本發(fā)明涉及膠粘劑領(lǐng)域，特別的，涉及一種水性環(huán)保萬(wàn)能膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的SBS樹脂(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物)膠粘劑大部分是甲苯或混合溶劑型的，在使用過(guò)程中，由于甲苯等有機(jī)溶劑揮發(fā)被人體吸收而危害人的身體健康，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染，水性膠粘劑由于基本上沒有溶劑而使用較廣泛，現(xiàn)有的水性膠粘劑存在以下問(wèn)題：1)耐水性不好；2)對(duì)表面能低的材料粘接強(qiáng)度??；3)沒有做到絕對(duì)的無(wú)揮發(fā)性。
另外，溶劑型膠粘劑被廣泛應(yīng)用于PET膜、BOPP膜、PP膜、PE膜和PC膜等聚烯烴材料的粘接，PET膜、BOPP膜、PP膜、PE膜和PC膜等聚烯烴材料由于缺少極性基團(tuán)、弱邊界層發(fā)生破壞、表面能低等因素而較難粘接。為提高聚烯烴材料的粘接性能，通常采用兩種途徑：一是用化學(xué)試劑、火焰、電暈、等離子體等技術(shù)對(duì)聚烯烴材料進(jìn)行表面處理，提高聚烯烴材料的表面能，此方法雖然有一定的效果，但受設(shè)備、操作、生產(chǎn)成本等條件的限制；二是開發(fā)低表面能的膠粘劑，使與聚烯烴材料的表面能相匹配，但現(xiàn)有低表面能的膠粘劑很難完全不用溶劑，大多存在少量溶劑。
中國(guó)專利201310605288.0公開了一種改性無(wú)皂丙烯酸乳液膠粘劑及其制備方法，該方案在其制備的第一步將增粘改性樹脂溶解于由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸混合而成的單體中，使增粘改性樹脂與單體發(fā)生聚合反應(yīng)，由于增粘樹脂具有阻聚作用，該膠粘劑因反應(yīng)緩慢而較難生成。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中，需要一種水性環(huán)保、耐水性好、粘接強(qiáng)度大、對(duì)難粘材料粘接性能好，且反應(yīng)快、制備工藝簡(jiǎn)便的膠粘劑來(lái)解決這些問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種水性環(huán)保萬(wàn)能膠及其制備方法，以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水性環(huán)保萬(wàn)能膠，由先聚合配制好乳狀液后再將所述乳狀液與增粘樹脂物理混合配制得到，制備所述乳狀液的原料包括以下質(zhì)量份的組分：SBS樹脂和/或SIS樹脂共80～120份(優(yōu)選SBS樹脂60～90份，SIS樹脂20～30份)、 甲基丙烯酸甲酯20～30份、醋酸乙烯20～30份、丙烯酸丁酯80～100份、甲基丙烯酸0.45～0.7份、丙烯酸0.45～0.7份以及乳化劑、緩沖劑、引發(fā)劑和水。
進(jìn)一步的，所述乳化劑包括第一乳化劑和第二乳化劑兩種，且第二乳化劑為乳化劑SAS2～2.5份，第一乳化劑與第二乳化劑不同，且第一乳化劑為3～4份，優(yōu)選第一乳化劑為NP-40，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨0.45～0.55份，所述緩沖劑為碳酸氫鈉1.2～2份，所述乳狀液的原料所包括的水為200～280份，優(yōu)選230～250份。
制備乳狀液的步驟包括將SBS樹脂和/或SIS樹脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合單體溶液中，所述乳狀液中不包含有機(jī)溶劑。
所述水性環(huán)保萬(wàn)能膠的制備方法為：先將SBS樹脂和/或SIS樹脂溶入甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸丁酯的混合單體溶液中并加入部分水和部分或全部的乳化劑制備得到預(yù)乳化液一，將部分預(yù)乳化液一與水、部分引發(fā)劑、全部緩沖劑混合發(fā)生共聚反應(yīng)得到共聚物A，將剩余的預(yù)乳化液一、甲基丙烯酸和丙烯酸混合制得預(yù)乳化液二，將預(yù)乳化液二、共聚物A以及引發(fā)劑混合反應(yīng)并降溫后得到所述乳狀液，將降溫后的乳狀液與增粘樹脂物理混合即得所述水性環(huán)保萬(wàn)能膠。
