一种软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂，其特征在于，其成分及重量百分含量为：水性紫外光固化树脂为32～58％，去离子水36～55％，水性润湿剂为1.2～2.8％，水性消泡剂为0.5～1.4％，水性流平剂为1～3％，增稠剂为0.3～0.8％，光引发剂为3～5％。本发明的胶粘剂能快速固化、不须熟化，满足了快速流水线涂装的要求，具有快速、节能的优点，并且不含有毒有害物质，是一种绿色环保型水性胶粘剂。

说明书

技术领域

本发明涉及用于软包装复合膜的一种紫外光固化水性胶粘剂及其制备方 法。

技术背景

目前，市售的软包装复合膜胶粘剂大多为溶剂型聚氨酯双组份胶粘剂，一 种组分为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚氨酯多元醇，另一组分为多异氰酸酯组 分。相关的技术内容在专利ZL00105757.X、ZL00103599.1、ZL200410067662.7、 ZL200410067663.1、ZL 200410034033.4、00127498.8、200710045202.8、 200910119518.6、200910037754.3中予以了报道。为了适应环保的要求，水性聚 氨酯胶粘剂目前也受到了广泛的关注，例如有很多专利报道以水性聚氨酯分散 体为水性树脂，以氨基树脂、水溶性多异氰酸酯或氮丙啶为交联剂，相关的技 术在专利ZL 200710019459.6、ZL 200710027311.7、200710032429.9、 200810242789.6、US 5861470给予了报道。有关胶粘剂已有技术无论是溶剂型 还是水性体系，漆膜中残留的交联剂组份均会对包装薄膜带来一定的毒性，尤 其是食品包装行业，对这些交联剂残余量要求更为严格。无交联剂的紫外光固 化胶粘剂无疑是该领域一个重要的发展趋势。

专利97105862.8、200810198969.9通过环氧丙烯酸酯、聚醚性聚氨酯丙烯 酸酯为成膜树脂制备了溶剂型光固化胶粘剂。专利200710031836.8报道了一种 紫外光-厌氧双重固化胶粘剂，紫外光固化交联后，使胶粘剂具有初步粘结强度， 紫外光撤离后，继续进行厌氧交联固化，进一步提高了胶粘剂强度。然而，紫 外光固化胶粘剂的相关报道中，均使用了大量的丙烯酸酯类单体稀释剂，使用 过程中不仅会对操纵人员身体带来一定的危害，而且残留的未完全固化的成分， 还会对薄膜带来一定的毒性。环保型水性光固化胶粘剂目前尚无有关报道。

发明内容

针对目前胶粘剂领域已有技术遇到的问题，本发明提供了一种用于软包装 复合膜紫外光固化水性胶粘剂及其制备方法，通过环氧树脂改性聚酯型聚氨酯 丙烯酸酯水性树脂为胶粘剂的主要树脂。

本发明的技术方案如下所述：一种软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂，其 成分及重量百分含量为：水性紫外光固化树脂为32％～58％，去离子水36％～55％， 水性润湿剂为1.2％～2.8％，水性消泡剂为0.5％～1.4％，水性流平剂为1％～3％， 增稠剂为0.3％～0.8％，光引发剂为3％～5％。

所述的水性紫外光固化树脂为聚氨酯丙烯酸酯，水性润湿剂为聚醚改性聚 二甲基硅氧烷型润湿剂，水性消泡剂选自有机硅型消泡剂，水性流平剂选自离 子型丙烯酸共聚体以及聚醚改性聚二甲基硅氧烷型流平剂，增稠剂为聚氨酯类 增稠剂，光引发剂选自α-羟基酮类或酰基磷氧化物自由基型光引发剂中的一种 或多种混合物，抗氧剂选自酚类抗氧剂，中和剂选自胺类中和剂。

