本發(fā)明涉及壓敏膠，具體為一種高生物碳含量生物基水性壓敏膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、大多數(shù)商業(yè)壓敏膠的原材料均來(lái)自石油或是化石資源，然而隨著可持續(xù)發(fā)展需求的提高，使用天然可再生資源作為原材料的生物基壓敏膠逐漸引起業(yè)內(nèi)研究人員的關(guān)注。

2、溶劑型壓敏膠在生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的有機(jī)溶劑，如乙酸乙酯，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。環(huán)保的水性膠粘劑以水取代有機(jī)溶劑，已經(jīng)成為膠粘劑領(lǐng)域的一大發(fā)展趨勢(shì)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，通常是利用諸如環(huán)氧大豆油或是棕櫚油等植物油作為可再生資源原料制備壓敏膠，如cn114958300a所公開(kāi)的生物基壓敏膠制作方法。但是仍然需要使用大量有機(jī)溶劑制備壓敏膠，不利于可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、市售壓敏膠主要為石油基溶劑型壓敏膠，不利于可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題而提供一種高生物碳含量生物基水性壓敏膠及其制備方法。本發(fā)明提供的水性壓敏膠具有高生物碳含量，且制備工藝中無(wú)需使用有機(jī)溶劑。最終制品對(duì)不同基材均具有良好的附著力，并且撕下后不易留下殘膠。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種高生物碳含量生物基水性壓敏膠的制備方法：

4、按重量份數(shù)計(jì)，主要包括如下制備原料：去離子水280-380份、碳酸氫鈉1-3份、乳化劑25-35份、軟單體s1?180-280份、硬單體s2?200-300份、功能單體5-12份、過(guò)硫酸鹽類引發(fā)劑5-12份和氮丙啶類交聯(lián)劑5-12份。

5、所述軟單體s1為丙烯酸正丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一種。

6、優(yōu)選所述硬單體s2衍生自一類含有四個(gè)碳原子的不飽和酸f。不飽和酸f可由木質(zhì)纖維束發(fā)酵生產(chǎn)，其可在濃硫酸催化下與生物丁醇發(fā)生酯化反應(yīng)，獲得硬單體s2。例如所述硬單體s2為富馬酸二丁酯；

7、所述功能單體為丙烯酸、4-羥基丁基丙烯酸酯中的至少一種；所述乳化劑為烷基硫酸鹽類陰離子表面活性劑a和聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑b；所述的氮丙啶類交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯]。

8、所述烷基硫酸鹽類陰離子表面活性劑a為十二烷基硫酸鈉；所述聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑b為op-10；所述過(guò)硫酸鹽類引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀。

9、進(jìn)一步地，所述方法包括以下步驟：

10、（a）配置單體預(yù)乳液：稱取去離子水、乳化劑，加入乳化釜中高速攪拌，先后緩慢（以4-6?ml/min的速度）加入軟硬單體和功能單體，攪拌均勻制得單體預(yù)乳化液。優(yōu)選地，所述單體預(yù)乳液中，軟單體與硬單體的質(zhì)量份數(shù)比范圍為1：1-1.7（例如，1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.7）；

11、優(yōu)選地，所述單體預(yù)乳液中，功能單體的質(zhì)量占比范圍為三種單體總質(zhì)量的2-4wt%（例如2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5?wt%或4?wt%）；

12、優(yōu)選地，所述單體預(yù)乳液中，去離子水的質(zhì)量占比為20-40?wt%（例如20wt%、25wt%、30wt%、35?wt%或40wt%）。

13、（b）稱取去離子水、乳化劑，加入反應(yīng)釜中攪拌并加熱至70-85°c，取總量3-6wt%的單體預(yù)乳化液加入反應(yīng)釜中，加入部分引發(fā)劑和去離子水（以0.7-1.1?ml/min的速度），聚合25-35分鐘。

14、優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜中加入的去離子水和乳化劑質(zhì)量比例范圍為28-45：1（例如28:1、30:1、35:1、40:1或45:1）；

15、優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜中加入的引發(fā)劑為總引發(fā)劑總質(zhì)量的30%~70%（例如，30%、35wt%、40wt%、50wt%、60wt%或70?wt%）；

16、優(yōu)選地，引發(fā)劑與乳化劑的質(zhì)量比例為0.2~0.8：1（例如0.2:1、0.3:1、0.5:1、0.7:1或0.8:1）；

17、（c）將剩余單體預(yù)乳化液（以0.7-1.1?ml/min的速度）和引發(fā)劑溶液（以0.05-0.08ml/min的速度）在3-4小時(shí)內(nèi)緩慢滴加至反應(yīng)釜中。

18、（d）反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)整ph值和黏度后，添加氮丙啶類交聯(lián)劑至乳液中，涂布和烘干制成水性壓敏膠。

19、作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述單體預(yù)乳液中，去離子水的質(zhì)量占比為20-35wt%，更優(yōu)選為23-27?wt%。

