ВОДНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ЭМУЛЬСИЯ И ПОЛУЧЕННАЯ ИЗ НЕЕ ВОДНАЯ АДГЕЗИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2021 года по МПК C08L31/04 C08F218/08 C08F220/10 C08F2/24 C09J131/04 C09J133/04 

Область техники

Настоящее изобретение относится к водной полимерной эмульсии. Настоящее изобретение также относится к водной адгезивной композиции, содержащей такую водную полимерную эмульсию, которую используют в ламинатах, текстильных и нетканых материалах.

Введение

Водные винилацетатные полимерные эмульсии широко используются в качестве связующих веществ в адгезивной промышленности, поскольку они относительно недороги по сравнению с акриловыми эмульсиями. Винилацетат имеет высокую растворимость в воде, высокую степень набухания мономера/полимера и высокий коэффициент передачи цепи. Однако применение винилацетатных мономеров в адгезивах может ухудшить устойчивость полимерных эмульсий при хранении. Как правило, эту проблему можно решить путем увеличения количества добавляемых поверхностно-активных веществ или путем добавления к винилацетатным полимерным эмульсиям защитных коллоидов, таких как поливиниловый спирт («PVOH») и гидроксиэтилцеллюлоза («HEC»), что обеспечивает требуемую устойчивость. Однако добавление высоких концентраций поверхностно-активных веществ не является экономически целесообразным и может негативно повлиять на подверженность эмульсии к гидролизу, что может вызвать пенообразование в адгезивах, а также ухудшение адгезионных характеристик, таких как прочность сцепления. Добавление защитного коллоида может также привести к высокой вязкости эмульсии.

Поэтому желательно обеспечить водную винилацетатную полимерную эмульсию с низкой вязкостью и приемлемой устойчивостью эмульсии при хранении и водную адгезивную композицию, содержащую такую водную винилацетатную полимерную эмульсию с приемлемыми адгезионными характеристиками, такими как прочность сцепления и прочность термосклеивания.

Краткое описание изобретения

В настоящем изобретении предложена новая водная винилацетатная полимерная эмульсия с низкой вязкостью и приемлемой устойчивостью эмульсии при хранении и водная адгезивная композиция, содержащая такую водную винилацетатную полимерную эмульсию с приемлемыми адгезионными характеристиками, такими как прочность сцепления и прочность термосклеивания.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена водная полимерная эмульсия, содержащая: i) в виде полимеризованных звеньев, от 20% до 80% сухой массы винилацетата в расчете на общую сухую массу полимера; ii) в виде полимеризованных звеньев, от 20% до 80% сухой массы мономера α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты в расчете на общую сухую массу полимера; iii) в виде полимеризованных звеньев, от 0,1% до 5% сухой массы мономерного стабилизатора в расчете на общую сухую массу полимера; iv) от 0,05% до 1% сухой массы поверхностно-активного вещества в расчете на общую сухую массу полимера, при этом вязкость указанной водной полимерной эмульсии составляет менее 100 сП.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена водная адгезивная композиция, содержащая указанную водную полимерную эмульсию.

Подробное описание изобретения

Водная полимерная эмульсия, содержащая, в виде полимеризованных звеньев, от 20% до 80%, предпочтительно от 30% до 55% и более предпочтительно от 35% до 50% сухой массы винилацетата в расчете на общую сухую массу полимера.

Водная полимерная эмульсия дополнительно содержит, в виде полимеризованных звеньев, от 20% до 80%, предпочтительно от 45% до 70% и более предпочтительно от 50% до 65%, сухой массы мономера α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты в расчете на общую сухую массу полимера.

Подходящие примеры мономеров α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты включают мономеры (мет)акрилового эфира, т.е. мономеры метакрилового эфира или акрилового эфира, такие как метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, децилакрилат, лаурилакрилат, метилметакрилат, бутилметакрилат, изодецилметакрилат, лаурилметакрилат, 2-гидроксибутилакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат и 2-гидроксипропилметакрилат; мономеры эфира итаконовой кислоты, такие как диметилитаконат, дибутилитаконат; и эфир малеиновой кислоты, такой как диоктилмалеат. Мономеры α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты предпочтительно представляют собой этилакрилат, метилметакрилат, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат и любые их комбинации. Более предпочтительно, мономеры α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты представляют собой бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат и любые их комбинации.

Водная полимерная эмульсия дополнительно содержит, в виде полимеризованных звеньев, от 0,1% до 5%, предпочтительно от 0,1% до 2,5% и более предпочтительно от 0,1% до 1,5% сухой массы мономерного стабилизатора в расчете на общую сухую массу полимера.