所述水性紫外光固化树脂为内交联型、主链结构中含有环氧树脂基团的聚 氨酯丙烯酸酯。

特别地，所述的水性紫外光固化树脂的制备方法为，

(1)、将998～3012份聚酯二元醇、68～303份环氧树脂、39～73份松香顺丁 烯二酸酐、250～351份三元羧酸、202～237份亲水二元醇、0.5～1.1份氯化亚锡、 1.3～3.2份抗氧剂加入到装有分水器、冷凝器的四口瓶中，升温到150-170℃， 反应1.5-4.5小时，然后以0.3-0.8℃/min的升温速度升温到200-220℃，继 续反应2.5-3.5小时，然后真空泵减压，真空度为0.08～0.1MPa，继续反应 1.5-2.5小时，撤去真空泵，冷却到室温，备用；

(2)、往(1)的产物中加入0.5～1.6份二月桂酸二丁基锡、39～71份三羟甲 基丙烷以及645～1150份丁酮，温度控制在70-80℃，再加入313～400份二异氰 酸酯，反应2.5-3.5小时，然后，升温到80-90℃，加入140～358份羟基丙烯酸 酯，反应1.5-2.5小时，降温到40-50℃，加入88～122份中和剂，搅拌10min， 最后，加入1612～3680份去离子水，搅拌30min，减压除去丁酮，得到水性紫外 光固化树脂。

优选地，所述聚酯二元醇选自数均分子量为1000～3000道尔顿的聚己二酸丁 二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸-1，6-己二醇酯二醇 中的一种或多种混合物。

优选地，所述环氧树脂选自E51、E44、E20中的一种或多种混合物。

优选地，所述三元羧酸选自柠檬酸或2-膦基丁烷-1，2，4-三羧酸。

优选地，所述的亲水二元醇选自二羟基甲基丙酸或二羟甲基丁酸。

优选地，所述的二异氰酸酯选自1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、 甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种混合物。

优选地，所述的羟基丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙 烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯中的一种或多种混 合物。

优选地，所述的抗氧剂选自Irgampx1076、Irganox1010中的一种。

优选地，所述的中和剂选自三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-1-丙醇中 的一种。

本发明还公开了上述软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂的制备方法，其 方法为：按配比称取水性紫外光固化树脂、去离子水、水性润湿剂、水性消泡 剂、水性流平剂、增稠剂和光引发剂，将上述材料加入到高速搅拌机中，以 1100rpm-1300rpm转速搅拌15-45min，得到紫外光固化水性胶粘剂。

本发明的有益效果在于：(1)该紫外光固化水性胶粘剂不含有交联剂，具有无 毒、不污染环境的优点，更为重要的是能快速固化、不须熟化，可以满足快速 流水线涂装的需求，具有快速、节能的优点，(2)本发明充分考虑了复合薄膜 对水性胶粘剂的要求，采用了内交联型，主链结构中含有环氧树脂基团的聚酯 型聚氨酯丙烯酸水性树脂为主体树脂，提高了粘结强度，复合薄膜的T剥离强 度达到了2～4N/15mm，达到了干式复合薄膜的工业要求。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1水性紫外光固化树脂S1～S5制备

按照表1中的S1～S5配方，将聚酯二元醇、环氧树脂、松香顺丁烯二酸酐、 三元羧酸、亲水二元醇、氯化亚锡、抗氧剂加入到有分水器、冷凝器中，升温 到(160±10)℃，反应2小时，然后以10℃/20min升温速度升温到(210± 10)℃，继续反应3小时，然后真空泵减压，真空度为0.08～0.1MPa，继续反应 2小时，撤去真空泵，冷却到75±5℃，加入二月桂酸二丁基锡、三羟甲基丙烷 以及丁酮，然后加入313～400份二异氰酸酯，反应3小时，然后，升温到85±5℃， 加入羟基丙烯酸酯，反应2小时，降温到45±5℃，加入中和剂，搅拌10min， 最后，加入去离子水，搅拌30min，减压除去丁酮，得到水性紫外光固化树脂。

表1水性紫外光固化树脂配方

实施例2软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂制备

将32份的水性紫外光固化树脂S1、36份去离子水、1.2份水性润湿剂 BYK-307、0.5份水性消泡剂BYK-020、1份水性流平剂BYK-381、0.3份增稠 剂RM-8W、3份光引发剂Irfacure184加入到高速搅拌机中，以1300rpm转速 搅拌30min，得到紫外光固化水性胶粘剂。将水性胶粘剂均匀地涂在双向拉伸 聚丙烯(BOPP)薄膜上，在80℃下烘干水分，立即贴合制备复合薄膜，在3KW 一盏紫外灯下，以35M/min的速度进行光固化，然后测量其T剥离强度为 4N/15mm。

