一种高生物碳含量生物基水性压敏胶及其制备方法

本发明涉及压敏胶，具体为一种高生物碳含量生物基水性压敏胶及其制备方法。

背景技术：

1、大多数商业压敏胶的原材料均来自石油或是化石资源，然而随着可持续发展需求的提高，使用天然可再生资源作为原材料的生物基压敏胶逐渐引起业内研究人员的关注。

2、溶剂型压敏胶在生产过程中需要使用大量的有机溶剂，如乙酸乙酯，会导致严重的环境污染和资源浪费。环保的水性胶粘剂以水取代有机溶剂，已经成为胶粘剂领域的一大发展趋势。

3、现有技术中，通常是利用诸如环氧大豆油或是棕榈油等植物油作为可再生资源原料制备压敏胶，如cn114958300a所公开的生物基压敏胶制作方法。但是仍然需要使用大量有机溶剂制备压敏胶，不利于可持续发展。

技术实现思路

1、市售压敏胶主要为石油基溶剂型压敏胶，不利于可持续发展。本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种高生物碳含量生物基水性压敏胶及其制备方法。本发明提供的水性压敏胶具有高生物碳含量，且制备工艺中无需使用有机溶剂。最终制品对不同基材均具有良好的附着力，并且撕下后不易留下残胶。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种高生物碳含量生物基水性压敏胶的制备方法：

4、按重量份数计，主要包括如下制备原料：去离子水280-380份、碳酸氢钠1-3份、乳化剂25-35份、软单体s1 180-280份、硬单体s2 200-300份、功能单体5-12份、过硫酸盐类引发剂5-12份和氮丙啶类交联剂5-12份。

5、所述软单体s1为丙烯酸正丁酯，丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一种。

6、优选所述硬单体s2衍生自一类含有四个碳原子的不饱和酸f。不饱和酸f可由木质纤维束发酵生产，其可在浓硫酸催化下与生物丁醇发生酯化反应，获得硬单体s2。例如所述硬单体s2为富马酸二丁酯；

7、所述功能单体为丙烯酸、4-羟基丁基丙烯酸酯中的至少一种；所述乳化剂为烷基硫酸盐类阴离子表面活性剂a和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂b；所述的氮丙啶类交联剂为三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯]。

8、所述烷基硫酸盐类阴离子表面活性剂a为十二烷基硫酸钠；所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂b为op-10；所述过硫酸盐类引发剂为过硫酸钾。

9、进一步地，所述方法包括以下步骤：

10、（a）配置单体预乳液：称取去离子水、乳化剂，加入乳化釜中高速搅拌，先后缓慢（以4-6 ml/min的速度）加入软硬单体和功能单体，搅拌均匀制得单体预乳化液。优选地，所述单体预乳液中，软单体与硬单体的质量份数比范围为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、优选地，所述单体预乳液中，功能单体的质量占比范围为三种单体总质量的2-4wt%（例如2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5 wt%或4 wt%）；

12、优选地，所述单体预乳液中，去离子水的质量占比为20-40 wt%（例如20wt%、25wt%、30wt%、35 wt%或40wt%）。

13、（b）称取去离子水、乳化剂，加入反应釜中搅拌并加热至70-85°c，取总量3-6wt%的单体预乳化液加入反应釜中，加入部分引发剂和去离子水（以0.7-1.1 ml/min的速度），聚合25-35分钟。

14、优选地，所述反应釜中加入的去离子水和乳化剂质量比例范围为28-45：1（例如28:1、30:1、35:1、40:1或45:1）；

15、优选地，所述反应釜中加入的引发剂为总引发剂总质量的30%~70%（例如，30%、35wt%、40wt%、50wt%、60wt%或70 wt%）；

16、优选地，引发剂与乳化剂的质量比例为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）将剩余单体预乳化液（以0.7-1.1 ml/min的速度）和引发剂溶液（以0.05-0.08ml/min的速度）在3-4小时内缓慢滴加至反应釜中。