進(jìn)一步的，所述水性環(huán)保萬(wàn)能膠的制備方法包括如下步驟：
1)將甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合單體溶液，在反應(yīng)釜一中將SBS樹脂和/或SIS樹脂與混合單體溶液混合，使SBS樹脂和/或SIS樹脂完全溶解于混合單體中，加入50～80份純水、2～2.5份第一乳化劑和全部乳化劑SAS預(yù)乳化制成預(yù)乳化液一；
2)往反應(yīng)釜二中加入150～200份純水、剩余的第一乳化劑和全部的碳酸氫鈉，升溫至80～83℃，事先將過(guò)硫酸銨用水溶解得到過(guò)硫酸銨水溶液，加入10～15wt％的過(guò)硫酸銨水溶液，攪拌并使溫度保持在80～83℃，向反應(yīng)釜二中加入一部分步驟1中的所述預(yù)乳化液一，保溫反應(yīng)一段時(shí)間；
3)在剩余的預(yù)乳化液一中加入甲基丙烯酸與丙烯酸制得預(yù)乳化液二，完成步驟2之后往反應(yīng)釜二中加入預(yù)乳化液二，預(yù)乳化液二加入反應(yīng)釜二中的用時(shí)為4.5～6小時(shí)，反應(yīng)溫度78～82℃，加入預(yù)乳化液二的過(guò)程中間歇性的加入35～55wt％的過(guò)硫酸銨水溶液；
4)加完預(yù)乳化液二后，保溫反應(yīng)1～2小時(shí)，保溫溫度80～82℃，保溫的過(guò)程中加入剩余的過(guò)硫酸銨水溶液，保溫完后降至45℃以下即完成乳狀液的制備；
乳狀液制備完后，將乳狀液與增粘樹脂物理混合即得所述水性環(huán)保萬(wàn)能膠。
所述過(guò)硫酸銨水溶液中，過(guò)硫酸銨與水的配比為過(guò)硫酸銨：水＝20～25：1。
進(jìn)一步的，步驟1中在反應(yīng)釜一中將SBS樹脂與SIS樹脂中的一種或兩種與混合單體混合時(shí)，在40～50℃的溫度下溶解1小時(shí)。
進(jìn)一步的，步驟1中SBS樹脂和/或SIS樹脂完全溶解于混合單體后，加入純水、乳化劑NP-40和乳化劑SAS攪拌20～30分鐘完成預(yù)乳化并備用。
進(jìn)一步的，步驟2中將預(yù)乳化液一加入反應(yīng)釜二中的用時(shí)為10～15分鐘，且該步驟中加入的預(yù)乳化液一的質(zhì)量占其總質(zhì)量份的4％～6％，繼續(xù)保溫反應(yīng)20～30分鐘。
進(jìn)一步的，步驟3中滴加預(yù)乳化液二的過(guò)程中每隔30分鐘滴加總量的4％的過(guò)硫酸銨水溶液。
進(jìn)一步的，步驟4中滴加過(guò)硫酸銨水溶液分兩次加入，時(shí)間間隔為30分鐘。
進(jìn)一步的，乳狀液與增粘樹脂物理混合的溫度為45℃以下。
優(yōu)選的，所述增粘樹脂采用松香樹脂或萜烯樹脂。
有益效果：本發(fā)明利用SBS、SIS等高分子材料中的不飽和鍵與單體醋酸乙烯和丙烯酸酯類在乳液中通過(guò)添加多種助劑進(jìn)行共聚反應(yīng)制得了一種高性能水性環(huán)保乳液，選用包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸的混合單體對(duì)SBS、SIS樹脂進(jìn)行接枝改性，以提高其內(nèi)聚力和粘接強(qiáng)度。
由于丙烯酸丁酯均聚物的玻璃化溫度Tg為-56℃，比甲基丙烯酸甲酯均聚物的玻璃化溫度Tg(105℃)低得多，因此，將具有長(zhǎng)而柔側(cè)基的丙烯酸酯類引入到剛性的SBS/SIS樹脂及聚甲基丙烯酸甲酯主鏈上，可使SBS/MMA/BA接枝共聚物的膠膜變軟，起到內(nèi)增塑的作用，使得膠膜變?nèi)犴?，同時(shí)增強(qiáng)了接枝物的粘附性能，有利于被粘物表面的吸附浸潤(rùn)。
本發(fā)明中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯作為主單體聚合成高分子乳液，并接枝SBS、SIS樹脂形成共聚物，醋酸乙烯與丙烯酸兩種單體作為輔助單體，可進(jìn)一步精細(xì)的調(diào)節(jié)共聚物的分子量與共聚性，使得膠水固化后所粘接的材料各部分粘接強(qiáng)度都很均勻，且粘接強(qiáng)度大。
本發(fā)明的水性環(huán)保萬(wàn)能膠在乳狀液制備完成后與增粘樹脂混合即可，使用時(shí)無(wú)需任何溶劑，且成膜后的膜透明性好且彈性和韌性大大提高，耐寒性極佳，本發(fā)明的水性環(huán)保萬(wàn)能膠，其表面能為32mJ·m-2，接近聚烯烴材料的30mJ·m-2，因此對(duì)聚烯烴具有較好的粘接效果，且對(duì)未經(jīng)表面處理的聚烯烴材料有較高的粘接強(qiáng)度。
