[发明专利]一种聚丙烯酸酯微凝胶乳液的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，特别地涉及到一种聚丙烯酸酯微凝胶乳液的制备方法及其应用于软包装复合用胶黏剂用。

背景技术

随着人们环保意识的增强和对食品包装安全的重视，对软包装复合用粘合剂也提出越来越高的标准和要求。在我国食品复合软包装袋用的粘结剂中，溶剂型聚氨酯粘合剂占有90％以上，无溶剂和水性复合粘结剂占不到10％。溶剂型粘合剂存在溶剂残留危害，无溶剂型复合粘结剂不能满足水煮鹤高温蒸煮的要求，且需要专门的设备而水性粘结剂可直接应用于干式复合设备，并能达到无溶剂型粘结剂的一切性能要求，因此水性粘合剂取代溶剂型粘合剂将是未来食品包装复合胶黏剂发展的方向。

无皂乳液聚合又称无乳化剂乳液聚合，其指在聚合过程中完全不加或仅加入微量乳化剂(其浓度小于灵界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。无皂乳液聚合免去去除乳化剂的后处理，并且聚合物乳胶表面洁净，胶粒子的粒径单分散性好，粒子大。乳液乳胶粒子得稳定性主要是由表面活性齐聚物所决定，提高聚合物得极性，使得粒子表面与水相界面相互作用，降低界面得Cibbs自由能，可以提高粒子的稳定性。

微凝胶是一种具有分子内交联结构的聚合物粒子，可稳定分散于有机溶剂或水中。微凝胶的粒径为1nm～1μm，在液相中能够发生一定程度的溶胀。在聚合过程中，微凝胶表面或内部残留了大量活性基团(如双键、羧基、环氧基等)，这些基团在适当条件下与其他单体或者聚合物发生交联反应，生产网状聚合物。此类微凝胶称之为反应性微凝胶。

反应性乳化剂一般都含有双键，能够参与聚合反应，在聚合过程或聚合反应以后，表面活性剂分子可以牢固地键合到乳胶粒子上。可聚合的乳化剂，按其亲水基的类型分为阴离子型可聚合乳化剂、阳离子型可聚合乳化剂、非离子型可聚合乳化剂和两性可聚合乳化剂。

专利申请号：200610118725公开了一种聚丙烯酸酯反应性微凝胶的制备方法及应用。该方法包括(1)合成：复合乳化剂加入单体，搅拌，预乳化，加入引发剂，制得半透明的聚合物微胶乳；(2)氨化：搅拌下滴加氨水溶液，调节p H值7～8，制得透明清亮的乳液。其应用是将上述微凝胶乳液加入织物涂料印花粘合剂中制成复合织物涂料印花粘合剂，和别的原料一起配成印花色浆。但该聚丙烯酸酯反应性微凝不适用软包装塑塑复合用的水性粘结胶。

据文献报道，国内已有东华大学，华南理工大学涂伟萍研究组，天津大学的曹同玉研究组等研究单位都在进行这方面的工作。他们主要集中在反应性微凝胶的制备方法及表征，已报道的制备方法包括常规乳液聚合，核壳乳液聚合，微乳液聚合，鲜有无皂乳液聚合方式的报道。反应性微凝胶乳液的应用研究很少，应用的范围仅限于涂料领域和纺织胶浆，还未见在包装印刷工业用水性胶粘剂领域应用。

在软包装工业，复合膜干法复合使用的传统的胶粘剂为溶剂型胶粘剂，须通过烘道干燥除净其中的溶剂，以便后续贴合加工，生产出优质产品，因此在复合过程中，有大量溶剂排除，形成污染操作车间与周边环境的巨大的污染源，对工人的健康和环境保护工作极为不利；溶剂的使用，还有燃烧、爆炸等方面的隐患，如此等等，成为其应用的一大缺陷，也成为业界广泛关注和努力攻克的难关之一。水性粘合剂的开发应用，为解决干法复合长期以来所存在的安全、环保问题，提供了一条上佳的途径。

目前水性粘合剂在性能方面(如对不同基材的粘接力，耐热性，耐水、耐溶剂性能以及印刷适应性)还远远比不上溶剂型粘合剂，尤其在耐蒸煮性能和干燥速度方面。对此，国内外研究的方向主要是从乳液的聚合技术方面着手。

发明内容

本发明采用无皂乳液聚合方式合成聚丙烯酸酯微凝胶乳液，利用其活性基团提高对各种基材的粘接力；利用高交联密度和无皂特性提高胶膜的硬度和拉伸强度等机械性能，改善胶膜的耐热性、耐水性和耐溶剂性；利用其高固低粘的特性提高干燥速度，从而解决水性丙烯酸酯乳液胶粘剂固有的干燥速度慢，复合产品的剥离强度低，耐热、耐介质性差等缺陷，达到溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能的技术难点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种聚丙烯酸酯微凝胶乳液的制备方法，其包括以下步骤：

1、预乳化：称取去离子水200～250份，将去离子水总量的1/3～2/3、混合单体100份(长链柔性单体：丙烯酸丁酯；功能性单体：丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、环氧基的单体；多官能度单体：二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯)、反应型乳化剂加入乳化釜中，高速搅拌，进行预乳化10～30min，得预乳化液。