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CN117683482B - 一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带 - Google Patents

一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带 Download PDF

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Abstract

本发明属于压敏胶技术领域，公开了一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带。该水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A40‑50份、单体B 8‑15份、单体C 4‑10份、单体D 2‑5份、交联剂1‑5份、改性填料10‑20份、乳化剂2‑18份、水10‑50份；单体A为丙烯酸酯；单体B为甲基取代的丙烯酸酯；单体C含环氧基团；单体D包括丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷；改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油混合。将该压敏胶设置在BOPP基材上形成压敏胶层，进而形成胶带，胶带在低温环境下使用，具有很小的噪音。

Description

一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带
技术领域
本发明属于压敏胶技术领域，特别涉及一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带。
背景技术
胶应用广泛，一般是用于将不同物体粘接到一起。现有的胶带一般以BOPP(双向拉伸聚丙烯薄膜)为基材，然后在基材的一面设置压敏胶层。而由于压敏胶对BOPP膜具有比较强的粘接能力，因此，导致在胶带放卷时出现较大噪音，例如常温下，在解卷或放卷速度为40m/min时，产生的噪音往往超过110dBA。而噪音的大小很大程度上取决于压敏胶层的组成特点。
现有技术一般在BOPP基材的另一面设置离型层，用于降低胶带放卷时的噪音。然而，这虽然可以起到降低噪音的效果，但离型层的设置不仅增加制造成本，而且会使用大量有机溶剂，大量有机溶剂的使用，使得环境污染严重，更影响施工人员的身体健康。
即使目前也有一些未设置离型层的胶带具有一定的减噪作用，但其往往需要在23℃以上，才具有一定的减噪效果，但噪音依然在100dBA以上。而胶带的使用环境温度，经常需要在20℃以下使用，在该温度下使用，会进一步加大噪音污染。而现有技术中的水性压敏胶的剥离强度一般难以超过6N/25mm。
因此，亟需提供一种新的压敏胶，将该压敏胶设置在BOPP基材上形成胶带，不仅无需使用离型层，提高环保性，而且即使在低温环境下使用，也依然具有很小的噪音。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶及其制备方法和胶带，将该压敏胶设置在BOPP基材上形成压敏胶层，进而形成胶带，该胶带不仅无需使用离型层，提高了环保性，而且即使在低温环境(低于20℃，例如5-15℃)下使用，也依然具有很小的噪音。
本发明的发明构思为：本发明以单体A 40-50份(丙烯酸酯)、单体B 8-15份(甲基取代的丙烯酸酯)、单体C(含环氧基团)4-10份、单体D(丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷)2-5份、交联剂1-5份、改性填料10-20份、乳化剂、水为原料来制备水性丙烯酸酯型压敏胶。其中单体A和单体B、单体D属于基本单体，用于合成基本树脂，单体C和单体D引入相应官能团，特别是单体D中同时含丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷，单体D中不仅含羟基用于交联反应，提高粘接强度，特别是二羟基聚二甲基硅氧烷的使用，引入硅氧烷结构，与改性填料共同作用，其中，由于无机填料纳米碳酸钙、纳米氧化钇通过聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油进行改性，使得无机填料能更好地与基本树脂相容，从而显著降低所述水性丙烯酸酯型压敏胶在低温性下的噪音。另外，本发明属于一种水性胶，具有环保性。将所述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材表面，经过干燥后，形成的压敏胶层对基材具有很好的附着力，冷却至室温后，收卷。压敏胶层冷却至室温后进行收卷，压敏胶层对基材BOPP的另一面的附着力大大减小，放卷时，显著降低噪音。这主要是得益于压敏胶在制备过程中二羟基聚二甲基硅氧烷与改性填料的共同作用所致。
本发明的第一方面提供一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶。
具体的，一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 40-50份、单体B 8-15份、单体C 4-10份、单体D 2-5份、交联剂1-5份、改性填料10-20份、乳化剂2-18份、水10-50份；
所述单体A为丙烯酸酯；
所述单体B为甲基取代的丙烯酸酯；
所述单体C含环氧基团；
所述单体D包括丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷；
所述改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油混合，制得所述改性填料。
优选的，所述改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油按照重量比为10：(0.1-1)：(4-10)：(1-5)：(20-50)：(20-40)的比例混合，干燥，制得所述改性填料。
进一步优选的，纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油的重量比为10：(0.3-0.8)：(4-8)：(1-4)：(25-45)：(20-40)。