除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
以下為對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
實(shí)施例一
實(shí)施例一的水性環(huán)保萬(wàn)能膠，由乳狀液與增粘樹脂物理混合配制而成，乳狀液的原料包括以下組分及質(zhì)量份：
SBS樹脂：75份；
SIS樹脂：25份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：25份；
醋酸乙烯(VAC)：25份；
丙烯酸丁酯(BA)：90份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.6份；
丙烯酸(AA)：0.6份；
過(guò)硫酸銨：0.5份；
乳化劑NP-40：3.5份；
乳化劑SAS：2.2份；
碳酸氫鈉：1.5份；
純水：245份。
實(shí)施例一的乳狀液的配制過(guò)程包括以下步驟：
1)將甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合單體，在反應(yīng)釜一中將SBS樹脂與混合單體混合，使SBS樹脂完全溶解于混合單體中，在40～50℃的溫度下溶解1小時(shí)，加入65份純水、2份乳化劑NP-40和全部乳化劑SAS攪拌25分鐘制成預(yù)乳化液一；
2)往反應(yīng)釜二中加入剩余的純水、剩余乳化劑NP-40和全部的碳酸氫鈉，升溫至80～83℃，加入0.05質(zhì)量份的過(guò)硫酸銨水溶液，攪拌并使溫度保持在80～83℃，滴加步驟1所制得的預(yù)乳化液一，滴加時(shí)間12分鐘，滴加總量為預(yù)乳化液一的總質(zhì)量的5％，繼續(xù)保溫反應(yīng)25分鐘；
3)步驟2中預(yù)乳化液滴加完后，在剩余的預(yù)乳化液一中加入甲基丙烯酸與丙烯酸制得預(yù)乳化液二，預(yù)乳化液一滴加完并保溫反應(yīng)完后，往反應(yīng)釜二中滴加預(yù)乳化液二，滴加時(shí)間5小時(shí)，反應(yīng)溫度78～82℃，滴加預(yù)乳化液二的過(guò)程中，每隔30分鐘滴加過(guò)硫酸銨水溶液總量的4％，共加入總量的50％；
4)滴加完預(yù)乳化液二后，保溫反應(yīng)1.5小時(shí)，保溫溫度：80～82℃，保溫的過(guò)程中加入 剩余的過(guò)硫酸銨水溶液，保溫完后降至45℃以下即完成乳狀液的制備；
乳狀液制備完后，將乳狀液與增粘樹脂混合。
實(shí)施例一中，增粘樹脂采用松香樹脂。
實(shí)施例一的過(guò)硫酸銨水溶液中，過(guò)硫酸銨與水的配比為過(guò)硫酸銨：水＝22：1，
實(shí)施例二
實(shí)施例二的水性環(huán)保萬(wàn)能膠，由乳狀液與增粘樹脂物理混合配制而成，乳狀液的原料包括以下組分及質(zhì)量份：
SBS樹脂：60份；
SIS樹脂：20份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：20份；
醋酸乙烯(VAC)：20份；
丙烯酸丁酯(BA)：80份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.45份；
丙烯酸(AA)：0.45份；
過(guò)硫酸銨：0.45份；
乳化劑NP-40：3份；
乳化劑SAS：2份；
碳酸氫鈉：1.2份；
純水：250份。
實(shí)施例二的乳狀液的配制過(guò)程包括以下步驟：
1)將甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合單體，在反應(yīng)釜一中將SBS樹脂與混合單體混合，使SBS樹脂完全溶解于混合單體中，在40～50℃的溫度下溶解1小時(shí)，加入65份純水、2份乳化劑NP-40和全部乳化劑SAS攪拌25分鐘制成預(yù)乳化液一；
2)往反應(yīng)釜二中加入剩余的純水、剩余乳化劑NP-40和全部的碳酸氫鈉，升溫至80～83℃，加入0.05質(zhì)量份的過(guò)硫酸銨水溶液，攪拌并使溫度保持在80～83℃，滴加步驟1所制得的預(yù)乳化液一，滴加時(shí)間12分鐘，滴加總量為預(yù)乳化液一的總質(zhì)量的5％，繼續(xù)保溫反應(yīng)25分鐘；
3)步驟2中預(yù)乳化液滴加完后，在剩余的預(yù)乳化液一中加入甲基丙烯酸與丙烯酸制得預(yù)乳化液二，預(yù)乳化液一滴加完并保溫反應(yīng)完后，往反應(yīng)釜二中滴加預(yù)乳化液二，滴加時(shí)間5小時(shí)，反應(yīng)溫度78～82℃，滴加預(yù)乳化液二的過(guò)程中，每隔30分鐘滴加過(guò)硫酸銨水溶 液總量的4％，共加入總量的50％；