实施例3：软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂制备

将46份水性紫外光固化树脂S2、42份去离子水、1.8份水性润湿剂 BYK-377、1.2份水性消泡剂BYK-1730、1.8份水性流平剂BYK-345、0.5份增 稠剂TT-615、4份光引发剂Darocure 1173加入到高速搅拌机中，以1100rpm 转速搅拌30min，得到紫外光固化水性胶粘剂。将水性胶粘剂均匀地涂在聚乙 烯(PE)薄膜上，在80℃下烘干水分，立即贴合制备复合薄膜，在3KW一盏 紫外灯下，以35M/min的速度进行光固化，然后测量其T剥离强度为2.8N/15mm。

实施例4软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂制备

将58份水性紫外光固化树脂S3、55份去离子水、1.8份水性润湿剂 BYK-333、1份水性润湿剂BYK-307、1.4份水性消泡剂BYK-019、3份水性流 平剂BYK-345、0.8份增稠剂TT-615、5份光引发剂Irfacure 2959加入到高速搅 拌机中，以1200rpm转速搅拌30min，得到紫外光固化水性胶粘剂。将水性胶 粘剂均匀地涂在聚丙烯(PP)薄膜上，在80℃下烘干水分，立即贴合制备复合 薄膜，在3KW一盏紫外灯下，以35M/min的速度进行光固化，然后测量其T 剥离强度为2N/15mm。

实施例5软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂制备

将55份水性紫外光固化树脂S4、38份去离子水、1.6份水性润湿剂 BYK-UV3530、0.7份水性消泡剂BYK-020、2.3份水性流平剂BYK-381、0.5份 增稠剂RM-8W、4.5份光引发剂Irfacure 819加入到高速搅拌机中，以1250rpm 转速搅拌30min，得到紫外光固化水性胶粘剂。将水性胶粘剂均匀地涂在聚酯 (PET)薄膜上，在80℃下烘干水分，立即贴合制备复合薄膜，在3KW一盏紫 外灯下，以35M/min的速度进行光固化，然后测量其T剥离强度为3N/15mm。

实施例6软包装复合膜紫外光固化水性胶粘剂制备

将57份水性紫外光固化树脂S5、45份去离子水、2.6份水性润湿剂 BYK-307、1.3份水性消泡剂BYK-019、2.8份水性流平剂BYK-381、0.7份增稠 剂RM-2020、5份光引发剂Irfacure184加入到高速搅拌机中，以1150rpm转速 搅拌30min，得到紫外光固化水性胶粘剂。将水性胶粘剂均匀地涂在流延聚丙烯 薄膜(CPP)薄膜上，在80℃下烘干水分，立即贴合制得复合薄膜，在3KW一 盏紫外灯下，以35M/min的速度进行光固化，然后测量其T剥离强度3.2N/15mm。

上述实施例1中的抗氧剂选自酚类抗氧剂，Irganox1010、Irgampx1076为瑞 士汽巴公司抗氧剂。上述实施例2-6中的水性润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷 型润湿剂，水性BYK-307、BYK-377、BYK-333、BYK-UV3530为BYK公司生 产的水性润湿剂，水性消泡剂选自有机硅型消泡剂，BYK-020、BYK-1730、 BYK-019、BYK-020为BYK公司生产的消泡剂，水性流平剂选自离子型丙烯 酸共聚体和聚醚改性聚二甲基硅氧烷型流平剂，BYK-381、BYK-381、 BYK-345、BYK-381为BYK公司生产的流平剂，增稠剂为聚氨酯类增稠剂， RM-2020、RM-8W、TT-615，是美国罗门哈斯公司生产的增稠剂光引发剂选 自α-羟基酮类或酰基磷氧化物自由基型光引发剂中的一种或多种混合物， Irfacure184、Darocure 1173、Irfacure 2959、Irfacure 819是瑞士汽巴公司生产 的光引发剂。

综上所述，但本发明并不局限于上述实施方式，本领域一般技术人员在本发明 所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本发明的保护范围之内。