20、所述單體預(yù)乳化過(guò)程中，攪拌速度優(yōu)選為200-1000?rpm，更優(yōu)選為500-1000?rpm。

21、所述單體預(yù)乳液中，單體的加入順序應(yīng)按單體極性從弱到強(qiáng)依次緩慢添加。

22、所述單體預(yù)乳液中，兩種乳化劑的總量?jī)?yōu)選為單體的2.5-5?wt%，更優(yōu)選為4.5-4.8?wt%。

23、所述單體預(yù)乳化過(guò)程中，優(yōu)選的乳化溫度為25-50℃，更優(yōu)選為35-50℃。

24、所述單體預(yù)乳化過(guò)程中，優(yōu)選的乳化時(shí)長(zhǎng)為30?min-120?min，更優(yōu)選為60-90min。

25、所述反應(yīng)釜中添加的去離子水優(yōu)選為單體的25-40?wt%，更優(yōu)選為30-35?wt%。

26、所述反應(yīng)釜中添加的兩種乳化劑總量?jī)?yōu)選為單體的1-1.5?wt%，更優(yōu)選為1.1-1.3wt%。

27、所述兩種乳化劑的配比優(yōu)選為陰離子表面活性劑：非離子表面活性劑?1：3，更優(yōu)選為陰離子表面活性劑：非離子表面活性劑?1：2。

28、所述步驟（b）中，最先加入的單體預(yù)乳化液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為3-10?wt%，更優(yōu)選為3-5?wt%。

29、所述步驟（b）中，反應(yīng)所需的溫度取決于熱引發(fā)劑的種類。

30、所述步驟（b）中，反應(yīng)所需的時(shí)間優(yōu)選為15-35?分鐘，并確保乳液泛藍(lán)。

31、所述步驟（b）中，得到的聚合物乳液粒徑優(yōu)選為50-200?納米，更優(yōu)選為50-100?納米。

32、所述步驟（b）中，加入的引發(fā)劑優(yōu)選為總引發(fā)劑用量的30-45wt%，更優(yōu)選為總引發(fā)劑用量的30-35?wt%。

33、所述壓敏膠乳液要制成壓敏膠帶需經(jīng)過(guò)以下步驟：

34、（1）出釜用氨水調(diào)節(jié)ph值至7左右。

35、（2）抽濾除去少量凝膠。

36、（3）添加小分子交聯(lián)劑，并充分?jǐn)嚢琛?/p>

37、（4）涂布在離型膜或基材上，于鼓風(fēng)烘箱中烘干多余水分并用離型膜保護(hù)覆蓋。

38、優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

39、本發(fā)明的生物基水性壓敏膠，與傳統(tǒng)的石油基壓敏膠和溶劑型壓敏膠相比更為綠色環(huán)保，無(wú)需使用有機(jī)溶劑，既減少了安全隱患，也更符合可持續(xù)發(fā)展的需求。

技術(shù)特征：

1.一種高生物碳含量生物基水性壓敏膠的制備方法，其特征在于，所述高生物碳含量生物基水性壓敏膠由包括以下組分的原料制成，其中按重量份數(shù)計(jì)，包括如下制備原料：去離子水280-380份、碳酸氫鈉1-3份、乳化劑25-35份、軟單體s1?180-280份、硬單體s2?200-300份、功能單體5-12份、過(guò)硫酸鹽類引發(fā)劑5-12份和氮丙啶類交聯(lián)劑5-12份；所述乳化劑為烷基硫酸鹽類陰離子表面活性劑a和聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑b；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基硫酸鹽類陰離子表面活性劑a為十二烷基硫酸鈉；所述聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑b為op-10；所述過(guò)硫酸鹽類引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（a）中，所述單體預(yù)乳液中，去離子水的質(zhì)量占比為22-35?wt%，更優(yōu)選為23-27?wt%；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（a）中，所述單體預(yù)乳液中，單體的加入順序應(yīng)按單體極性從弱到強(qiáng)依次添加。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（a）中，所述單體預(yù)乳液中，兩種乳化劑的總量?jī)?yōu)選為單體的2.5-5?wt%，更優(yōu)選為4.5-4.8?wt%；

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（b）中，所述反應(yīng)釜中添加的去離子水優(yōu)選為單體的25-40?wt%，更優(yōu)選為30-35?wt%；

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟（b）中，所述兩種乳化劑的配比優(yōu)選為陰離子表面活性劑：非離子表面活性劑?1：3，更優(yōu)選為陰離子表面活性劑：非離子表面活性劑?1：2；

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法制備的高生物碳含量生物基水性壓敏膠。

10.權(quán)利要求9所述壓敏膠的應(yīng)用，其特征在于，壓敏膠的乳液制成壓敏膠帶，所述壓敏膠的乳液要制成壓敏膠帶需經(jīng)過(guò)以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種高生物碳含量生物基水性壓敏膠及其制備方法。所述高生物碳含量生物基水性壓敏膠由包括以下組分的原料制成，其中按重量份數(shù)計(jì)，包括如下制備原料：去離子水280?380份、碳酸氫鈉1?3份、烷基硫酸鹽類陰離子表面活性劑A和聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑B共25?35份、軟單體S1?180?280份、硬單體S2?200?300份、功能單體5?12份、過(guò)硫酸鹽類引發(fā)劑5?12份和氮丙啶類交聯(lián)劑5?12份。與傳統(tǒng)的石油基壓敏膠和溶劑型壓敏膠相比更為綠色環(huán)保，本發(fā)明無(wú)需使用有機(jī)溶劑，既減少了安全隱患，也更符合可持續(xù)發(fā)展的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：陳威,陳杰,謝佳羽,陳郡,李窈,李良彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6