乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和基于其的紙張涂層組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和基于其的紙張涂層組合物。更具體地，本發(fā)明涉及具有低氣味的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液基的紙張涂層組合物。本發(fā)明還涉及用于制備所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和所述紙張涂層組合物的方法，及其用途。
【專利說明】乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和基于其的紙張涂層組合物
[0001] 本發(fā)明【背景技術(shù)】
[0002] 1.本發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和基于其的紙張涂層組合物。更具體 地，本發(fā)明涉及具有低氣味的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液基的紙張涂層組合物。本發(fā)明 還涉及用于制備乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和紙張涂層組合物的方法，及其用途。
[0004] 2?相關(guān)技術(shù)的描述
[0005] 含水乳液，例如苯乙烯-丁二烯共聚物乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液、丙烯 酸酯共聚物乳液、乙酸乙烯酯均聚物乳液、乙酸乙烯酯_乙烯共聚物乳液等，通常用作粘合 劑用于紙張工業(yè)中的紙張表面涂層，并且苯乙烯-丁二烯共聚物乳液是其中最廣泛使用的 含水乳液。隨著現(xiàn)代打印包裝技術(shù)的進(jìn)步，對用于打印和包裝的紙張的要求也在提高，特別 是對于具有高品質(zhì)的那些打印包裝，例如香煙包裝和食物包裝，其要求包裝材料本身具有 低氣味。尤其是最近隨著紫外（UV)可固化油墨和電子束輻射可固化油墨打印技術(shù)的應(yīng)用， 已經(jīng)提高了對包裝材料氣味的較高要求，并且因此已經(jīng)提高了用于表面涂層的乳液的氣味 的要求。然而，傳統(tǒng)含水乳液傾向于有氣味并且不能滿足低氣味紙張涂層的要求，尤其是具 有高品質(zhì)的打印包裝例如香煙包裝和食物包裝。
[0006] 盡管低氣味含水乳液是本領(lǐng)域中要求的，對降低用于紙張制造工業(yè)的含水乳液的 氣味進(jìn)行的研究很少，并且直接影響乳液氣味的因素至今依然未知。此外，已經(jīng)分別在UV 和電子束輻射下固化的各種乳液聚合物的氣味對基于其過去經(jīng)驗的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說 依然地不可預(yù)測。
[0007] 因此，依然存在對用于具有高品質(zhì)的打印包裝的低氣味含水乳液和基于其的紙張 涂層組合物的需要。
[0008] 發(fā)明簡要內(nèi)容
[0009] 本發(fā)明人已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過使用根據(jù)本發(fā)明的特定的乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物乳液替代常用的含水乳液例如苯乙烯-丁二烯乳液作為用于紙張涂層組合物（尤其 是用于UV可固化油墨和電子束輻射可固化油墨的高品質(zhì)紙張涂層組合物，例如用于香煙 包裝和食物包裝的那些）的粘合劑，獲得了乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和基于其的具有 特別低氣味的紙張涂層組合物。
[0010] 通過含水乳液聚合乙酸乙烯酯和乙烯獲得根據(jù)本發(fā)明的乙酸乙烯酯-乙烯共聚 物乳液。本發(fā)明人已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)通過使用本發(fā)明的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液 作為用于紙張表面涂層的粘合劑制備的包裝紙張在紫外（UV)可固化油墨和電子束輻射可 固化油墨打印技術(shù)的應(yīng)用之后展示出極其低的氣味，其可以充分滿足市場所需的低氣味要 求。不希望受限于任何理論，但是 申請人:相信低根據(jù)本發(fā)明的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳 液提供的氣味性能部分歸因于以下因素，例如乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的結(jié)構(gòu)/組成 性質(zhì)和/或其優(yōu)于常用的苯乙烯-丁二烯共聚物乳液的優(yōu)點，其可以包括：乙酸乙烯酯-乙 烯共聚物乳液不含有機苯基單體，并且聚合工藝在沒有添加源自苯基的單體的情況下進(jìn) 行，因此避免了具有特殊氣味的揮發(fā)性苯基衍生物的殘留物例如4-苯基環(huán)己烯；乙烯（其 是單體之一）是氣體，因此，幾乎不可保留在乳液中；乙酸乙烯酯單體和其它可能的揮發(fā)性 有機殘留物可以在聚合過程中或結(jié)束之后通過化學(xué)和物理方法進(jìn)一步減少，由此殘留乙酸 乙烯酯單體的含量可以減少至小于約800ppm，優(yōu)選小于約600ppm，更優(yōu)選小于約400ppm; 此外，乙酸乙烯酯乙烯共聚物將不通過對UV或電子束輻射的暴露下的進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng) 釋放有氣味的物質(zhì)。