优选的，所述单体A选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟基乙酯中的至少一种；
优选的，所述单体B选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯中的至少一种。
优选的，所述单体C选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
优选的，所述交联剂选自异氰酸酯、六氟磷酸钠、过硫酸钾中的至少一种。
优选的，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯。
优选的，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯聚吡咯烷酮中的至少一种。
优选的，所述水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 42-48份、单体B10-12份、单体C 4-8份、单体D 2-5份、交联剂1-3份、改性填料12-16份、乳化剂3-15份、水30-50份。
优选的，所述水性丙烯酸酯型压敏胶还包括耐紫外老化剂，例如纳米二氧化钛。
本发明的第二方面提供一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法。
具体的，一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，将单体A和单体B、部分交联剂、乳化剂、水混合，搅拌反应，然后加入单体C、单体D和剩余组分，继续搅拌反应，获得胶液，脱泡，制得所述水性丙烯酸酯型压敏胶。
优选的，所述搅拌反应的温度为60-90℃，所述搅拌反应的时间为4-5小时。
优选的，所述脱泡为本领域常规操作，例如使用脱泡机进行分散脱泡。
本发明的第三方面提供一种胶带。
一种胶带，包括基材和由上述水性丙烯酸酯型压敏胶在基材一面形成的压敏胶层。
优选的，所述基材为BOPP。
一种胶带的制备方法，包括以下步骤：
将上述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材一个表面，烘干，冷却，然后对基材的另一面进行电晕处理，收卷，制得所述胶带。
优选的，所述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材一个表面上的涂覆量为15-50g/m2，更优选为20-40g/m2。
优选的，涂覆的速度为100-130m/min，更优选为110-120m/min。
优选的，所述烘干的温度为90-100℃，烘干的时间为0.5-2分钟。
优选的，所述基材的厚度为23-45μm，更优选为25-40μm。
优选的，所述电晕处理时使用电晕处理器，电晕处理器的工作功率为4.0-4.8kw。
优选的，收卷后，还包括分切处理。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明以单体A(丙烯酸酯)、单体B(甲基取代的丙烯酸酯)、单体C(含环氧基团)、单体D(丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷)、交联剂、改性填料、乳化剂、水为原料，合理选择各组分用量来制备水性丙烯酸酯型压敏胶。其中单体A和单体B、单体D属于基本单体，用于合成基本树脂，单体C和单体D引入相应官能团，特别是单体D中同时含丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷，单体D中不仅含羟基用于交联反应，提高粘接强度，特别是二羟基聚二甲基硅氧烷的使用，引入硅氧烷结构，与改性填料共同作用，其中，由于无机填料纳米碳酸钙、纳米氧化钇通过聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油进行改性，使得无机填料能更好地与基本树脂相容，从而显著降低所述水性丙烯酸酯型压敏胶在低温性下的噪音。另外，本发明属于一种水性胶，具有环保性。将所述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材表面，经过干燥后，形成的压敏胶层对基材具有很好的附着力，冷却至室温后，收卷。压敏胶层冷却至室温后进行收卷，压敏胶层对基材BOPP的另一面的附着力大大减小，放卷时，显著降低噪音。这主要是得益于压敏胶在制备过程中二羟基聚二甲基硅氧烷与改性填料的共同作用所致。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1：水性丙烯酸酯型压敏胶的制备
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 45份、单体B10份、单体C 6份、单体D 4份、交联剂3份、改性填料15份、乳化剂5份(十二烷基苯磺酸钠4份、十六烷基三甲基溴化铵1份)、水40份；
单体A为丙烯酸丁酯；
单体B为甲基丙烯酸乙酯；
单体C为甲基丙烯酸缩水甘油酯；
单体D由丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷按照重量比为1：1的比例构成；
交联剂由甲苯二异氰酸酯、六氟磷酸钠、过硫酸钾按照重量比为1：1：1的比例构成；
改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂KH560、水和甘油按照重量比为10：0.6：4.5：3.5：25：25的比例混合，混合时的搅拌速度为400转/分钟，混合的时间为50分钟，真空干燥，制得改性填料。
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，将单体A和单体B、过硫酸钾、乳化剂、水混合，300转/分钟下搅拌反应，搅拌反应的温度为80℃，搅拌反应的时间为0.5小时，然后加入单体C、单体D和剩余组分，继续搅拌反应4.5小时，获得胶液，脱泡，制得水性丙烯酸酯型压敏胶。
一种胶带，包括BOPP基材(厚度为40μm)和由上述水性丙烯酸酯型压敏胶在基材一面形成的压敏胶层。
一种胶带的制备方法，包括以下步骤：
