專利名稱：具有自控泡沫丙烯酸乳液的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有自控泡沫丙烯酸乳液(亞克力乳液)的組合物。
有機(jī)硅氧烷化合物，具有低表面張力、潤滑性、柔軟性、濕潤性、及離型性等特性，因此常被應(yīng)用于其他離分子樹脂的表面性質(zhì)的改質(zhì)。改質(zhì)的方式，有時(shí)添加，有時(shí)共聚合，有時(shí)接枝，而達(dá)到表面改質(zhì)的目的。
丙烯酸乳液具有許多用途，廣泛使用于涂料樹脂，粘著劑，油墨及纖維的后處理劑。丙烯酸乳液使用于織物背膠方面，其功能為非織布剪裁時(shí)，不會(huì)脫紗。背膠材料有許多種(1)油性丙烯酸樹脂(2)水性丙烯酸樹脂，即一般所謂丙烯酸乳液，(3)熱熔膠(4)非織布直接以低融點(diǎn)的纖維制成。
涂布方法(1)全面涂布，非織布經(jīng)浸漬槽，壓干，干燥。這種過程常造成含所浸樹脂過量，降低非織布的手感。另方面，纖維間的空隙塞滿樹脂，造成不透氣，雖然達(dá)成背膠材料的功能，但亦造成品質(zhì)下降，與樹脂材料的損耗，(2)泡沫涂布方法，也就是所謂點(diǎn)狀涂布，這種方法，不僅能達(dá)到背膠材料的分散，不會(huì)造成手感下降與不透氣的缺點(diǎn)，而且區(qū)域性的點(diǎn)狀分散，也節(jié)省耗材。
通常點(diǎn)狀涂布背膠都使用丙烯酸乳液，在涂布加工時(shí)，必須先以機(jī)械方式，強(qiáng)力攪拌，打成泡沫狀態(tài)，為維持均一細(xì)致的泡沫與一定高度的泡高，即所謂穩(wěn)定度，必須加入一種穩(wěn)泡劑，這種穩(wěn)泡劑絕大部分為硅油或改質(zhì)的硅油，這種穩(wěn)泡劑，雖然能維持泡沫高度一定時(shí)間，但無泡沫再現(xiàn)性，亦即泡沫隨時(shí)間流逝，再重新強(qiáng)力攪拌起泡，也無法恢復(fù)所需加工的泡沫高度，即變成有抑泡現(xiàn)象。同時(shí)新添加的硅油，殘存于背膠材料中，造成粘著力下降。
為解決上述外加穩(wěn)泡劑缺點(diǎn)，本發(fā)明利用熟知的硅化物接枝丙烯酸乳液的技術(shù)，以特定組成的硅化物接枝丙烯酸乳液，經(jīng)各種添加劑的適當(dāng)調(diào)制，完成本發(fā)明“具有自控泡沫的丙烯酸乳液組合物”。
本發(fā)明的目的是提供一種有關(guān)具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物，該乳液組合物經(jīng)過機(jī)械式強(qiáng)力攪拌發(fā)泡，不會(huì)產(chǎn)生凝集現(xiàn)象，所形成的乳液泡沫呈均勻細(xì)致狀態(tài)，且能維持一定時(shí)間的泡沫高度，并有再現(xiàn)能力，意即泡沫消失或泡沫高度下降后，再重新強(qiáng)力攪拌發(fā)泡，亦能獲得原來的結(jié)果。
該丙烯酸乳液組合物是一種硅化物接枝的丙烯酸乳液經(jīng)適當(dāng)?shù)奶砑觿?、增粘劑、凝集劑、濕潤劑等成份的調(diào)配而成，可應(yīng)用于非織物的泡沫背膠材料。
一般丙烯酸乳液，經(jīng)特定攪拌槳葉或蝶式攪拌盤以500～10,000rpm高速攪拌10秒～10分鐘后乳液會(huì)呈現(xiàn)出比原乳液高上幾倍的高度，以及不同的泡沫的致密程度，乳膠經(jīng)攪拌起泡過程，視其機(jī)械安定性的不同，某些乳膠會(huì)立即凝聚膠化而不能使用，而一般乳膠起泡后，隨時(shí)間的流逝，會(huì)逐漸破泡/消泡而復(fù)原， 同時(shí)泡沫通常大小不一，在含有硅聚合物[如硅油(Silicone oil)]添加的情況下，泡沫大小較均勻，但由于硅油的存在下，經(jīng)常影響乳膠的性能，如粘著力。
為克服上述泡沫的不均勻性及不穩(wěn)定性，本發(fā)明直接將特定及定量的有機(jī)硅化合物接枝在特定組成的丙烯酸乳液，并經(jīng)適當(dāng)?shù)奶砑游镎{(diào)配，制成具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物。
熟知有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液達(dá)到改良性質(zhì)目的的有USP4,987,180，USP4,985,155的纖維柔軟與彈性改質(zhì)，日本特許平3-227312的安定性，常溫架橋；日本特許平3-227313的溶液聚合無機(jī)材料粘合劑；EP0,350,240的硬化涂料，油漆；日本特許昭63-227670，USP3,575,910，USP3,294,725的潤滑性，離型性、潑水性涂料等等。
本發(fā)明使用的有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液，其中有機(jī)硅化合物為含乙烯端基或丙烯端基的硅氧烷化合物，如S710(Dow Corning)，接枝量為0.3～3.0wt％，以0.5～1.5wt％為適宜，接枝的丙烯酸乳液，固體含量為40～50wt％，乳化粒徑為120～180nm，玻璃轉(zhuǎn)化溫度，Tg-10℃～10℃，為適當(dāng)特定組成的乳液樹脂。有機(jī)硅化合物含量約占丙烯酸乳液固體含量的0.5～5.0wt％。
