一种可生物降解压敏胶及其制备方法与流程

本发明属于压敏胶粘剂，具体地，涉及一种可生物降解压敏胶及其制备方法。

背景技术：

1、压敏胶又称为压敏胶粘剂，是一类具有对压力有敏感性的胶粘剂，施加压力即可黏附在各种基材上，主要用于制备压敏胶带，具有较好的粘合性能、浸润性能、抗剥离性能、初粘和持粘性能、抗蠕变剪切性能、耐温性、阻燃性、抗老性和抗氧化性、抗腐蚀性等性能，因此，广泛应用于汽车、食品、饮料、包装、电气和电子以及医疗保健等行业。

2、可生物降解聚合物指聚合物分子链结构上存在易分解的基团、低键能的化学键或共混有天然材料的聚合物，包括聚合物分子链的断裂、微生物的同化过程、微生物的矿化过程，在聚合物材料中添加或选用可生物降解材料，可有效提高聚合物材料的可降解性，因此，在压敏胶制备过程中添加可生物降解材料具有可行性。

3、压敏胶也可称为压敏胶粘剂，在室温下以干燥形式具有强烈性和永久粘性的粘合剂，压敏胶具有较好的粘合性、浸润性、耐温性、阻燃性等，使得压敏胶应用在各种纸品、塑胶薄膜、纺织品，具有广阔的应用范围，但压敏胶中的成分在自然环境中难以降解，从而在大量应用废弃后造成严重的聚合物废弃污染；大豆油作为可生物降解材料，具有较好的粘弹性，是较好的压敏材料，但大豆油作为有机材料，其阻燃性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可生物降解压敏胶及其制备方法，将六水合硝酸镍与二水合草酸混合，合成纳米氧化镍，再与2-羧乙基苯基次膦酸反应，纳米氧化镍中的镍元素具有断裂碳-碳键、碳-氢键的作用，对聚合物具有可降解性，2-羧乙基苯基次膦酸本身为主链型阻燃剂，具有较好的阻燃效果，将环氧大豆油与聚乙二醇反应，环氧大豆油与聚乙二醇反应，生成低键能的醚键，使得压敏胶具有可生物降解性和机械性能，且聚乙二醇无毒和良好的生物相容性，增加了压敏胶与基体材料的粘合力，将阻燃剂和改性环氧大豆油反应，再与松香酯混合，所制得的可生物降解压敏胶不仅具有较好的可生物降解性，且具有较好的阻燃性、粘合性和机械性能。

2、本发明要解决的技术问题：压敏胶也可称为压敏胶粘剂，在室温下以干燥形式具有强烈性和永久粘性的粘合剂，压敏胶具有较好的粘合性、浸润性、耐温性、阻燃性等，使得压敏胶应用在各种纸品、塑胶薄膜、纺织品，具有广阔的应用范围，但压敏胶中的成分在自然环境中难以降解，从而在大量应用废弃后造成严重的聚合物废弃污染；大豆油作为可生物降解材料，具有较好的粘弹性，是较好的压敏材料，但大豆油作为有机材料，其阻燃性较差。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现

4、一种可生物降解压敏胶的制备方法，包括以下步骤：

5、s1、将六水合硝酸镍与二水合草酸混合而成纳米氧化镍，再与2-羧乙基苯基次膦酸反应，制得阻燃剂；

6、s2、将环氧大豆油与聚乙二醇反应，制得改性环氧大豆油；

7、s3、将阻燃剂与改性环氧大豆油反应，再与松香酯混合，制得可生物降解压敏胶。

8、进一步的，阻燃剂包括以下步骤制得：

9、a1.将二水合草酸加入到无水乙醇中，搅拌均匀，得到二水合草酸溶液，将六水合硝酸镍加入到无水乙醇中，搅拌10min，再加入二水合草酸溶液，在25℃下磁力搅拌2h,经离心，乙醇洗涤2次，再用去离子水洗涤3次,在40℃真空干燥箱干燥30min后，置于400℃马弗炉中焙烧2h，制得纳米氧化镍；其中，二水合草酸、无水乙醇和六水合硝酸镍用量比为0.6-0.8g：25-35ml：1.5-1.9g；

10、a2.将纳米氧化镍加入到去离子水中，加入质量分数为68％的硝酸溶液调节ph为1，在25℃下搅拌2h，经离心得到固体颗粒，将固体颗粒经洗涤、干燥后，加入到2-羧乙基苯基次膦酸溶液中，在30℃下搅拌20min通过离心、去离子水洗涤和乙醇洗涤，在40℃真空干燥箱干燥，置于500℃马弗炉焙烧2h，制得阻燃剂。其中，纳米氧化镍、去离子水、硝酸溶液和2-羧乙基苯基次膦酸溶液用量比为0.15-0.25g：70-90ml：0.1-0.3ml：80-100ml。