[0011] 因此，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供低氣味乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液。
[0012] 本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供用于制備所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的方法。
[0013] 本發(fā)明的又一個目標(biāo)是提供用于低氣味紙張涂層組合物的乙酸乙烯酯-乙烯共 聚物乳液的用途。
[0014] 此外，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供低氣味紙張涂層組合物。
[0015] 本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供用于制備所述低氣味紙張涂層組合物的方法。
[0016] 本發(fā)明的又一個目標(biāo)是提供具有高品質(zhì)的打印包裝，例如香煙包裝和食物包裝中 低氣味紙張涂層組合物的用途。

【具體實施方式】
[0017] 為了本說明書的目的，除非另有說明，用于說明書和權(quán)利要求書的表示成分、反應(yīng) 條件等等的全部數(shù)字理解為在所有情況下由術(shù)語"約"修飾。因此，除非另有相反說明，以 下說明書和所附權(quán)利要求書中描述的數(shù)字參數(shù)是近似值，其可以取決于本發(fā)明尋求獲得的 希望的性質(zhì)而改變。至少，并且不作為嘗試對權(quán)利要求書范圍的等效物的教導(dǎo)的應(yīng)用的限 制，各個數(shù)字參數(shù)應(yīng)該至少鑒于所報道的有效數(shù)字的數(shù)并且通過使用通常的舍入技術(shù)來解 釋。
[0018] 雖然描述本發(fā)明寬范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似值，具體實施例中描述的數(shù)字值 是盡可能精確報道的。然而，任何數(shù)字值，固有地包含某些誤差，其是代表性測試測量中發(fā) 現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差所必然導(dǎo)致的。
[0019] 注意，如本說明書和所附權(quán)利要求書中描述的，單數(shù)形式"a"、"an"和"the"包括 了復(fù)數(shù)指示物，除非明確并且不含糊地限制至一個指示物。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于低氣味紙張涂層組合物的乙酸乙烯酯-乙烯 共聚物基乳液，其中共聚物包含，基于共聚物的總重量：
[0021](1)約65-95pphm(重量份/100重量份的用于制備乳液的單體），優(yōu)選約 75-90pphm的源自乙酸乙烯酯的部分；
[0022] (2)約5_35pphm，優(yōu)選約10_20pphm的源自乙烯的部分；和
[0023] (3)約O-IOpphm,優(yōu)選約0_5pphm的源自其它共聚單體或功能單體的部分，
[0024] 其中共聚物基乳液通過在約l_5pphm，優(yōu)選約2_5pphm，更優(yōu)選約2_4pphm的表面 活性劑和約O-IOpphm,優(yōu)選約0-5pphm的作為乳化劑/保護(hù)膠體的聚合物保護(hù)膠體的存在 下單體的乳液聚合形成。
[0025] 在本發(fā)明的一些非限制性實施方案中，用于乳液聚合的單體可以由約65_95pphm 的乙酸乙烯酯、約5-35pphm的乙烯和約O-IOpphm的其它共聚單體或功能單體構(gòu)成。適合于 本發(fā)明的其它共聚單體或功能單體的實例包括但是不限于選自以下物質(zhì)的一種或多種：
[0026]-多酸的乙烯基酯，其中具體單體可以包括： LiN丄A I ^ d/UJA
[0027] 其中R1和R2的每一者是氫或烷基基團(tuán)，條件是R1和R2的總碳原子

【權(quán)利要求】
