CN109852180A - 一种对pp材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂，由以下重量份的各物料组成：软单体40～45份；硬单体40～45份；功能单体4～6份；引发剂0.2～0.4份；硅烷偶联剂4～6份；乳化剂2～4份；水为单体总质量的200％～250％。本发明还公开了其制备方法。本发明的优点在于：加入硅烷偶联剂大大提高了底涂剂对PP材质的附着力；该丙烯酸酯水性底涂剂不仅对PP材质附着力好，并且表面对其他材料也有较好的附着力；工艺流程简单、操作简便、易于实施，处理原料来源广、经济易得、为无毒、环保型原料，缓解了现有的工艺对人体健康及环境会产生危害的问题。

Description

一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂及其制备方法。

背景技术

PP膜是以聚丙烯(POLYPROPYLENE简称PP)为原料制成的一种表面应用膜，是一种优良的薄膜材料，广泛应用于光学膜、印刷、包装等领域。但是PP膜上分子链刚性，且极性基团少，因此PP膜表面张力低，需要进行表面处理。通常采用电晕处理的方法来改善PP膜表面性能，但电晕处理过的PP膜存在明显的衰减效应，电晕膜表面分子链的活动会使极性基团迁移到薄膜内部，使表面张力降低。常用的化学处理方法为使用氯化聚丙烯制得的底涂剂对PP膜进行处理，可以增加PP膜表面极性，但氯化聚丙烯制得的底涂剂表面交联官能团少，对其他胶黏剂或涂料尤其是光固化材料等附着力差，因此本发明制备了一种对PP膜附着力好并且表面含有官能团对其他胶黏剂或涂料也有较好附着力的丙烯酸酯水性底涂剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂及其制备方法，该丙烯酸酯水性底涂剂不仅对PP材质附着力好，并且表面对胶黏剂也有较好的附着力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：由以下重量份的各物料组成：

水为单体总质量的200％～250％。

进一步地，所述软单体为C₅-C₁₁的丙烯酸酯。

进一步地，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯中的至少一种或多种的混合物。进一步优选为丙烯酸丁酯。

进一步地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种或多种的混合物。进一步优选为甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸异冰片酯的组合。

进一步地，所述功能单体为含烯丙基、含羟基和/或羧基的烯烃。

进一步地，所述功能单体为甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧丁基丙烯酸酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的至少一种或多种的混合物。进一步优选为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸烯丙酯的组合。

进一步地，所述引发剂为水溶性偶氮引发剂。

进一步地，所述引发剂为2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2，2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种或多种的混合物。进一步优选为乙烯基三异丙氧基硅烷，所述乳化剂为反应性乳化剂。

一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将比例量的软单体、硬单体和功能单体搅拌均匀，得到反应单体；

(2)、将乳化剂和部分引发剂加入比例量的水中，得到乳化剂与引发剂溶液；

(3)、同步滴加乳化剂与部分引发剂溶液和反应单体于含有部分引发剂溶液内，滴加3小时，充分反应，滴加完毕前10分钟加入硅烷偶联剂与反应单体混合，继续滴加10分钟，滴加完毕后继续反应1小时，制备得到丙烯酸酯水性底涂剂。本发明具有以下优点：

1、本发明的丙烯酸酯水性底涂剂不仅对PP材质附着力好，并且表面对其他材料也有较好的附着力。

2、本发明通过优化软硬单体和功能单体配比以及加入特定用量的硅烷偶联剂得到的丙烯酸酯底涂剂对PP膜附着力好。另外，本发明原料中没有使用有机溶剂，本发明丙烯酸酯水性底涂剂无VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds的英文缩写)、无毒、无害，与环境相容性好。

3、本发明制备丙烯酸酯水性底涂剂的工艺流程简单、操作简便、易于实施，处理原料来源广、经济易得、为无毒、环保型原料，缓解了现有的工艺对人体健康及环境会产生危害的问题。

4、本发明对环境、场地、设备等无特殊限制，所采用的原料价格低廉，安全环保性能好，对设备要求低，投资成本低，实用性和适应性强，是一种环保、节能、高效、低成本的制备方法，可以在较低的成本下实现高量的生产，易于推广应用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

【实施例1】：

一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂，其特征在于：由以下重量份的各物料组成：

水为单体总质量的250％。

软单体是指单体的均聚物玻璃化温度较低者，软单体参与共聚时赋予树脂一定的柔韧性和延伸性。软单体的加入可使得丙烯酸酯水性底涂剂的黏附性能增强，提高底涂剂对基材的润湿性与粘附性。

硬单体是指单体的均聚物玻璃化温度较高者，硬单体可提高共聚物树脂的硬度和拉伸强度。

功能单体是具有功能基团的单体。

引发剂指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物，能引发单体进行聚合反应。

通过优化软硬单体和功能单体配比以及加入特定用量的硅烷偶联剂得到的丙烯酸酯水性底涂剂对PP膜附着力好。另外，本发明原料中没有使用有机溶剂，本发明丙烯酸酯水性底涂剂无VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds的英文缩写)、无毒、无害，与环境相容性好。

