專利名稱：：適用于軟聚氯乙烯壓敏膠粘帶的水性底膠及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新的水性底膠(亦稱水性底涂劑)及其制造方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種在制作軟聚氯乙烯(SPVC)壓敏膠粘帶時(shí)能均勻地涂布在SPVC薄膜基材上并使隨后涂布上去的壓敏膠層與基材之間產(chǎn)生更強(qiáng)粘合力的水性底膠及其制造方法。
背景技術(shù)：
：以軟聚氯乙烯(SPVC)薄膜為基材的壓敏膠粘帶具有優(yōu)良的機(jī)械性能(尤其是柔韌性和拉伸性)、阻燃性能、電絕緣性能、耐熱變形性能和加工應(yīng)用性能等，因而在汽車、機(jī)械制造、儀器儀表和家電等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于各種電氣元件和電線的絕緣包覆和捆扎。此外，SPVC壓敏膠粘帶還廣泛應(yīng)用于標(biāo)簽、廣告貼和保護(hù)等領(lǐng)域。SPVC壓敏膠粘帶是壓敏膠粘帶制品中較大的一類。目前，工業(yè)上SPVC膠粘帶制品大都是用溶劑型橡膠壓敏膠粘劑涂布于軟聚氯乙烯薄膜基材上經(jīng)烘干、成巻并分切制成的。為了提高壓敏膠與基材之間的粘合力(這種粘合力被稱為粘基力)、改善膠粘帶的壓敏粘合性能，幾乎所有的SPVC膠粘帶制品都采用在涂布?jí)好裟z之前先在SPVC基材上均勻地涂布一層特制的底膠(亦稱底涂劑)的生產(chǎn)工藝。將該底膠固化后可在SPVC基材表面獲得一層特殊的底涂層，以改善基材的表面性能，提升壓敏膠與基材的粘基力。目前，工業(yè)生產(chǎn)上使用于SPVC基材表面的底膠都是屬于溶劑型的不是特制的橡膠在有機(jī)溶劑中的溶液，就是通過在有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)制得的特種烯類聚合物溶液。由于基材的底涂層通常都很薄(干膠層厚度在0.53.0um)，要獲得均勻的涂層，底膠溶液的粘度必須很小，因而其固體含量一般都很低。所以，工業(yè)上目前使用于SPVC基材的底膠中都含有大量(高達(dá)90%)的有機(jī)溶劑(一般為甲苯、已烷等)。在底膠的生產(chǎn)、涂布和干燥(固化)過程中這些有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，不僅造成資源浪費(fèi)，更會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且極微量的有機(jī)溶劑會(huì)很難避免地殘留在膠粘帶制品的膠層中，在膠粘帶使用過程中還會(huì)緩慢釋放出來從而污染使用環(huán)境。因此，工業(yè)生產(chǎn)上極待用一種沒有或很少有環(huán)境污染的底膠，替代目前普遍使用但環(huán)境污染嚴(yán)重的溶劑型底膠來制造SPVC壓敏膠粘帶。既能滿足環(huán)保要求，又能降低生產(chǎn)成本。聚合物的乳液或水溶液以水為介質(zhì)，在加工和使用過程中沒有或很少有環(huán)境污染發(fā)生。因此，以水為介質(zhì)的水性底膠應(yīng)該是溶劑型底膠的很好替代品。然而，聚合物乳液或水溶液一般都具有較高的表面張力，在SPVC基材表面的潤濕性較差，用一般的涂布設(shè)備和涂布方法很難得到質(zhì)量較高的均勻涂層，尤其是干膠層厚度小于3.0um的很薄的底涂層。這就是為什么工業(yè)上在制造SPVC壓敏膠粘帶時(shí)至今還只能采用環(huán)境污染嚴(yán)重的溶劑型底膠的主要原因
