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。

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；所述過硫酸鹽類引發(fā)劑為過硫酸鉀。

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，兩種乳化劑的總量優(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)乳化過程中，優(yōu)選的乳化時(shí)長為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優(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；所述過硫酸鹽類引發(fā)劑為過硫酸鉀。

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，兩種乳化劑的總量優(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