4)滴加完預(yù)乳化液二后，保溫反應(yīng)1.5小時(shí)，保溫溫度：80～82℃，保溫的過(guò)程中加入剩余的過(guò)硫酸銨水溶液，保溫完后降至45℃以下即完成乳狀液的制備；
乳狀液制備完后，將乳狀液與增粘樹脂混合。實(shí)施例二中，增粘樹脂采用松香樹脂。
實(shí)施例二的過(guò)硫酸銨水溶液中，過(guò)硫酸銨與水的配比為過(guò)硫酸銨：水＝22：1
實(shí)施例三
實(shí)施例三的水性環(huán)保萬(wàn)能膠，由乳狀液與增粘樹脂物理混合配制而成，乳狀液的原料包括以下組分及質(zhì)量份：
SBS樹脂：90份；
SIS樹脂：30份；
甲基丙烯酸甲酯(MMA)：30份；
醋酸乙烯(VAC)：30份；
丙烯酸丁酯(BA)：100份；
甲基丙烯酸(MAA)：0.7份；
丙烯酸(AA)：0.7份；
過(guò)硫酸銨：0.55份；
乳化劑NP-40：4份；
乳化劑SAS：2.5份；
碳酸氫鈉：2份；
純水：230份。
實(shí)施例三的乳狀液的配制過(guò)程包括以下步驟：
1)將甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯酸丁酯混合制成混合單體，在反應(yīng)釜一中將SBS樹脂與混合單體混合，使SBS樹脂完全溶解于混合單體中，在40～50℃的溫度下溶解1小時(shí)，加入65份純水、2份乳化劑NP-40和全部乳化劑SAS攪拌25分鐘制成預(yù)乳化液一；
2)往反應(yīng)釜二中加入剩余的純水、剩余乳化劑NP-40和全部的碳酸氫鈉，升溫至80～83℃，加入0.05質(zhì)量份的過(guò)硫酸銨水溶液，攪拌并使溫度保持在80～83℃，滴加步驟1所制得的預(yù)乳化液一，滴加時(shí)間12分鐘，滴加總量為預(yù)乳化液一的總質(zhì)量的5％，繼續(xù)保溫反應(yīng)25分鐘；
3)步驟2中預(yù)乳化液滴加完后，在剩余的預(yù)乳化液一中加入甲基丙烯酸與丙烯酸制得預(yù)乳化液二，預(yù)乳化液一滴加完并保溫反應(yīng)完后，往反應(yīng)釜二中滴加預(yù)乳化液二，滴加時(shí) 間5小時(shí)，反應(yīng)溫度78～82℃，滴加預(yù)乳化液二的過(guò)程中，每隔30分鐘滴加過(guò)硫酸銨水溶液總量的4％，共加入總量的50％；
4)滴加完預(yù)乳化液二后，保溫反應(yīng)1.5小時(shí)，保溫溫度：80～82℃，保溫的過(guò)程中加入剩余的過(guò)硫酸銨水溶液，保溫完后降至45℃以下即完成乳狀液的制備；
乳狀液制備完后，將乳狀液與增粘樹脂混合。
實(shí)施例三中，增粘樹脂采用松香樹脂。
實(shí)施例三的過(guò)硫酸銨水溶液中，過(guò)硫酸銨與水的配比為過(guò)硫酸銨：水＝22：1
為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，將實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三與現(xiàn)有市面上的溶劑型膠粘劑及水性膠粘劑的效果進(jìn)行對(duì)比，效果對(duì)比如表1所示：
表1中第三列聚烯烴材料粘接強(qiáng)度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)條件為：用拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試將粘接在一起的聚烯烴材料拉離所需施加的力的強(qiáng)度。
表1中第四列成膜后的透明度測(cè)試設(shè)備采用分光光度計(jì)。
表1中第五列耐寒性能為膠液固化后適應(yīng)的溫度下限范圍值。
表1中第六列彈性/韌性測(cè)試的實(shí)驗(yàn)條件為：用拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試膠粘劑成膜后的拉伸變形、斷裂范圍。
表1中第七列耐水性的測(cè)試條件為：用沸水蒸煮。
表1
從表1可以看出，本發(fā)明的水性環(huán)保萬(wàn)能膠在揮發(fā)物、聚烯烴材料粘接強(qiáng)度、成膜后的透明度、耐寒性能、彈性/韌性、耐水性方面的綜合性能比市面上的溶劑型及水性膠粘劑均要好，因此，相對(duì)于現(xiàn)有的膠粘劑，本發(fā)明有明顯的改進(jìn)效果。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。