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種新的水性底膠及其制造方法。這種水性底膠對(duì)SPVC基材表面具有很好的潤濕性，能夠用一般的涂布設(shè)備和涂布方法將其涂布于SPVC基材表面并獲得很薄(干膠層小于3.0um)的質(zhì)量較高的均勻底涂層。該底涂層像溶劑型底涂層一樣，可以提高壓敏膠與SPVC基材之間的粘合力(粘基力)，改善SPVC壓敏膠粘帶的壓敏粘合性能。也就是說，本發(fā)明提供了一種新的沒有或很少有環(huán)境污染的水性底膠，完全能夠在軟聚氯乙烯(SPVC)壓敏膠粘帶的工業(yè)制造中用以替代目前普遍使用的環(huán)境污染嚴(yán)重的溶劑型底膠，在現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備上制造出各種合格的SPVC壓敏膠粘帶制品。本發(fā)明涉及的這種新的水性底膠，由一種專門合成的烯類共聚物乳液與一種或幾種橡膠膠乳和包括潤濕劑在內(nèi)的多種助劑按一定比例共混配制而成。其中，各組分(按各自的固體重量計(jì)算)所占的比例為烯類單體共聚物乳液占10—80(wt.)%，最佳為30—65(wt.)%，橡膠膠乳占10—70(wt.)%，最佳為23—54(wt.)%，助劑占10—20(wt.)%，最佳為12—16(wt.)%。水性底膠中的烯類單體共聚物乳液由苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈等硬單體，和丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、順丁烯二酸二丁酯、順丁烯二酸二異辛酯等軟單體，以及甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、馬來酸酐等功能單體，以去離子水為介質(zhì)，采用工業(yè)上常用的半連續(xù)乳液聚合工藝進(jìn)行乳液共聚合制得。烯類單體的配方以所得乳液共聚物的玻璃化溫度(Tg)在-10+40'C為好，在+525。C為最好。這種有較高Tg且分子極性較大的烯類共聚物組分，不僅為本發(fā)明的水性底膠貢獻(xiàn)了較大的內(nèi)聚強(qiáng)度，而且在底膠的涂布和干燥過程中能夠更多的附著在分子極性較大的軟聚氯乙烯基材表面(因?yàn)橄╊惞簿畚飿O性分子與基材PVC極性分子之間有較大的親和力)，從而使底膠與基材的粘合力提高，而且芳秀族烯類，體的加入改善了底膠勺SPVC膜'I'的增塑劑的相溶性，避免了增塑劑的遷移對(duì)而膠性能的影響。水性底膠中的橡膠膠乳有市售的丁苯橡膠膠乳、天然橡膠膠乳、丁腈橡膠膠乳、氯丁橡膠膠乳以及它們的改性膠乳。這些具有較小分子極性的橡膠或改性橡膠組分，不僅為本發(fā)明的水性底膠提供了柔韌性，而且在底膠的涂布和干燥過程中能夠更多地離開分子極性較大的軟聚氯乙烯基材表面而分布在底膠的表面層(因?yàn)闃O性較小的橡膠分子與極性較大的PVC分子之間的親和力較小)，使涂有底膠的PVC基材表面具有較多的非極性特征，從而使涂在上面的非極性特征較多的橡膠壓敏膠與基材表面有較好的親和性并產(chǎn)生較大的粘合力。這就是為什么這種水性底膠也能像目前生產(chǎn)上普遍使用的溶劑型底膠一樣，顯著地提高SPVC壓敏膠粘帶的壓敏粘合性能尤其是壓敏膠的粘基力的主要原因。水性底膠中的助劑由潤濕劑、消泡劑、填料或顏料等數(shù)種。加入助劑主要是為了獲得好的涂布性能。潤濕劑是最重要的助劑，其主要作用是降低水性底膠的表面張力，改善水性底膠在SPVC基材表面的潤濕能力和涂布性能。本發(fā)明采用了高效潤濕劑，而且用量比普通聚合物乳液中常用量多；此外，本發(fā)明還采用了幾種潤濕劑混合使用。這樣就可以保證水性底膠即使采用一般的涂布設(shè)備和涂布方法，也能夠獲得足夠薄(干膠層厚度小于3um)且質(zhì)量較好的均勻涂層。本發(fā)明采用的潤濕劑都是一些起泡性相當(dāng)?shù)偷母咝П砻婊钚詣?，主要有磺酸基琥珀酸酯的鈉鹽(如北京德成工貿(mào)有限公司的RX-Ol、RhodiaCo.的ABO等)、垸基磺酸鈉(如BayerAG的K30)、脂肪酸縮合產(chǎn)物的鈉鹽(如LumitenCo.的I-AFK)以及1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、丙三醇等多元醇和乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、己醇、環(huán)己醇等。潤濕劑的用量為助劑總量的30-80(wt.)%，最佳用量為助劑總量的45-60(wt.)%。消泡劑的作用是防止水性底膠在配制過程中因攪拌或在使用(涂布)過程中因涂膠輥的滾動(dòng)而可能產(chǎn)生的氣泡，使生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行。