需要说明的是，本发明对于水的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的实验用水即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。例如，可以是超纯水、去离子水、双蒸水、纯水或蒸馏水等。

进一步地，所述软单体为C₅-C₁₁的丙烯酸酯。

进一步地，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种或多种的混合物。硬单体的加入可使得软单体与其共聚后产生具有较好内聚强度和较高使用温度的共聚物，提高了底涂剂的内聚力，改善了耐水性、透明性等性能。

进一步地，所述功能单体为含烯丙基、含羟基和/或羧基的烯烃。

进一步地，所述功能单体为甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧丁基丙烯酸酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述引发剂为水溶性偶氮引发剂，偶氮引发剂可引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应，由于本发明的溶剂为水，采用水溶性偶氮引发剂来引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应。

进一步地，所述引发剂为2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2，2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种或多种的混合物，进一步优选为乙烯基三异丙氧基硅烷。所述乳化剂为反应性乳化剂，乳化剂可使得软单体、硬单体、功能单体、交联单体和水形成均匀稳定的分散体系，反应性乳化剂优选为DNS-86或SR-10，DNS-86来源于国产的双键公司，为1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵；SR-10来源于日本艾迪科，是一种烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵。

通过合理调整软单体、硬单体和功能单体之间的配比，以及调整硅烷偶联剂的用量，充分发挥各组分之间的协同配合作用。

一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂的制备方法，包括以下步骤：(1)、将比例量的软单体、硬单体和功能单体搅拌均匀，得到反应单体；

(2)、将乳化剂和部分引发剂加入比例量的水中，得到乳化剂与引发剂溶液；(3)、同步滴加乳化剂与部分引发剂溶液和反应单体于含有部分引发剂溶液内，滴加3小时，充分反应，滴加完毕前10分钟加入硅烷偶联剂与反应单体混合，继续滴加10分钟，滴加完毕后继续反应1小时，制备得到丙烯酸酯水性底涂剂。

【实施例2】：

一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：由以下重量份的各物料组成：

水为单体总质量的200％。

软单体是指单体的均聚物玻璃化温度较低者，软单体参与共聚时赋予树脂一定的柔韧性和延伸性。软单体的加入可使得丙烯酸酯底涂剂的黏附性能增强，提高底涂剂对基材的润湿性与粘附性。

硬单体是指单体的均聚物玻璃化温度较高者，硬单体可提高共聚物树脂的硬度和拉伸强度。

功能单体是具有功能基团的单体。

引发剂指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物，能引发单体进行聚合反应。

通过优化软硬单体和功能单体配比以及加入特定用量的硅烷偶联剂得到的丙烯酸酯水性底涂剂对PP膜附着力好。另外，本发明原料中没有使用有机溶剂，本发明丙烯酸酯水性底涂剂无VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds的英文缩写)、无毒、无害，与环境相容性好。

需要说明的是，本发明对于水的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的实验用水即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。例如，可以是超纯水、去离子水、双蒸水、纯水或蒸馏水等。

进一步地，所述软单体为C₅-C₁₁的丙烯酸酯。

进一步地，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种或多种的混合物。硬单体的加入可使得软单体与其共聚后产生具有较好内聚强度和较高使用温度的共聚物，提高了底涂剂的内聚力，改善了耐水性、透明性等性能。

进一步地，所述功能单体为含烯丙基、含羟基和/或羧基的烯烃。可使得本发明制得的高分子链上含有烯丙基、羟基和/或羧基的功能基团，高分子链上功能基团的存在可使得分子链间能够进行交联。

进一步地，所述功能单体为甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧丁基丙烯酸酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述引发剂为水溶性偶氮引发剂，偶氮引发剂可引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应，由于本发明的溶剂为水，采用水溶性偶氮引发剂来引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应。

进一步地，所述引发剂为2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2，2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种或多种的混合物，进一步优选为乙烯基三异丙氧基硅烷。所述乳化剂为反应性乳化剂，乳化剂可使得软单体、硬单体、功能单体、交联单体和水形成均匀稳定的分散体系，反应性乳化剂优选为DNS-86或SR-10，DNS-86来源于国产的双键公司，为1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵；SR-10来源于日本艾迪科，是一种烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵。

通过合理调整软单体、硬单体和功能单体之间的配比，以及调整硅烷偶联剂的用量，充分发挥各组分之间的协同配合作用。

一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将比例量的软单体、硬单体和功能单体搅拌均匀，得到反应单体；

(2)、将乳化剂和部分引发剂加入比例量的水中，得到乳化剂与引发剂溶液；

(3)、同步滴加乳化剂与部分引发剂溶液和反应单体于含有部分引发剂溶液内，滴加3小时，充分反应，滴加完毕前10分钟加入硅烷偶联剂与反应单体混合，继续滴加10分钟，滴加完毕后继续反应1小时，制备得到丙烯酸酯水性底涂剂。