Подходящие примеры мономерных стабилизаторов включают стиролсульфонат натрия, винилсульфонат натрия, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту, акриламид, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, итаконовую кислоту и любые их комбинации.

Водная полимерная эмульсия может дополнительно содержать мономер сложного винилового эфира, отличный от винилацетата. Подходящие примеры мономеров сложного винилового эфира включают винилпропионат, винилнеопентаноат, винилнеодеканоат, винил-2-этилгексаноат, винилпивалат, винилверсатат и любые их комбинации.

Температура стеклования («Tg») водной полимерной эмульсии составляет от 8°C до -43°C, предпочтительно от -14°C до -32°C и более предпочтительно от -23°C до -30°C. В настоящем документе Tg рассчитывают с помощью уравнения Фокса (T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Volume 1, Issue 3, page 123 (1956)).

Содержание твердой фазы в водной полимерной эмульсии составляет от 30% до 60%. Указанное содержание предпочтительно составляет от 35% до 50% и более предпочтительно от 41% до 45%.

Вязкость водной полимерной эмульсии составляет менее 100 сП, предпочтительно менее 50 сП и более предпочтительно менее 30 сП, как измерено с применением вискозиметра Брукфильда LVT Dial-Reading (шпиндель #2 при 60 об/мин).

Размер частиц в водной полимерной эмульсии составляет от 150 нм до 500 нм и предпочтительно от 250 нм до 350 нм.

Водная полимерная эмульсия предпочтительно содержит абразивные частицы в количестве менее 0,2%, предпочтительно менее 0,02% и более предпочтительно менее 0,01% по массе в расчете на общую массу полимера. Абразивные частицы определяют путем фильтрования 200 г водной полимерной эмульсии через фильтр размером 325 меш и последующей сушки и взвешивания высушенных абразивных частиц.

Процесс полимеризации, применяемый в настоящем изобретении, можно осуществить, используя известный способ получения полимера посредством полимеризации в водной эмульсии.

В качестве эмульгатора водная полимерная эмульсия дополнительно содержит от 0,05% до 1%, предпочтительно от 0,05% до 0,5% и более предпочтительно от 0,05% до 0,3% сухой массы поверхностно-активного вещества в расчете на общую сухую массу полимера.

Поверхностно-активное вещество предпочтительно представляет собой комбинацию анионного поверхностно-активного вещества и неионного поверхностно-активного вещества, при этом мольное соотношение ионного поверхностно-активного вещества к мольному соотношению неионного поверхностно-активного вещества составляет от 0,5 до 20, предпочтительно от 1 до 10 и более предпочтительно от 2 до 5.

Подходящие примеры анионных поверхностно-активных веществ включают сульфаты, сульфонаты, фосфаты, карбоксилаты и любые их комбинации. Анионное поверхностно-активное вещество предпочтительно представляет собой сульфонат, такой как додецилбензолсульфонат натрия, додецилсульфонат натрия, додецилдифенилоксид дисульфонат натрия, н-децилдифенилоксид дисульфонат натрия, изопропиламин додецилбензолсульфонат и гексил дифенилоксид дисульфонат натрия. Более предпочтительно, анионное поверхностно-активное вещество представляет собой додецилбензолсульфонат натрия.

Подходящие примеры неионных поверхностно-активных веществ включают полиоксиэтиленированные алкилфенолы, полиоксиэтиленированные спирты, блок-сополимеры этиленоксида/пропиленоксида, полиоксиэтиленированные эфиры жирных кислот. Неионное поверхностно-активное вещество предпочтительно представляет собой полиоксиэтиленированные спирты с общей молекулой в виде RO-(CH₂CH₂O)_nH, где R представляет собой алкильную группу. Более предпочтительно, алкильная группа R представляет собой C₁₂-C₁₈ и оксиэтиленовая группа -(CH₂CH₂O)- составляет больше 20. Коммерчески доступное неионное поверхностно-активное вещество включает TERGITOL™ 15-S-40 от компании The Dow Chemical Company.

Защитный коллоид предпочтительно исключен из водной полимерной эмульсии согласно настоящему изобретению. Защитный коллоид может представлять собой (1) природные или модифицированные природные продукты, такие как агаровая камедь, аравийская камедь, трагакантовая камедь, водорастворимый крахмал, пектин, желатин и альгинат, и модифицированная целлюлоза, такая как гидроксилэтилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза; или (2) синтетические продукты, такие как поливиниловый спирт со степенью гидролиза от 70 до 100 мол. %.

