一种高阻隔性水性胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种高阻隔性水性胶粘剂及其制备方法。

背景技术

虽然塑料包装已广泛地用于包装食品和非食品材料，但通常塑料对气体(如氧气、二氧化碳气体、香气)或水气的阻隔性能不好。尤其是包装食品和药品时，要求包装材料对氧气、二氧化碳气体、香气具有优异的阻隔性，因为环境中的氧气会引起食品和药品变质。近年来，随着工业不继发展，对包装材料的印刷、强度、热封性和外观等要求的提高，为能够满足这些要求就需要将两种或多种不同材质的膜复合粘接在一起，来满足包装的需求。

而现有技术中所采用的胶粘剂均为有机溶剂性产品，同时胶粘剂也只有单一的粘结功能，其使用时有VOC(挥发性有机化合物)排放，污染环境，不利环保，且有溶剂残留风险，对食品和药品有安全隐患。另外为满足包装材料对阻隔性的需求就必须在基材上另外涂一层高阻隔材料(如PVA、PVDC)或采用多层共挤设备在加工基材膜的同时加入阻隔材料(EVOH)直接挤出高阻隔膜，这样就造成包装的成本增加，生产工序较为复杂，生产效率低。

因此，本申请研发出了一种高阻隔性水性胶粘剂，其既具有良好的阻隔性能，同时也具有良好的粘结性能，一次复合粘接可满足双重功能，大大降低了包装材料的成本，并具有非常好的加工性和可操作性。

发明内容

为了解决目前用于包装材料的胶粘剂功能较为单一，成本较高，而且产品使用时有VOC排放污染环境，不利环保，且有溶剂残留风险，对食品和药品有安全隐患的问题，本发明提供一种高阻隔性水性胶粘剂，其同时具有良好的阻隔性能和良好的粘结性能，包装材料经一次复合粘接可满足双重功能，大大降低了包装材料的成本，并具有非常好的加工性和可操作性，而且产品绿色环保，使用安全性更高。为此，本发明还提供一种上述高阻隔性水性胶粘剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种高阻隔性水性胶粘剂，包括如下重量份的组分：

PVA(聚乙烯醇)乳液10-90份、改性纳米二氧化硅2-8份、聚丙烯酸酯5-15份、助剂5-10份、水80-100份。

改性纳米二氧化硅为市售的用于胶粘剂生产的经表面处理的纳米二氧化硅。

进一步地，所述助剂为流平剂、杀菌剂、消泡剂中的一种或多种。

进一步地，所述流平剂为乙醇、异丙醇、聚氧乙烯基醚类、有机硅中的一种或多种混合物。

进一步地，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。

进一步地，所述消泡剂为改性聚醚有机硅、磷酸三丁酯、脂肪酸、聚醚、水性硅油中的一种或多种混合物。

本发明的第二方面，提供一种上述高阻隔性水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将PVA乳液和水加入至反应容器中，开启搅拌并进行加热至80-90℃，然后保温搅拌2-4h；

S2、将改性纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯、助剂进行混合得到混合物料；

S3、将反应容器内温度降至50℃以下，将混合物料滴加至反应容器中，滴加完毕后，再进搅拌混合20-40min；

S4、再将反应容器中混合溶液在进行抽真空消泡处理，并进行低速搅拌混合，制得成品。

进一步地，所述步骤S3中混合物料滴加至反应容器中的滴加速度为0.8-0.9Kg/min。

进一步地，所述步骤S2和所述步骤S3中，搅拌转速为40-50Hz，所述步骤S4中，搅拌转速为10-20Hz。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明中通过向组分中添加改性纳米二氧化硅，使得胶粘剂具有阻隔性能，并向组分中添加聚丙烯酸酯乳液，有效提高胶粘剂的粘结力，经调整胶粘剂中各组分的添加量，达到一个平衡系统，既保证胶粘剂具有优异的阻隔性，同时又达到相应的粘结强度要求；

(2)本发明中的粘合剂可用于将各种塑料基材膜与基材膜、基材膜与纸之间的复合粘接，如PE/PE、BOPP/PE、BOPP/CPP、纸/PE、PLA/纸、PBAT/PLA、纸/PBAT等基材的干式复合，基材经该粘合剂一次复合粘接可满足双重功能(同时具有粘结功能和阻隔性能)，大大降低了包装材料的加工生产成本；

(3)本发明中胶粘剂产品为水性，仅含有少量有机溶剂，使用时VOC排放较低，产品绿色环保，使用安全性更高。

具体实施方式

实施例1

高阻隔性水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将PVA乳液90份、水100份、异丙醇6份加入至反应容器中，开启搅拌并进行加热至85℃，然后保温搅拌3h，搅拌转速为50Hz，；