1. 包含固體組分和粘合劑的低氣味紙張涂層組合物，其特征在于所述粘合劑包含： (a) 乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述共聚物包含，基于共聚物的總重量： (1) 約65-95pphm的源自乙酸乙烯酯的部分； (2) 約5-35pphm的源自乙烯的部分；和 (3) 約O-IOpphm的源自其它共聚單體或功能單體的部分， 其中所述共聚物基乳液通過在約l-5pphm，優(yōu)選約2-5pphm，更優(yōu)選約2-4pphm的表面 活性劑和約O-IOpphm,優(yōu)選約0-5pphm的作為乳化劑/保護(hù)膠體的聚合物保護(hù)膠體的存在 下單體的乳液聚合形成， (b) 額外的水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的紙張涂層組合物，其中所述表面活性劑選自陰離子表面活性劑、 非離子表面活性劑或其組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的紙張涂層組合物，其中所述陰離子表面活性劑選自烷基硫酸鹽、 燒基橫酸鹽、燒基苯橫酸鹽、燒基聚氧乙稀釀硫酸鹽、燒基聚氧乙稀 _丙稀釀硫酸鹽、脂肪 醇琥珀酸單酯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基丁二酸二鈉、脂肪醇聚氧乙烯-丙烯醚磺基 丁二酸二鈉、烷基聚氧乙烯磷酸鹽、烷基聚氧乙烯-丙烯磷酸鹽、脂肪酸的堿金屬鹽，或其 混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的紙張涂層組合物，其中所述非離子表面活性劑選自線性烷基醇 聚氧乙烯醚、線性烷基醇聚氧乙烯-丙烯醚、支化烷基醇聚氧乙烯醚、支化烷基醇聚氧乙 烯-丙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯單酯、脂肪酸聚氧乙烯-丙烯單酯，或其混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的紙張涂層組合物，其中所述聚合物保護(hù)膠體選自部分水解的聚乙 烯基醇、纖維素醚、聚乙烯基吡咯烷酮，或其混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的紙張涂層組合物，其中所述聚乙烯基醇具有約75-95%，更優(yōu)選約 70-92%的醇解度和約200-4000的聚合度，優(yōu)選約80-90%的醇解度和約200-4000的聚合 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的紙張涂層組合物，其中其它共聚單體或功能單體選自： -多酸的乙烯基酯，其中具體單體可以包括：

-丙烯酸；甲基丙烯酸；馬來酸；馬來酸酐；富馬酸；巴豆酸；衣康酸；丙烯腈；甲基丙 烯臆；乙烯基橫酸鈉；乙烯基苯橫酸鈉；2-甲基-2-[ (1-氧代-2-丙烯基）氨基]-1-丙橫 酸單鈉；甲基丙烯酸酯乙基三甲基氯化銨；丙烯酰胺；羥基甲基丙烯酰胺；羥基乙基丙烯酰 胺；羥基丙基丙烯酰胺；乙烯基三甲氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；乙烯基三（2-甲氧基 乙氧基）硅烷；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；丙烯酸乙二醇酯；丙烯酸丙二醇酯；丙 烯酸縮水甘油酯；馬來酸二烯丙酯；鄰苯二甲酸二烯丙酯；氰尿酸三烯丙酯；甲基丙烯酸烯 丙酯；丙烯酸乙二醇二甲酯；三丙烯酸季戊四醇酯；四丙烯酸季戊四醇酯；丙烯酸乙基乙酰 乙酰氧基甲酯；二丙酮丙烯酰胺；烯丙基丙烯酰胺；或其混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的紙張涂層組合物，其中所述固體組分包括高嶺土、碳酸鈣或其混 合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的紙張涂層組合物，其中固體組分與粘合劑的重量比例為約 100:6-100:19,優(yōu)選約 100:8-100:16。
10. 用于制備根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的低氣味紙張涂層組合物的方法，所述方法 包括： (a) 通過乳液聚合單體組合物形成乙烯-乙酸乙烯酯共聚物基乳液，所述組合物包含： (1) 約65-95pphm的源自乙酸乙烯酯的部分； (2) 約5-35pphm的源自乙烯的部分；和 (3) 約O-IOpphm的源自其它共聚單體或功能單體的部分， 所述乳液聚合在約l-5pphm，優(yōu)選約2-5pphm，更優(yōu)選約2-4pphm的表面活性劑和約 O-IOpphm,優(yōu)選約0-5pphm的作為乳化劑/保護(hù)膠體的聚合物保護(hù)膠體的存在下進(jìn)行； (b) 使所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物基乳液與額外的水混合以形成粘合劑； (c) 使所述粘合劑與固體組分混合。