本發(fā)明采用的消泡劑有硅型和非硅型消泡劑，用量為助劑總量的5-20(wt.)%。在水性底膠中加入少量填料和顏料的主要目的是為了著色以標(biāo)記各種產(chǎn)品，其次是為了降低成本。本發(fā)明采用下述一些常用的無機(jī)填料和顏料之一種或兩種二氧化鈦(鈦白粉)、氧化鋅、輕質(zhì)碳酸鈣、氧化鐵、碳黑等，用量為助劑總量的0-65(wt.)%。本發(fā)明所述的水性底膠的制造方法包括下述兩個(gè)具體步驟(a)采用工業(yè)上常用的半連續(xù)乳液聚合工藝合成水性底膠的主要成分--種烯類共聚物乳液；(b)按配方比例將一種或幾種市售的橡膠膠乳以及數(shù)種助劑加入到上述烯類共聚物乳液中，共混配制成所需要的水性底膠。具體實(shí)施方法下面敘述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1烯類共聚物乳液的合成1.將苯乙烯(St.)40Kg，丙烯酸丁酯(BA)10Kg，丙烯酸異辛酯(2-EHA)40Kg，甲基丙烯酸甲酯(MMA)30Kg，丙烯酸(AA)1.5Kg和甲基丙烯酸(MAA)1.5Kg等烯類單體的混合物在攪拌下加入到溶解有適量緩沖劑碳酸氫鈉和乳化劑Co-436(一種RhodiaInc.的產(chǎn)品)的80Kg去離子水中，制得預(yù)乳化液。2.在500L反應(yīng)釜中加入去離子水80Kg、碳酸氫鈉2.0Kg和Co-4360.8Kg，不斷攪拌下加熱升溫。待溫度升到78"C后加入引發(fā)劑過硫酸銨0.45Kg的水溶液。然后維持溫度在82-84'C勻速加入上述烯類單體的預(yù)乳化液，4h內(nèi)加完。3.維持在83-85°。繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，冷卻后過濾出料，即得可用于進(jìn)一步配制水性底膠的烯類共聚物乳液，其固含量為30-33(wt.)%。水性底膠的配制在常溫不斷攪拌下，將市售的潤濕劑RX-012.2Kg和1，2-丙二醇6.5Kg、消泡劑DF8690.5Kg和輕質(zhì)碳酸鈣8.OKg等助劑依次加入到上述制得的烯類共聚物乳液156Kg中，攪拌均勻后再加入市售的天然橡膠膠乳(固含量為50(wt.)%)72Kg，攪拌均勻后用去離子水稀釋至固含量30(wt.)%，即得所需之水性底膠。水性底膠的應(yīng)用及其效果用目前的SPVC壓敏膠粘帶生產(chǎn)線上用以涂布溶劑型底膠的涂布設(shè)備和涂布方法，將上述所得之水性底膠涂布于0.15mm厚的SPVC薄膜基材上，烘干后(干膠層厚度為2um)觀察底膠膠層的涂布質(zhì)量并立即涂上溶劑型橡膠壓敏膠(干膠層總厚度為20um)，制成壓敏膠粘帶成品巻。在70'C環(huán)境中熟化8h后測(cè)試膠粘帶的各種性能按中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2792-1998測(cè)試膠粘帶的180°剝離強(qiáng)度；按中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4852-1984測(cè)試膠粘帶的初粘性能；按中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4850-1984測(cè)試膠粘帶的低速解巻強(qiáng)度；按中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8451-1998測(cè)試膠粘帶的持粘性能。上述壓敏膠粘帶制品的性能測(cè)試結(jié)果列于表l。實(shí)施例2在烯類共聚物乳液的合成中，烯類單體混合物的配方為麗A48Kg，乙酸乙烯酯(VAc)20Kg，BA32Kg，2-EHA18Kg，丙烯酸羥乙酯(HEA)3.OKg和丙烯酸(AA)2.0Kg。其余皆同實(shí)施例l。在水性底膠的配制中，采用市售的天然橡膠膠乳(固含量50wt^)48Kg和市售的丁苯橡膠膠乳(固含量為50(wt.)%)25Kg，其余皆同實(shí)施例1。用實(shí)施例1所述的方法制成SPVC電氣壓敏膠粘帶成品巻。進(jìn)一步再用實(shí)施例1所述之方法和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試該壓敏膠粘帶制品的各種性能，測(cè)試結(jié)果列于表l。