使用的填充劑為碳酸鈣或二氧化硅，本發(fā)明使用的碳酸鈣有三種粒徑NS-400，NS-1000，及SS-30，添加方式有(1)碳酸鈣預(yù)先處理成糊狀，再加入乳液中混合，(2)碳酸鈣直接加入乳液混合。前者，將碳酸鈣用攪拌機(jī)或球磨機(jī)預(yù)先磨成40～60wt％糊狀物，碳酸鈣粒徑以NS-1000為適宜，若使用55wt％糊狀物，其使用量為40～60phr(百分比per hundred ratio)，(40～60phr是指有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液與填充劑混合重量比例為100∶40～60。)，而以50phr為適當(dāng)。
增粘劑可使用聚乙烯醇(PVA)，羥丙基纖維素、羥丁基纖維素、醋酸甲基纖維素、或醋酸丁基纖維素，例如BP-5雄獅粘液、BP-20及BP-24E(長春聚乙烯醇PVA)，羥丙基纖維素HPC(10％)，結(jié)果顯示HPC優(yōu)于BP-5、BP-20，以及BP-24E的穩(wěn)泡效果，且不會(huì)造成碳酸鈣沉淀的現(xiàn)象，增粘劑使用量為1～6phr，而以3～4phr為適當(dāng)。
凝集劑可使用30wt％的氨水或含2個(gè)碳至6個(gè)碳的胺基的水溶液，若使用30wt％氨水，使用量為0.8phr～1.6phr而以1.2～1.4phr為適宜。
濕潤劑，可使乳液組合物增加被涂布物的濕潤性，本發(fā)明使用的濕潤劑為聚乙二醇(PEG)，其分子量為200～1000，而以分子量400～600為適宜，其使用量為4～12phr，而以6～8phr為適宜。
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文列舉一些較佳實(shí)施例，并配合所附表格，作詳細(xì)說明如下實(shí)施例1本發(fā)明丙烯酸硅化合物接枝丙烯酸乳液的聚合制備，如一般丙烯酸樹脂乳液合成裝置，1、攪拌機(jī)日制DC-RT型、四口型反應(yīng)槽4L、pyrex玻璃裝置、加熱器、溫控器、熱感應(yīng)器(Sensor)、冷卻管、氮?dú)?。反?yīng)成份依A、B、C、D、E、分別先配制，再逐次按反應(yīng)時(shí)間逐次加入反應(yīng)槽中，本反應(yīng)采用氧化還原方法，反應(yīng)時(shí)間約共320分鐘，每隔約30分鐘逐次加入，溫度控制在45℃～50℃內(nèi)，攪拌速度160～280rpm。表(1)為A、B、C、D、E預(yù)配制液，A為先預(yù)乳化配制液，B為pH調(diào)整劑，C、D、E為起始劑。全部含量約2427克，固體含量1092克(45％)，S-710為有機(jī)硅化合物10.3g約占固體含量的(1％)，逐次加入反應(yīng)順序如表(2)?！秾?shí)施例2、3、4》合成組合物配方，及合成步驟如實(shí)施例1，但其中S-710用量由10.3g改成5.1g、30.9g、51.5g，其用量占固體含量成份各為約0.5％、3％、5％。
上述實(shí)施例1-4所得的有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液各取100phr，分別加入增粘劑(HPC10％)3.6phr、填充劑(預(yù)先處理球磨碳酸鈣55％)53phr，凝集劑(氨水30％)1.4phr，濕潤劑(聚乙二醇)6phr。《比較例1》合成組合物配方及合成步驟如實(shí)施例1，但其中S-710用量為0(不加)，所得的丙烯酸乳液按實(shí)施例2、3、4的步驟分別入增粘劑、填充劑、凝集劑，并攪拌均勻成一丙烯酸乳液，上述(實(shí)施例1-4)及(比較例1)所得的丙烯酸乳液經(jīng)特定攪拌槳葉強(qiáng)力攪拌，在4500rpm攪拌2分鐘其結(jié)果如表(3)所示。
表(1)合成組合物配方成份編號(hào)組合物成份 添加量(g) 固成份DS-4(10％)153.3 15.33NP-6 17.5 17.5A NP-9 17.5 17.5預(yù) DI-H2O 518乳 鏈轉(zhuǎn)移劑 1.61.6化 I-酸 10.3 10.3物 2-HEMA31 31MAN 6.26.2AN103103BA103103
表(1)合成組合物配方(續(xù))成份編號(hào)組合物成份 添加量(g) 固成份EA 770 770S-71010.3 10.3B HOAC(10％) 7 -DI-H2O 2.87 -C AP 2.52 2.52D-H2O 70 -D t-BHP1.0 1.0DI-H2O 70 -E SFS 2.66 2.66DI-H2O 245-
表(1)合成組合物配方成份編號(hào)組合物成份 添加量(g) 固成份- 總量 2427g 1092g表(2)合成步驟時(shí)間(分) 步驟 加料順序0 0 開機(jī)，B成份入反應(yīng)槽，攪拌 N2吹掃151 (A)100g加入(C，D)各3.8g160rpm(E)12.8g452 (A)100g(C，D)各4.5g160rpm(E)15g753 (A)150g(C，D)各5.7g160rpm(E)19.2g105 4 (A)200g(C，D)各7.6g180rpm(E)25.6g
表(2)合成步驟(續(xù))時(shí)間(分)步驟加料順序135 5(A)200g(C，D)各7.6g200 rpm(E)25.6g165 6(A)200g(C，D)各7.6g220 rpm(E)25.6g195 7(A)250g(C，D)9.5g 240 rpm(E)32g225 8(A)250g加入(C，D)9.5g 260 rpm(E)32g255 9(A)250g加入(C，D)9.5g 280 rpm(E)32g285 10 剩余的(C，D，E)加入280 rpm
