專利名稱：一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一次性可降解餐具技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的配方和合成方法。
背景技術(shù)：
目前一次性餐具的使用比較廣泛，由此而帶來的“白色污染”給環(huán)境造成的危害越來越嚴(yán)重，已引起世界各國的重視，很多國家已限制一次性泡沫塑料餐具，開發(fā)一次性全全降解餐具已是當(dāng)務(wù)之急，淀粉、植物纖維素是可生物全降解材料，但由其制備的一次性發(fā)泡餐具具有脆性大，抗沖擊性差等缺點(diǎn)，另外考慮到和物料的混合性以乳液的形式添加到物料中，為此研制開發(fā)出成本較低的、綜合性能優(yōu)異的適合于一次性全降解餐具的乳液內(nèi)施膠有重要意義。中國目前沒有一次性全降解發(fā)泡餐具用水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液及其制備方法的有關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為一次性全降解發(fā)泡餐具提供了一種增韌、抗沖擊、可生物降解的水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液。
本發(fā)明的目的還在于提供所述一次性全降解發(fā)泡餐具用水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液的制備方法。
本發(fā)明采用種子乳液聚合工藝，選用具有特殊結(jié)構(gòu)的乳化劑體系，采用能自交聯(lián)的丙烯酸酯單體制備一次性全降解發(fā)泡餐具用水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液。
本發(fā)明一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液，其丙烯酸酯單體組成為
——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的20～50％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)為1～10，用量為單體總質(zhì)量的35～40％；——丙烯酸羥烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的1～3％——烷基丙烯酸，烷基碳原子數(shù)1～5，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能單體，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量為單體總質(zhì)量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、其中的一種或兩種以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯其中一種或兩種以上的混合物；所述的丙烯酸羥基酯是丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-6-羥基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯其中一種或兩種以上混合物；所述的烷基丙烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸或其混合；所述乙烯基芳香族化合物為苯乙烯、α-甲基苯乙烯其中一種或兩種混合物；所述其他功能丙烯酸單體為甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羥甲基丙稀酰胺、N-羥甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯其中一種或兩種以上混合物；上述丙烯酸酯微乳液分子量為103～105，玻璃化溫度-10～55℃。
本發(fā)明一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，是采用直接引發(fā)劑，先制備種子乳液，再將單體混合后，采用連續(xù)滴加法在4.5～6個(gè)小時(shí)內(nèi)將單體混合液滴加到種子乳液中反應(yīng)。
一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，包括如下步驟(1)種子乳液制備在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液(濃度5～20％)，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，即得到種子乳液。
(2)一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備在75～95℃常壓下向種子乳液中緩慢加入丙烯酸單體混合液和剩余的引發(fā)劑溶液，3～5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫熟化0.5～2小時(shí)，待單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0％以上時(shí)，真空脫出未反應(yīng)單體，然后降溫，調(diào)節(jié)本品pH值為6～8，冷卻至室溫，過濾出料，制得一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液。
所述乳化劑為陰離子表面活性劑，所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基二苯醚磺酸二鈉鹽、乙氧基磺基琥珀酸二鈉、乙烯基磺酸鈉其中一種或一種以上混合物。
所述引發(fā)劑是過硫酸鹽，或氧化還原體系如亞硫酸氫鈉-過硫酸銨、過氧化氫-氯化亞鐵、過硫酸鉀-氯化亞鐵。
所述的緩沖劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉等。
在乳液聚合過程中，采用單體饑餓加料方式，能保證乳液聚合穩(wěn)定性和有效控制乳液粒徑大?。槐景l(fā)明采用可交聯(lián)丙烯酸酯單體，在乳液使用過程中，形成立體空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物結(jié)構(gòu)；因此本發(fā)明的丙烯酸乳液在一定溫度下能自交聯(lián)，機(jī)械強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的增韌、抗沖擊、可生物降解性。
對(duì)本發(fā)明制備的乳液性能可有如下方法表征；力學(xué)性能采用電子拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試；乳液聚合物結(jié)構(gòu)用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)測(cè)定；乳液玻璃化溫度用差示掃描熱量?jī)x(DSC)測(cè)定、最低成膜溫度用最低成膜溫度儀測(cè)定。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液，丙烯酸酯單體組成為甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、含有的乙烯基烷氧基硅烷，其組分配方如表1表1丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，乳化劑為陰離子表面活性劑，其中陰離子表面活性劑具有較長(zhǎng)的憎水烷基鏈，乳化劑用量為單體總質(zhì)量的5.0％以下，引發(fā)劑的用量為單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2％以下，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度300cps，pH＝7.0，固體含量40％。