11. 用于低氣味紙張涂層組合物的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述共聚物 包含，基于共聚物的總重量： (1) 約65-95pphm的源自乙酸乙烯酯的部分； (2) 約5-35pphm的源自乙烯的部分；和 (3) 約O-IOpphm的源自其它共聚單體或功能單體的部分， 其中共聚物基乳液通過在約l-5pphm，優(yōu)選約2-5pphm，更優(yōu)選約2-4pphm的表面活性 劑和約O-IOpphm,優(yōu)選約0-5pphm的作為乳化劑/保護(hù)膠體的聚合物保護(hù)膠體的存在下單 體的乳液聚合形成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述表面活性劑選自陰 離子表面活性劑、非離子表面活性劑或其組合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述陰離子表面活性劑 選自燒基硫酸鹽、燒基橫酸鹽、燒基苯橫酸鹽、燒基聚氧乙稀釀硫酸鹽、燒基聚氧乙稀 _丙 烯醚硫酸鹽、脂肪醇琥珀酸單酯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基丁二酸二鈉、脂肪醇聚氧乙 烯-丙烯醚磺基丁二酸二鈉、烷基聚氧乙烯磷酸鹽、烷基聚氧乙烯-丙烯磷酸鹽、脂肪酸的 堿金屬鹽，或其混合物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述非離子表面活性劑 選自線性烷基醇聚氧乙烯醚、線性烷基醇聚氧乙烯-丙烯醚、支化烷基醇聚氧乙烯醚、支化 烷基醇聚氧乙烯-丙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯單酯、脂肪酸聚氧乙烯-丙烯單酯，或其混合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述聚合物保護(hù)膠體選 自部分水解的聚乙烯基醇、纖維素醚、聚乙烯基吡咯烷酮，或其混合物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述聚乙烯基醇具有約 75-95%，更優(yōu)選約70-92 %的醇解度和約200-4000的聚合度，優(yōu)選約80-90%的醇解度和 約200-4000的聚合度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中其它共聚單體或功能單 體選自： -多酸的乙烯基酯，其中具體單體可以包括：
-丙烯酸；甲基丙烯酸；馬來酸；馬來酸酐；富馬酸；巴豆酸；衣康酸；丙烯腈；甲基丙 烯臆；乙烯基橫酸鈉；乙烯基苯橫酸鈉；2-甲基_2_ [ (1-氧代_2_丙烯基）氨基]-1-丙橫 酸單鈉；甲基丙烯酸酯乙基三甲基氯化銨；丙烯酰胺；羥基甲基丙烯酰胺；羥基乙基丙烯酰 胺；羥基丙基丙烯酰胺；乙烯基三甲氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；乙烯基三（2-甲氧基 乙氧基）硅烷；甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；丙烯酸乙二醇酯；丙烯酸丙二醇酯；丙 烯酸縮水甘油酯；馬來酸二烯丙酯；鄰苯二甲酸二烯丙酯；氰尿酸三烯丙酯；甲基丙烯酸烯 丙酯；丙烯酸乙二醇二甲酯；三丙烯酸季戊四醇酯；四丙烯酸季戊四醇酯；丙烯酸乙基乙酰 乙酰氧基甲酯；二丙酮丙烯酰胺；烯丙基丙烯酰胺；或其混合物。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液，其中所述共聚物基乳液具有 基于乳液總重量約40-70wt%，最通常約50-60wt%的固體含量。
19. 用于制備根據(jù)權(quán)利要求11-18中任一項的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液的方法， 所述方法包括乳液聚合單體組合物，所述組合物包含： (1) 約65-95pphm的源自乙酸乙烯酯的部分； (2) 約5-35pphm的源自乙烯的部分；和 (3) 約O-IOpphm的源自其它共聚單體或功能單體的部分， 所述乳液聚合在約l-5pphm，優(yōu)選約2-5pphm，更優(yōu)選約2-4pphm的表面活性劑和約 O-IOpphm,優(yōu)選約0-5pphm的作為乳化劑/保護(hù)膠體的聚合物保護(hù)膠體的存在下進(jìn)行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中乳液聚合在氧化還原引發(fā)劑的存在下進(jìn)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化氫、叔 丁基過氧化物、甲醛-次硫酸鈉、2-羥基-2-亞磺酰乙酸二鈉、抗壞血酸、異抗壞血酸、抗壞 血酸的堿金屬鹽、異抗壞血酸的堿金屬鹽、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、偏亞硫酸氫鈉、硫代硫酸 鈉，或其混合物。
22. 根據(jù)權(quán)利要求11-18中任一項的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液或根據(jù)權(quán)利要求 19-21中任一項的方法可獲得的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物基乳液用于低氣味紙張涂層組合 物的用途。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項的低氣味紙張涂層組合物在高端包裝應(yīng)用，例如香煙 包裝和食物包裝中的用途。
【文檔編號】C08F2/22GK104284954SQ201280073137
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月14日
【發(fā)明者】韓毅, 趙曉東, 史軼芳 申請人:國際人造絲公司