表(3)實(shí)施例1-5與比較例1發(fā)泡結(jié)果比較試驗(yàn)號(hào) 實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3 實(shí)施例4 比較例1S-710在原丙 1％ 0.5％ 3％ 5％ 0％烯酸乳液含量起泡倍率 3.5 3.53.5 3.85 3泡沫均質(zhì)性 細(xì)致均一 細(xì)致均一 細(xì)致均一 細(xì)致均一 略粗不均3hrs后消泡率未消泡未消泡未消泡未消泡全部10hrs后消泡率7％ 30％ 11％ 100％全部10hrs后碳酸鈣些微 些微 1/10 全部 中等沉淀雖然本發(fā)明以一些較佳實(shí)施例公開如上，然它并非用于限定本發(fā)明，任何熟知本技術(shù)的，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作一些變更與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后面所附的權(quán)利要求書所限定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有自控泡沫能力的丙烯酸乳液組合物，適用于作為非織物的泡沫背膠材料，它包括(1)含乙烯基或丙烯基端基的有機(jī)硅化合物的接枝丙烯酸乳液，該乳液中有機(jī)硅化合物的接枝量為0.1至3重量百分比，固體含量為40至50重量百分比，乳化粒徑為120至180nm，Tg為-10℃至10℃；(2)填充劑，約為該有機(jī)硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之40至60；(3)增粘劑，約為該有機(jī)硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之1至6；(4)凝集劑，約為該有機(jī)硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之0.8至1.6以及(5)濕潤劑，約為該有機(jī)硅化合物接枝的丙烯酸乳液含量的百分之4至12。
2.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該有機(jī)硅化合物，占丙烯酸乳液固體含量的0.5至5重量百分比。
3.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該填充劑占有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之50。
4.按權(quán)利要求1的述的組合物，其中，該填充劑是碳酸鈣或二氧化硅預(yù)先處理成40至60重量百分比的糊狀物。
5.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該增粘劑占有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之3至4。
6.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該增粘劑是聚乙烯醇，羥丙基纖維素，羥丁基纖維素，醋酸甲基纖維素，或醋酸丁基纖維素。
7.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該凝集劑占有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之1.2至1.4。
8.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該凝集劑是氨水，或含2個(gè)碳至6個(gè)碳的胺基水溶液。
9.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該濕潤劑占有機(jī)硅化合物接枝丙烯酸乳液含量的百分之6至8。
10.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該濕潤劑是聚乙二醇。
11.按權(quán)利要求10所述的組合物，其中，該聚乙二醇的分子量約為200至1000。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種具有自控泡沫能力的丙烯酸(亞克力)乳液的組合物，該乳液經(jīng)外加機(jī)械式強(qiáng)力攪拌發(fā)泡，不會(huì)產(chǎn)生凝集現(xiàn)象，所形成的乳液泡沫，呈均勻細(xì)致狀，且能維持一定時(shí)間的泡沫高度，而不需外加穩(wěn)泡劑。該丙烯酸乳液組合物是一種硅化合物接枝的丙烯酸乳液經(jīng)適當(dāng)?shù)奶畛鋭⒃稣硠?、凝集劑及濕潤劑等成分調(diào)配而成，可應(yīng)用于非織物的泡沫背膠材料。
文檔編號(hào)C08L33/02GK1161983SQ9610456
公開日1997年10月15日 申請日期1996年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月10日
發(fā)明者鐘利正, 陳治貞, 吳垣德, 林正良 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院