【实施例3】：

一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂，其特征在于：由以下重量份的各物料组成：

水为单体总质量的225％。

软单体是指单体的均聚物玻璃化温度较低者，软单体参与共聚时赋予树脂一定的柔韧性和延伸性。软单体的加入可使得丙烯酸酯水性底涂剂的黏附性能增强，提高底涂剂对基材的润湿性与粘附性。

硬单体是指单体的均聚物玻璃化温度较高者，硬单体可提高共聚物树脂的硬度和拉伸强度。

功能单体是具有功能基团的单体。

引发剂指一类容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物，能引发单体进行聚合反应。

通过优化软硬单体和功能单体配比以及加入特定用量的硅烷偶联剂得到的丙烯酸酯水性底涂剂对PP膜附着力好。另外，本发明原料中没有使用有机溶剂，本发明丙烯酸酯水性底涂剂无VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds的英文缩写)、无毒、无害，与环境相容性好。

需要说明的是，本发明对于水的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的实验用水即可；如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。例如，可以是超纯水、去离子水、双蒸水、纯水或蒸馏水等。

进一步地，所述软单体为C₅-C₁₁的丙烯酸酯。

进一步地，所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种或多种的混合物。硬单体的加入可使得软单体与其共聚后产生具有较好内聚强度和较高使用温度的共聚物，提高了底涂剂的内聚力，改善了耐水性、透明性等性能。

进一步地，所述功能单体为含烯丙基、含羟基和/或羧基的烯烃。可使得本发明制得的高分子链上含有烯丙基、羟基和/或羧基的功能基团，高分子链上功能基团的存在可使得分子链间能够进行交联。

进一步地，所述功能单体为甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧丁基丙烯酸酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的至少一种或多种的混合物。

进一步地，所述引发剂为水溶性偶氮引发剂，偶氮引发剂可引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应，由于本发明的溶剂为水，采用水溶性偶氮引发剂来引发本发明软单体、硬单体和功能单体之间进行反应。

进一步地，所述引发剂为2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2，2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种或多种的混合物，进一步优选为乙烯基三异丙氧基硅烷。所述乳化剂为反应性乳化剂，乳化剂可使得软单体、硬单体、功能单体、交联单体和水形成均匀稳定的分散体系，反应性乳化剂优选为DNS-86或SR-10，DNS-86来源于国产的双键公司，为1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵；SR-10来源于日本艾迪科，是一种烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵。

通过合理调整软单体、硬单体和功能单体之间的配比，以及调整硅烷偶联剂的用量，充分发挥各组分之间的协同配合作用。

一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将比例量的软单体、硬单体和功能单体搅拌均匀，得到反应单体；

(2)、将乳化剂和部分引发剂加入比例量的水中，得到乳化剂与引发剂溶液；

(3)、同步滴加乳化剂与部分引发剂溶液和反应单体于含有部分引发剂溶液内，滴加3小时，充分反应，滴加完毕前10分钟加入硅烷偶联剂与反应单体混合，继续滴加10分钟，滴加完毕后继续反应1小时，制备得到丙烯酸酯水性底涂剂。

将上述三个实施例制得的底涂剂进行附着力性能测试，测试结果如下表：

	对PP膜附着力/级	对其他材质附着力/级
			实施例1	0	0
实施例2	0	0
			实施例3	1	1

附着力0级为最佳，1级次之。上表中，三个实施例中对PP膜和其它材质的附着力都较好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种对PP材质附着力好的水性丙烯酸酯底涂剂，其特征在于：由以下重量份的各物料组成：

2.根据权利要求1所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述软单体为C₅-C₁₁的丙烯酸酯。

3.根据权利要求2所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸乙酯中的至少一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述功能单体为含烯丙基、羟基和/或羧基的烯烃。

6.根据权利要求5所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述功能单体为甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、羧乙基丙烯酸酯、羧丁基丙烯酸酯、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯中的至少一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述引发剂为水溶性偶氮引发剂。

8.根据权利要求7所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述引发剂为2，2'-偶氮二异丁基脒二盐酸盐、2，2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4'-偶氮双(4-氰基戊酸)或偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种或多种的混合物；所述乳化剂为反应性乳化剂。

10.如权利要求1～9任意一项所述的一种对PP材质附着力好的丙烯酸酯水性底涂剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、将比例量的软单体、硬单体和功能单体搅拌均匀，得到反应单体；

(2)、将乳化剂和部分引发剂加入比例量的水中，得到乳化剂与引发剂溶液；

(3)、同步滴加乳化剂与部分引发剂溶液和反应单体于含有部分引发剂溶液内，滴加3小时，充分反应，滴加完毕前10分钟加入硅烷偶联剂与反应单体混合，继续滴加10分钟，滴加完毕后继续反应1小时，制备得到丙烯酸酯水性底涂剂。