實(shí)施例2，一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液，丙烯酸酯單體組成為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸、甲基丙烯酸-3-羥基乙酯、甲基丙烯酰胺，其組分配方如表2表2水性丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度400cps，pH＝7.0，固體含量40％。
實(shí)施例3，一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液，丙烯酸酯單體組成為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酰胺等單體組分配方如表3表3水性丙烯酸乳液配方

在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，再滴加剩下的單體和引發(fā)劑水溶液，3～5小時(shí)滴完，繼續(xù)保溫1.0小時(shí)，真空脫除未反應(yīng)的單體，冷卻降溫，調(diào)節(jié)pH值6～8，過濾出料，即得所需丙烯酸乳液。
制備出的丙烯酸乳液粘度400cps，pH＝7.0，固體含量40％。
權(quán)利要求
1.一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液，其特征是其丙烯酸酯單體組成為——丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的20～50％；——甲基丙烯酸烷基酯，烷基碳原子數(shù)為1～10，用量為單體總質(zhì)量的35～40％；——丙烯酸羥烷基酯，烷基碳原子數(shù)1～10，用量為單體總質(zhì)量的1～3％；——烷基丙烯酸，烷基碳原子數(shù)1～5，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——其他丙烯酸酯功能單體，用量為單體總質(zhì)量的1～5％；——乙烯基芳香化合物，用量為單體總質(zhì)量的10～45％；所述的丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯其中的一種或兩種以上的混合物；所述的甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯其中一種或兩種以上的混合物；所述的丙烯酸羥基酯是丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-3-羥基丙酯、丙烯酸-6-羥基己酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、其中一種或兩種以上混合物；所述的烷基丙烯酸為丙烯酸、甲基丙烯酸或其混合；所述乙烯基芳香族化合物為苯乙烯、α-甲基苯乙烯其中一種或兩種混合物；所述其他功能丙烯酸酯單體為甲基丙烯酸特丁胺基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、N-羥甲基丙稀酰胺、N-羥甲基甲基丙稀酰胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯其中一種或兩種以上混合物；上述丙烯酸酯微乳液分子量為103～105，玻璃化溫度-10～55℃。
2.一種權(quán)利要求1所述的一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征是采用半連續(xù)饑餓加料工藝，采用直接引發(fā)劑，先制備種子乳液，再將單體混合后，采用連續(xù)滴加法在4.5～6個(gè)小時(shí)內(nèi)將單體混合液滴加到種子乳液中反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)種子乳液制備在反應(yīng)釜中先加入去離子水，攪拌升溫至50～60℃，加入乳化劑、緩沖劑和引發(fā)劑，再加入預(yù)先配制好的丙烯酸酯單體混合液，混合液濃度5～20％，再逐漸升溫至70～90℃發(fā)生種子反應(yīng)，保持反應(yīng)10～30min，即得到種子乳液；(2)水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液的制備在75～95℃常壓下向種子乳液中緩慢加入丙烯酸單體混合液和剩余的引發(fā)劑溶液，3～5小時(shí)內(nèi)滴完，保溫熟化0.5～2小時(shí)，待單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0％以上時(shí)，真空脫出未反應(yīng)單體，然后降溫，調(diào)節(jié)本品pH值為6～8，冷卻至室溫，過濾出料，制得一次性全降解餐具用水性丙烯酸酯內(nèi)施膠乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征在于所述乳化劑為陰離子表面活性劑，所述陰離子表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基二苯醚磺酸二鈉鹽、乙氧基磺基琥珀酸二鈉、乙烯基磺酸鈉、烷基酰氨基乙烯基磺酸鈉中的一種或兩種以上混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性可生物發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑是過硫酸鹽或氧化還原體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一次性可生物發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征是所述的氧化還原體系是亞硫酸氫鈉—過硫酸銨、過氧化氫—氯化亞鐵、過硫酸鉀—氯化亞鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液的制備方法，其特征在于所述的緩沖劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一次性全降解發(fā)泡餐具內(nèi)施膠乳液及其制備方法，解決了一次性全降解用水性丙烯酸酯發(fā)泡餐具的韌性、抗沖擊性、強(qiáng)度等問題，所得水性乳液乳膠粒徑均勻、粘度低和穩(wěn)定性高，成膜柔韌性高，本發(fā)明的乳液易于與餐具原材料混合均勻，賦予產(chǎn)品較高的韌性和強(qiáng)度、可生物降解、具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，該制備方法步驟簡(jiǎn)單、易于操作、便于推廣，既有經(jīng)濟(jì)效益，更有社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C08F2/12GK1760220SQ20051010421
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者郈秀菊, 李俊起, 王傳棟, 王勤, 劉陽 申請(qǐng)人:山東九發(fā)集團(tuán)公司