比較例1用實(shí)施例1所述之設(shè)備和方法，將本公司生產(chǎn)中常用的溶劑型底膠(底膠951，固含量10%)涂布于相同的SPVC薄膜基材上，烘干后(千膠層總厚度20um)制成壓敏膠粘帶成品巻。用實(shí)施例l所述之方法和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其各種性能，結(jié)果也列于表l。比較例2在水性底膠配制中采用潤濕劑RX-Oll.OKg和1，2-丙二醇1.5Kg，其余皆間實(shí)施例l。觀察水性底膠的涂布質(zhì)量并測(cè)試所制得的SPVC壓敏膠粘帶的各種性能，結(jié)果也列于表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注1)采用括涂涂布方式，底膠在SPVC基材上涂布后涂層均勻平整，無'開花'、氣泡、魚眼等缺陷者為"好"；涂層有明顯'開花'、氣泡、魚眼等缺陷者為"差"。2)膠粘帶對(duì)粘粘貼(即兩膠面相互粘貼)后快速拉開，重復(fù)三次后有少許脫膠現(xiàn)象；實(shí)施例l、2和比較例1無脫膠現(xiàn)象發(fā)生。權(quán)利要求1.一種在軟聚氯乙烯(SPVC)薄膜基材表面具有很好的潤濕性、能夠在現(xiàn)有的SPVC壓敏膠粘帶生產(chǎn)線上替代目前通用的溶劑型底膠的水性底膠及其制造方法，其特征在于由一種專門合成的烯類共聚物乳液、一種或幾種橡膠膠乳以及包括潤濕劑在內(nèi)的數(shù)種助劑按一定比例共混配制而成。2.如權(quán)利要求l所述的烯類共聚物乳液由苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈等硬單體和丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、順丁烯二酸二丁酯、順丁烯二酸二異辛酯等軟單體，以及甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、馬來酸酐等功能單體，以去離子水為介質(zhì)，采用半連續(xù)乳液聚合工藝進(jìn)行乳液共聚合制得；烯類單體的配方以所得乳液共聚物的玻璃化溫度(Tg)在一10+4(TC為好，在+525。C為最好；烯類共聚物乳液的用量范圍按固體重量計(jì)算為水性底膠的10—80(wt.)%，最佳為30—65(wt.)%。3.如權(quán)利要求1所述的橡膠膠乳有丁苯橡膠膠乳、天然橡膠膠乳、丁腈橡膠膠乳、氯丁膠乳以及它們的改性膠乳，其用量范圍按固體重量計(jì)算為水性底膠的10—70(wt.)%,最佳為23—54(wt.)%。4.如權(quán)利要求1所述的助劑有潤濕劑、消泡劑和填料等數(shù)種，其用量范圍按固體重量計(jì)算為水性底膠的10—20(wt.)%，最佳為12—16(wt.)%。5.如權(quán)利要求1所述的潤濕劑有磺酸基琥珀酸酯的鈉鹽、垸基磺酸鈉、酯肪酸縮合產(chǎn)物的鈉鹽、1,2—丙二醇、1,3—丙二醇、1,2—丁二醇、丙三醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、已醇、環(huán)已醇等，潤濕劑的用量范圍為助劑總量的30—80(wt.)%，最佳為助劑總量的45—60(wt.)%。全文摘要本發(fā)明涉及一種新的水性底膠，這種水性底膠在軟聚氯乙烯(SPVC)薄膜基材上有很好的潤濕能力和涂布性能、能夠在現(xiàn)行的涂布機(jī)生產(chǎn)線上用以替代溶劑型底膠制造SPVC壓敏膠粘帶。這種水性底膠由一種專門合成的烯類共聚物乳液與一種或幾種橡膠膠乳和包括潤濕劑在內(nèi)的多種助劑按一定比例共混配制而成。文檔編號(hào)C09J7/02GK101376796SQ200810212268公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年9月8日優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日發(fā)明者曾憲家,楊玉昆,鳳王,王林青,金春明申請(qǐng)人:河北華夏實(shí)業(yè)有限公司