S2、将改性纳米二氧化硅8份、聚丙烯酸酯12份、磷酸三丁酯1份、异噻唑啉酮类杀菌剂1份进行混合得到混合物料；

S3、将反应容器内温度降至50℃以下，将混合物料滴加至反应容器中，滴加速度为0.8Kg/min，滴加完毕后，再进搅拌混合40min；

S4、再将反应容器中混合溶液在进行抽真空消泡处理，并进行低速搅拌混合，搅拌转速为10Hz，制得成品。

实施例2

高阻隔性水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将PVA乳液10份、水80份、异丙醇3份加入至反应容器中，开启搅拌并进行加热至80℃，然后保温搅拌4h，搅拌转速为40Hz，；

S2、将改性纳米二氧化硅2份、聚丙烯酸酯5份、脂肪酸1份、异噻唑啉酮类杀菌剂1份进行混合得到混合物料；

S3、将反应容器内温度降至50℃以下，将混合物料滴加至反应容器中，滴加速度为0.9Kg/min，滴加完毕后，再进搅拌混合30min；

S4、再将反应容器中混合溶液在进行抽真空消泡处理，并进行低速搅拌混合，搅拌转速为10Hz，制得成品。

实施例3

高阻隔性水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将PVA乳液68份、水90份、异丙醇4.5份加入至反应容器中，开启搅拌并进行加热至90℃，然后保温搅拌2h，搅拌转速为40Hz，；

S2、将改性纳米二氧化硅6份、聚丙烯酸酯15份、水性硅油0.5份、异噻唑啉酮类杀菌剂1份进行混合得到混合物料；

S3、将反应容器内温度降至50℃以下，将混合物料滴加至反应容器中，滴加速度为0.8Kg/min，滴加完毕后，再进搅拌混合20min；

S4、再将反应容器中混合溶液在进行抽真空消泡处理，并进行低速搅拌混合，搅拌转速为20Hz，制得成品。

实施例4

高阻隔性水性胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、将PVA乳液46份、水85份、异丙醇8份加入至反应容器中，开启搅拌并进行加热至85℃，然后保温搅拌3h，搅拌转速为50Hz，；

S2、将改性纳米二氧化硅4份、聚丙烯酸酯7份、水性硅油1份、异噻唑啉酮类杀菌剂1份进行混合得到混合物料；

S3、将反应容器内温度降至50℃以下，将混合物料滴加至反应容器中，滴加速度为0.9Kg/min，滴加完毕后，再进搅拌混合20min；

S4、再将反应容器中混合溶液在进行抽真空消泡处理，并进行低速搅拌混合，搅拌转速为10Hz，制得成品。

实验例

将实施例1-4中制得的高阻隔性水性胶粘剂采用网纹辊涂布至基材表面，涂布基材为PE膜、BOPP膜、CPP膜、PET膜、VMPET膜、VMCPP膜、NY膜，涂布厚度为2.6μm，经涂布后采用干式复合机将两层基材复合粘结在一起，得到复合材料。

在对得到的复合材料分别进行透氧率测试和粘结强度测试：

其中透氧率测试过程如下：在温度23℃、湿度65％的状态下，采用气体透过率测定仪测试复合材料的透氧率；

粘结强度的测试过程如下：采用电子拉力机测试得到复合材料的粘结强度。

经过测试，由实施例1-4中高阻隔性水性胶粘剂粘结得到的复合材料的最大透氧率(OTR)≤10cc/㎡·24H·atm，表明实施例1-4中制得的高阻隔性水性胶粘剂具有优异的气体阻隔性能；而且由实施例1-4中高阻隔性水性胶粘剂粘结得到的复合材料的最小粘结强度≥1.5N，表明实施例1-4中制得的高阻隔性水性胶粘剂具有优异的粘结性能。

综上可知，本发明中通过向组分中添加改性纳米二氧化硅，使得胶粘剂具有阻隔性能，并向组分中添加聚丙烯酸酯乳液，有效提高胶粘剂的粘结力，经调整胶粘剂中各组分的添加量，达到一个平衡系统，既保证胶粘剂具有优异的阻隔性，同时又达到相应的粘结强度要求；

该粘合剂可用于将各种塑料基材膜与基材膜、基材膜与纸之间的复合粘接，如PE/PE、BOPP/PE、BOPP/CPP、纸/PE、PLA/纸、PBAT/PLA、纸/PBAT等基材的干式复合，基材经该粘合剂一次复合粘接可满足双重功能(同时具有粘结功能和阻隔性能)，大大降低了包装材料的加工生产成本；

而且该胶粘剂产品为水性，仅含有少量有机溶剂，使用时VOC排放较低，产品绿色环保，使用安全性更高。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。