将上述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆(涂覆量为35g/m2，涂覆的速度为120m/min)在基材一个表面，100℃烘干0.5分钟，冷却至常温，然后对基材的另一面进行电晕处理，电晕处理器的工作功率为4.6kw，收卷，分切，制得胶带。
实施例2：水性丙烯酸酯型压敏胶的制备
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 42份、单体B 8份、单体C 5份、单体D 3份、交联剂3份、改性填料12份、乳化剂(十二烷基苯磺酸钠2份、聚乙烯聚吡咯烷酮2份)4份水38份；
单体A为丙烯酸异辛酯；
单体B为甲基丙烯酸丁酯；
单体C为丙烯酸缩水甘油酯；
单体D由丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷按照重量比为0.5：1的比例构成；
交联剂由甲苯二异氰酸酯、六氟磷酸钠、过硫酸钾按照重量比为1：1：1的比例构成；
改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂KH570、水和甘油按照重量比为10：0.4：5.2：2.5：30：25的比例混合，混合时的搅拌速度为300转/分钟，混合的时间为60分钟，真空干燥，制得改性填料。
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，将单体A和单体B、过硫酸钾、乳化剂、水混合，200转/分钟下搅拌反应，搅拌反应的温度为85℃，搅拌反应的时间为0.5小时，然后加入单体C、单体D和剩余组分，继续搅拌反应3.5小时，获得胶液，脱泡，制得水性丙烯酸酯型压敏胶。
一种胶带，包括BOPP基材(厚度为40μm)和由上述水性丙烯酸酯型压敏胶在基材一面形成的压敏胶层。
一种胶带的制备方法，包括以下步骤：
将上述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆(涂覆量为35g/m2，涂覆的速度为110m/min)在基材一个表面，100℃烘干0.5分钟，冷却至常温，然后对基材的另一面进行电晕处理，电晕处理器的工作功率为4.8kw，收卷，分切，制得胶带。
实施例3：水性丙烯酸酯型压敏胶的制备
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 50份、单体B15份、单体C 9份、单体D 5份、交联剂3.5份、改性填料14份、乳化剂4份(十二烷基苯磺酸钠3份、十六烷基三甲基溴化铵1份)、水40份；
单体A为丙烯酸乙酯；
单体B为甲基丙烯酸异丙酯；
单体C为甲基丙烯酸缩水甘油酯；
单体D由丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷按照重量比为2：3的比例构成；
交联剂由甲苯二异氰酸酯、六氟磷酸钠、过硫酸钾按照重量比为1：1：1.5的比例构成；
改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂KH560、水和甘油按照重量比为10：0.5：5.5：2.0：25：25的比例混合，混合时的搅拌速度为300转/分钟，混合的时间为60分钟，真空干燥，制得改性填料。
一种耐低温的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，包括以下步骤：
称取各原料组分，将单体A和单体B、过硫酸钾、乳化剂、水混合，250转/分钟下搅拌反应，搅拌反应的温度为84℃，搅拌反应的时间为0.6小时，然后加入单体C、单体D和剩余组分，继续搅拌反应4.4小时，获得胶液，脱泡，制得水性丙烯酸酯型压敏胶。
一种胶带，包括BOPP基材(厚度为40μm)和由上述水性丙烯酸酯型压敏胶在基材一面形成的压敏胶层。
一种胶带的制备方法，包括以下步骤：
将上述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆(涂覆量为35g/m2，涂覆的速度为120m/min)在基材一个表面，100℃烘干0.5分钟，冷却至常温，然后对基材的另一面进行电晕处理，电晕处理器的工作功率为4.8kw，收卷，分切，制得胶带。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中用等量丙烯酸羟乙酯代替二羟基聚二甲基硅氧烷，即对比例1中的单体D只由丙烯酸羟乙酯构成，其余组成和过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中用15份纳米碳酸钙代替实施例1中15份的改性填料，即对比例2中不对填料进行改性，其余组成和过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3中用等量纳米二氧化钛代替纳米氧化钇，且用等量的聚丙烯酸钠代替实施例1中的聚甲基丙烯酸羟乙酯，其余组成和过程与实施例1相同。
产品效果测试
1.噪音测试
取实施例1、对比例1-3制备的胶带，分别在环境温度为5℃、15℃，胶带解卷速度为40m/min的条件下进行解卷，测试解卷过程中产生的噪音大小，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，实施例1制备的胶带对应的解卷时的噪音明显小于对比例1-3。从对比例1-3的结果可以看出，单体D中二羟基聚二甲基硅氧烷对胶带噪音产生十分显著的影响，对比例1中缺少二羟基聚二甲基硅氧烷，导致无法引入硅氧烷结构，导致各组分之间的相关作用弱，从而使得胶带噪音显著增加。对比例2未对填料进行改性，使得填料在压敏胶中的相容性变差，从而也增加了胶带解卷时的噪音。对比例3中改变改性填料的制备过程，缺少氧化钇的电子性能(噪音的大小与物质振动有关，而振动进一步与物质内部电子性质也存在很大关系)以及缺少聚甲基丙烯酸羟乙酯对无机填料的作用，从而也增加了胶带解卷时的噪音。
实施例2-3对应的解卷噪音与实施例1类似。
2.低温粘接强度测试
取实施例1-2、对比例3的胶带，参照标准GB/2792-2014，测试实施例2、对比例3的胶带对相同基材在0℃、25℃下的180°剥离强度，结果如表2所示。
表2
从表2可以看出，实施例1-2对应胶带在0℃与25℃下的剥离强度相差很小，而对比例3对应的胶带在0℃对应的剥离强度明显低于25℃下的剥离强度。由此可见，本发明的胶带具有很好的耐低温性，且剥离强度明显优于现有技术中同类型的水性压敏胶的剥离强度(6N/25mm)。

