化氫為后消除氧化劑、硫酸亞鐵為后消除還原劑、氨水為pH調(diào)節(jié)劑和調(diào)節(jié)固含量用的去離子水；其中，陰離子乳化劑選自:烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、磺基琥拍酸鹽中的任一種，用量為單體總重量的0.5~1.5% ;過硫酸鹽選自:過硫酸銨或過硫酸鉀中任一種,過硫酸鹽用量為單體總重量的0.4~0.8% ;碳酸氫鹽選自:碳酸氫鈉或碳酸氫銨中任一種，碳酸氫鹽用量為單體總重量的0.1~0.3% ;叔丁基過氧化氫的用量為單體總重量的0.1~0.3% ;硫酸亞鐵的用量為單體總重量的0.1~0.3% ;作為pH調(diào)節(jié)劑的氨水的用量按調(diào)節(jié)產(chǎn)物的PH值選取，調(diào)節(jié)固含量的去離子水，根據(jù)產(chǎn)物最終的固含量選取；
[0035]采用預(yù)乳化種子乳液聚合法，將占總量40~50wt%的去離子水、全部陰離子乳化劑和全部單體一起投入到預(yù)乳化釜中，攪拌乳化得到預(yù)乳液；
[0036]在聚合釜中投入占總量45~50wt%的去離子水、緩沖劑，升溫到75~85°C，加入5~10wt%的預(yù)乳液和20~30wt%的過硫酸鹽引發(fā)劑溶液，引發(fā)劑溶液為用占總量5~10%的去離子水溶解過硫酸鹽形成的引發(fā)劑溶液，進(jìn)行種子反應(yīng)；然后滴加剩余的預(yù)乳液和剩余的引發(fā)劑溶液，3~4小時滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)I~2小時；之后降溫到65~75°C，加入叔丁基過氧化氫與硫酸亞鐵，進(jìn)行后消除反應(yīng)，除掉殘留的丙烯酸單體，65~75°C繼續(xù)保溫反應(yīng)60分鐘，加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0~8.0，所得產(chǎn)物即為水性丙烯酸乳液。
[0037]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的復(fù)合膠作進(jìn)一步說明。
[0038]實施例一
[0039]本發(fā)明實施例提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，該復(fù)合膠由以下原料組成:
[0040](I)水性丙烯酸乳液的制備原料配方(重量份數(shù)，下同):
[0041]去離子水308
乳化劑 i)S-4AP (Khod i a 產(chǎn)品)3.6
甲搞丙烯酸甲Si (MM)95
丙烯酸Tffi (BA)117
丙烯酸異辛Si (.Λ)76
[0042]
兩烯ft (AA)9
碳酸氫_1 (緩沖劑)0.6
過硫酸銨(引發(fā)劑)1.5
叔丁基過氧化氫(1§消除氧化?)0.6
硫_亞鐵(后消除還原劑)0.5
[0043](2) VAE 乳液:
[0044]BJ-705 (北京有機(jī)化工廠產(chǎn)品)320
[0045](3)水性助劑:`[0046]消泡劑8034A (Cognis` 產(chǎn)品)1.8
[0047]防腐劑Kathon (羅門哈斯產(chǎn)品)1.2
[0048](4)稀釋水80
[0049]制備步驟:
[0050](I)制備水性丙烯酸乳液:采用常規(guī)的預(yù)乳化種子乳液聚合法，先將配方總量42wt%的去離子水、全部乳化劑和全部單體一起投入到預(yù)乳化釜中，攪拌乳化得到預(yù)乳液；接著在聚合釜中投入配方總量50被％去離子水、緩沖劑，升溫到80°C左右，加入5wt%的預(yù)乳液和25wt%的過硫酸銨引發(fā)劑溶液，進(jìn)行種子反應(yīng)；然后滴加剩余的預(yù)乳液和剩余的引發(fā)劑溶液，3~4h滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)I~2h ;最后，降溫到70°C左右，加入叔丁基過氧化氫與硫酸亞鐵，進(jìn)行后消除反應(yīng)，除掉殘留的丙烯酸單體，70°C左右保溫反應(yīng)60min，加入適量的氨水調(diào)節(jié)PH值為7.0~8.0，得到的產(chǎn)物即為水性丙烯酸乳液；
[0051](2) VAE乳液的混合:在70°C左右條件下，將稱量好的VAE乳液投入到步驟(1)制備好的水性丙烯酸乳液中，繼續(xù)攪拌30min左右；
[0052](3)后處理:將聚合釜升溫到72~75 V，進(jìn)行抽真空，真空度為-0.03~-0.06MPa,保持60min，并保持?jǐn)嚢?。再降溫?0°C以下，加入水性助劑，加入稀釋水調(diào)節(jié)固含為45~50%，粘度為100~500cps，使用100目過濾網(wǎng)過濾出料，得到的產(chǎn)物即為煙卡紙用水性PET復(fù)合膠。
[0053]實施例二
[0054]本發(fā)明實施例提供一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，該復(fù)合膠由以下原料組成:
[0055](I)水性丙烯酸乳液的制備原料配方(重量份數(shù)，下同):
[0056]