11、上述反应过程中，六水合硝酸镍与二水合草酸在无水乙醇溶液中，经焙烧，得到纳米氧化镍，纳米氧化镍表面的羟基与2-羧乙基苯基次膦酸中的磷酸基团反应，将2-羧乙基苯基次膦酸接枝在纳米氧化镍表面，实现对纳米氧化镍包裹。

12、进一步地，改性环氧大豆油包括以下步骤制得：

13、将环氧大豆油和聚乙二醇加入到去离子水中，搅拌均匀，加入2-甲基咪唑和n，n二甲基甲酰胺溶液，搅拌均匀，升温至80℃，搅拌5h，并置于120℃的真空干燥箱中处理20min去除n，n二甲基甲酰胺溶液，在150℃下固化2h，制得改性环氧大豆油。其中，环氧大豆油、聚乙二醇、去离子水、2-甲基咪唑和n，n二甲基甲酰胺溶液用量比为5-7g：3-5g：70-90ml：0.2-0.4g：8-10ml。

14、上述反应过程中，在n，n二甲基甲酰胺溶液中，聚乙二醇中的羟基与环氧大豆油的环氧基团在催化剂2-甲基咪唑的作用下发生取代反应，以醚键结构结合，形成交联网络结构。

15、进一步地，步骤s3具体为：

16、b1.将改性环氧大豆油加入到去离子水中，搅拌均匀，加入阻燃剂和质量分数为65％的硫酸溶液，升温至70℃，在100r/min速度下搅拌30min，经过滤、去离子水洗涤、在120℃烘箱中干燥10min，制得复合材料；其中，改性环氧大豆油、去离子水、阻燃剂和硫酸溶液用量比为8-10g：70-90ml：0.5-0.7g：0.2-0.3ml；

17、b2.将复合材料和松香酯加入到去离子水中，搅拌均匀，加入乙酸乙酯，冷却至0℃，搅拌20min，升温至50℃，再超声处理30s，得到混合液，将混合溶液倒入聚氨酯膜中，涂胶厚度为800μm，在20℃下固化30min后，置于23℃恒温箱内调节40min，制得可生物降解压敏胶。其中，复合材料、松香酯、去离子水和乙酸乙酯用量比为9-11g：6-8g：80-120ml：8-12ml。

18、上述反应过程中，阻燃剂中2-羧乙基苯基次膦酸的羧基与改性环氧大豆油中环氧基团开环产生的羟基在酸性(硫酸提供)条件下发生酯化反应，实现将阻燃剂接枝在改性环氧大豆油上，松香酯中的羟基与阻燃剂中的羧基通过氢键作用，嵌入改性环氧大豆油的网络结构中。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明技术方案中，将六水合硝酸镍与二水合草酸混合，合成纳米氧化镍，再与2-羧乙基苯基次膦酸反应，一方面，纳米氧化镍具有断裂碳-碳键、碳-氢键的作用，对聚合物具有可降解性，加入到压敏胶中，增强了压敏胶的可生物降解性，另一方面，纳米氧化镍与2-羧乙基苯基次膦酸反应，实现对纳米氧化镍包裹，避免纳米氧化镍团聚造成降解性能降低的缺点，且2-羧乙基苯基次膦酸在燃烧过程中会热降解出磷酸，吸收热量和抑制燃烧，达到阻燃效果，解决了大豆油作为有机材料，其阻燃性较差造成压敏胶易燃的缺点，此外，2-羧乙基苯基次膦酸中含有磷酸酯结构能够降低玻璃态转变温度，提高了压敏胶的粘弹性，进而提搞了压敏胶的压敏特性。

21、(2)本发明技术方案中，聚乙二醇作为二元醇材料，具有降解聚合物性能，作用在压敏胶中，使得压敏胶具有可生物降解性，且聚乙二醇剧有无毒和良好的生物相容性，增加了压敏胶与基体材料的粘合力，采用环氧大豆油与聚乙二醇反应，一方面，环氧大豆油交联可以生成聚合物网络结构，具有较好的可降解性，使得生产的压敏胶具有可降解性，且环氧大豆油含有长链烷烃结构使得压敏胶具有较好的柔软性和疏水性，另一方面，聚乙二醇与环氧大豆油以c-o-c结构形成交联网络结构，生成较低键能的醚键，提高了压敏胶的可生物降解功能。

22、(3)本发明技术方案中，将阻燃剂和改性环氧大豆油反应，再与松香酯混合，一方面，阻燃剂与改性环氧大豆油反应，实现阻燃剂接枝在改性环氧大豆油上，提高了改性环氧大豆油的阻燃性能和可降解性能，进而提高了压敏胶的阻燃性能和可降解性能，另一方面，松香酯含有大量的羟基与阻燃剂中的羧基通过氢键结合，实现松香脂嵌入到压敏胶中，提高了压敏胶对被粘物表面的润湿性能和界面结合力。