Claims (11)

1.一种水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，按重量份计，包括以下原料组分：单体A40-50份、单体B 8-15份、单体C 4-10份、单体D 2-5份、交联剂1-5份、改性填料10-20份、乳化剂2-18份、水10-50份；
所述单体A为丙烯酸酯；
所述单体B为甲基取代的丙烯酸酯；
所述单体C含环氧基团；
所述单体D包括丙烯酸羟乙酯和二羟基聚二甲基硅氧烷；
所述改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油混合，制得所述改性填料。
2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述改性填料的制备过程为：将纳米碳酸钙、纳米氧化钇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、硅烷偶联剂、水和甘油按照重量比为10：(0.1-1)：(4-10)：(1-5)：(20-50)：(20-40)的比例混合，干燥，制得所述改性填料。
3.根据权利要求1所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述单体A选自丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟基乙酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述单体B选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述单体C选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述交联剂选自异氰酸酯、六氟磷酸钠、过硫酸钾中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的水性丙烯酸酯型压敏胶，其特征在于，所述水性丙烯酸酯型压敏胶，按重量份计，包括以下原料组分：单体A 42-48份、单体B10-12份、单体C 4-8份、单体D 2-5份、交联剂1-3份、改性填料12-16份、乳化剂3-15份、水30-50份。
8.权利要求1-7任一项所述的水性丙烯酸酯型压敏胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
称取各原料组分，将单体A和单体B、部分交联剂、乳化剂、水混合，搅拌反应，然后加入单体C、单体D和剩余组分，继续搅拌反应，获得胶液，脱泡，制得所述水性丙烯酸酯型压敏胶。
9.一种胶带，其特征在于，包括基材和由权利要求1-7任一项所述的水性丙烯酸酯型压敏胶在基材一面形成的压敏胶层。
10.权利要求9所述的胶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1-7任一项所述的水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材一个表面，烘干，冷却，然后对基材的另一面进行电晕处理，收卷，制得所述胶带。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述水性丙烯酸酯型压敏胶涂覆在基材一个表面上的涂覆量为15-50g/m2。
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