去離子水330[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，其特征在于，該復(fù)合膠按重量份的以下組份組成: 水性丙烯酸乳液550~740份； 所述水性丙烯酸乳液的的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40~-10°C，固含量為45~55%，粘度為100 ~lOOOcps ； 醋酸乙烯-乙烯乳液200~350份； 所述醋酸乙烯-乙烯乳液的粘度為1000~5000cps、固含量為50~60% ； 水性助劑2~5份； 稀釋水50~100份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液采用由以下方式制得的聚合物乳液: 采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸異辛酯和I~5wt%的丙烯酸為單體，以陰離子乳化劑為乳化劑、過硫酸鹽為引發(fā)劑、碳酸氫鹽為緩沖劑、叔丁基過氧化氫為后消除氧化劑、硫酸亞鐵為后消除還原劑、氨水為pH調(diào)節(jié)劑和調(diào)節(jié)固含量用的去離子水；其中，所述陰離子乳化劑選自:烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽中的任一種，用量為所述單體總重量的0.5~1.5% ;所述過硫酸鹽選自:過硫酸銨或過硫酸鉀中任一種，過硫酸鹽用量為所述單體總重量的0.4~0.8% ;所述碳酸氫鹽選自:碳酸氫鈉或碳酸氫銨中任一種，碳酸氫鹽用量為所述單體總重量的0.1~0.3% ;所述叔丁基過氧化氫的用 量為所述單體總重量的0.1~0.3% ;所述硫酸亞鐵的用量為所述單體總重量的0.1~0.3% ； 采用預(yù)乳化種子乳液聚合法制成的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-40~-10°C，固含量為45~55%，粘度為100~lOOOcps的聚合物乳液，即為水性丙烯酸乳液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，其特征在于，所述醋酸乙烯-乙烯乳液采用粘度為1000~5000CPS、固含量為50~60%的VAE乳液聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，其特征在于，所述水性助劑由水性消泡劑和水性防腐劑組成； 其中，所述水性消泡劑采用礦物油類消泡劑，水性消泡劑的用量為除水性助劑重量外的全部原料重量的0.1~0.3% ;所述水性防腐劑采用異噻唑酮類，水性防腐劑的用量為除水性助劑重量外的全部原料重量的0.1~0.2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的煙卡紙用水性PET復(fù)合膠，其特征在于，所述稀釋水采用膜滲透法制得的去離子水，其電導(dǎo)率為I~20 μ s/cm。
6.一種煙卡紙用水性PET復(fù)合膠的制備方法，其特征在于，按權(quán)利要求1所述的配方取制備復(fù)合膠的各原料，制備步驟如下: 將水性丙烯酸乳液設(shè)置在聚合釜中，在65~75°C的條件下，將VAE乳液投入到所述聚合釜內(nèi)的所述水性丙烯酸乳液中，攪拌30分鐘； 使所述聚合釜的溫度為72~75°C，進(jìn)行抽真空，真空度為-0.03~-0.06MPa，保持60分鐘，并保持?jǐn)嚢?；降溫?0°C以下，加入水性助劑和稀釋水，調(diào)節(jié)固含量為45~50%、粘度為100~500cps，使用100目過濾網(wǎng)過濾出料，所得產(chǎn)物即為煙卡紙用水性PET復(fù)合膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水性丙烯酸乳液通過以下方式制備:采用25~40wt%的甲基丙烯酸甲酯、30~40wt%的丙烯酸丁酯、20~35wt%的丙烯酸異辛酯和I~5wt%的丙烯酸為單體，以陰離子乳化劑為乳化劑、過硫酸鹽為引發(fā)劑、碳酸氫鹽為緩沖劑、叔丁基過氧化氫為后消除氧化劑、硫酸亞鐵為后消除還原劑、氨水為pH調(diào)節(jié)劑和調(diào)節(jié)固含量用的去離子水；其中，所述陰離子乳化劑選自:烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、磺基琥珀酸鹽中的任一種，用量為所述單體總重量的0.5~1.5% ;所述過硫酸鹽選自:過硫酸銨或過硫酸鉀中任一種，過硫酸鹽用量為所述單體總重量的0.4~0.8% ;所述碳酸氫鹽選自:碳酸氫鈉或碳酸氫銨中任一種，碳酸氫鹽用量為所述單體總重量的0.1~0.3% ;所述叔丁基過氧化氫的用量為所述單體總重量的0.1~0.3% ;所述硫酸亞鐵的用量為所述單體總重量的0.1~0.3% ； 采用預(yù)乳化種子乳液聚合法，將占總量40~50wt%的去離子水、全部陰離子乳化劑和全部單體一起投入到預(yù)乳化釜中，攪拌乳化得到預(yù)乳液； 在聚合釜中投入占總量45~50wt%的去離子水、緩沖劑，升溫到75~85°C，加入5~10wt%的所述預(yù)乳液和20~30wt%的過硫酸鹽引發(fā)劑溶液，所述引發(fā)劑溶液為用占總量5~10%的去離子水溶解過硫酸鹽形成的引發(fā)劑溶液，進(jìn)行種子反應(yīng)；然后滴加剩余的所述預(yù)乳液和剩余的所述引發(fā)劑溶液，3~4小時滴完后繼續(xù)保溫反應(yīng)I~2小時；之后降溫到65~75°C，加入叔丁基過氧化氫與硫酸亞鐵，進(jìn)行后消除反應(yīng)，除掉殘留的丙烯酸單體，65~75°C繼續(xù)保溫反應(yīng)60分鐘，加入適量的氨水調(diào)節(jié)pH值為7.0~8.0，所得產(chǎn)物即為水性丙烯酸 乳液。
【文檔編號】C08F220/14GK103773288SQ201410054751
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】陳小鋒, 沈峰, 鄧煜東 申請人:南通高盟新材料有限公司