18、（d）反应结束后，调整ph值和黏度后，添加氮丙啶类交联剂至乳液中，涂布和烘干制成水性压敏胶。

19、作为本发明的优选技术方案，所述单体预乳液中，去离子水的质量占比为20-35wt%，更优选为23-27 wt%。

20、所述单体预乳化过程中，搅拌速度优选为200-1000 rpm，更优选为500-1000 rpm。

21、所述单体预乳液中，单体的加入顺序应按单体极性从弱到强依次缓慢添加。

22、所述单体预乳液中，两种乳化剂的总量优选为单体的2.5-5 wt%，更优选为4.5-4.8 wt%。

23、所述单体预乳化过程中，优选的乳化温度为25-50℃，更优选为35-50℃。

24、所述单体预乳化过程中，优选的乳化时长为30 min-120 min，更优选为60-90min。

25、所述反应釜中添加的去离子水优选为单体的25-40 wt%，更优选为30-35 wt%。

26、所述反应釜中添加的两种乳化剂总量优选为单体的1-1.5 wt%，更优选为1.1-1.3wt%。

27、所述两种乳化剂的配比优选为阴离子表面活性剂：非离子表面活性剂 1：3，更优选为阴离子表面活性剂：非离子表面活性剂 1：2。

28、所述步骤（b）中，最先加入的单体预乳化液的质量分数优选为3-10 wt%，更优选为3-5 wt%。

29、所述步骤（b）中，反应所需的温度取决于热引发剂的种类。

30、所述步骤（b）中，反应所需的时间优选为15-35 分钟，并确保乳液泛蓝。

31、所述步骤（b）中，得到的聚合物乳液粒径优选为50-200 纳米，更优选为50-100 纳米。

32、所述步骤（b）中，加入的引发剂优选为总引发剂用量的30-45wt%，更优选为总引发剂用量的30-35 wt%。

33、所述压敏胶乳液要制成压敏胶带需经过以下步骤：

34、（1）出釜用氨水调节ph值至7左右。

35、（2）抽滤除去少量凝胶。

36、（3）添加小分子交联剂，并充分搅拌。

37、（4）涂布在离型膜或基材上，于鼓风烘箱中烘干多余水分并用离型膜保护覆盖。

38、优点和积极效果：

39、本发明的生物基水性压敏胶，与传统的石油基压敏胶和溶剂型压敏胶相比更为绿色环保，无需使用有机溶剂，既减少了安全隐患，也更符合可持续发展的需求。

技术特征：

1.一种高生物碳含量生物基水性压敏胶的制备方法，其特征在于，所述高生物碳含量生物基水性压敏胶由包括以下组分的原料制成，其中按重量份数计，包括如下制备原料：去离子水280-380份、碳酸氢钠1-3份、乳化剂25-35份、软单体s1 180-280份、硬单体s2 200-300份、功能单体5-12份、过硫酸盐类引发剂5-12份和氮丙啶类交联剂5-12份；所述乳化剂为烷基硫酸盐类阴离子表面活性剂a和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂b；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基硫酸盐类阴离子表面活性剂a为十二烷基硫酸钠；所述聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂b为op-10；所述过硫酸盐类引发剂为过硫酸钾。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述单体预乳液中，去离子水的质量占比为22-35 wt%，更优选为23-27 wt%；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述单体预乳液中，单体的加入顺序应按单体极性从弱到强依次添加。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（a）中，所述单体预乳液中，两种乳化剂的总量优选为单体的2.5-5 wt%，更优选为4.5-4.8 wt%；

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述反应釜中添加的去离子水优选为单体的25-40 wt%，更优选为30-35 wt%；

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（b）中，所述两种乳化剂的配比优选为阴离子表面活性剂：非离子表面活性剂 1：3，更优选为阴离子表面活性剂：非离子表面活性剂 1：2；

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的高生物碳含量生物基水性压敏胶。

10.权利要求9所述压敏胶的应用，其特征在于，压敏胶的乳液制成压敏胶带，所述压敏胶的乳液要制成压敏胶带需经过以下步骤：

技术总结本发明提出一种高生物碳含量生物基水性压敏胶及其制备方法。所述高生物碳含量生物基水性压敏胶由包括以下组分的原料制成，其中按重量份数计，包括如下制备原料：去离子水280‑380份、碳酸氢钠1‑3份、烷基硫酸盐类阴离子表面活性剂A和聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂B共25‑35份、软单体S1 180‑280份、硬单体S2 200‑300份、功能单体5‑12份、过硫酸盐类引发剂5‑12份和氮丙啶类交联剂5‑12份。与传统的石油基压敏胶和溶剂型压敏胶相比更为绿色环保，本发明无需使用有机溶剂，既减少了安全隐患，也更符合可持续发展的需求。技术研发人员：陈威,陈杰,谢佳羽,陈郡,李窈,李良彬受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6