Водную адгезивную композицию, содержащую указанную водную полимерную эмульсию, получают с помощью способов, хорошо известных в области техники, связанной с адгезивами. Необязательно, такая адгезивная композиция может содержать дополнительное количество воды, латексное связующее вещество, сшивающий агент и добавки, такие как реологические модификаторы, биоциды, смачивающие вещества и противовспенивающие агенты. Предпочтительно, если получение водной адгезивной композиции исключает дополнительное добавление любых поверхностно-активных веществ в процессе получения водной адгезивной композиции.

Водную адгезивную композицию наносят на поверхность обычных подложек, таких как двуосно-ориентированная полипропиленовая пленка, полиэфирная пленка или полиамидная пленка, и высушивают с образованием сухого слоя. Считается, что нанесенная адгезивная композиция является сухой, когда оставшаяся часть воды составляет менее 10% от нанесенной адгезивной композиции.

Поверхность металлизированной в вакууме литой полипропиленовой пленки, литой полипропиленовой пленки или полиэтиленовой пленки покрывают сухим слоем нанесенной адгезивной композиции таким образом, что сформировался композит, состоящий из двуосно-ориентированной полипропиленовой пленки/адгезива/металлизированной в вакууме литой полипропиленовой пленки (композиционные пленки, также известные как ламинат). Указанный ламинат предпочтительно подвергают воздействию механической силы для еще более сильного сжатия пленок. Такую механическую силу предпочтительно прикладывают путем пропускания полученного ламината между роликами. Ролики предпочтительно нагревают.

В настоящем изобретении технические характеристики в каждом предпочтительном техническом решении и более предпочтительном техническом решении можно объединить друг с другом с получением новых технических решений, если не указано иное. Для краткости, в настоящее описание изобретения не включены описания таких комбинаций. Однако все технические решения, полученные путем комбинирования указанных технических характеристик, следуют рассматривать как буквально описанные в настоящем описании изобретения в явном виде.

Сокращения: Акриловая кислота AA Персульфат аммония APS Бутилакрилат BA Двуосно-ориентированный полипропилен BOPP Деионизированная вода деионизированная вода Изоаскорбиновая кислота IAA Метакриловая кислота MAA Бисульфит натрия SBS Персульфат натрия SPS Винилсульфона натрия SVS трет-Бутилгидропероксид t-BHP Винилацетат VA Металлизированный в вакууме литой полипропилен VMCPP

Примеры

I. Исходные материалы:

Материалы Описание Можно приобрести в AIRVOL 205 («PVOH A») частично гидролизованный (87-89 мол. %) PVOH Air Products CELLOSIZE™ QP 3L («HEC A») низкомолекулярная HEC The Dow Chemical Company KATHON™ LX биоцид The Dow Chemical Company Связующее вещество ROBOND™ L-70D водорастворимый акриловый адгезив с 42% содержанием твердой фазы The Dow Chemical Company Связующее вещество ROVACE™ 662 водорастворимая винилакриловая сополимерная эмульсия, содержащая HEC в качестве защитного коллоида The Dow Chemical Company Поверхностно-активное вещество RHODACAL™ DS-4 («DS-4») анионное поверхностно-активное вещество с 23% содержанием твердой фазы Rhodia Company Поверхностно-активное вещество TERGITOL™ 15-S-40 («15-S-40») неионное поверхностно-активное вещество с 70% содержанием активного компонента The Dow Chemical Company VINALYST 3525 («V3525») SVS с 25% содержанием активного компонента The Dharamsi Morarji Chemical Co. Ltd.

II. Способы испытания

1. Устойчивость эмульсии при хранении (устойчивость)

В пробах свежей полимерной эмульсии фиксировали показатель рН, содержание твердой фазы, вязкость и абразивные частицы. Затем каждую из проб свежей полимерной эмульсии выливали в 250 мл стеклянную бутылку, не оставляя свободного пространства поверх поверхности эмульсии. Затем бутылки запечатывали надлежащим образом с помощью дополнительной ленты вокруг крышки. Запечатанные бутылки помещали в 50°C печь и выдерживали в течение определенного периода времени, затем вытаскивали и охлаждали при комнатной температуре. Показатель рН, содержание твердой фазы (в верхней части и нижней части) и вязкость выдержанных проб полимерной эмульсии измеряли снова, при этом указанные пробы дополнительно исследовали на гель, абразивные частицы или разделение. Кроме того, фиксировали время выдерживания в печи.

2. Прочность сцепления

Ламинаты, полученные из адгезивных композиций, разрезали на полоски шириной 15 мм для проведения испытания на T-образное отслаивание при скорости крейцкопфа 250 мм/мин с применением одноколонной настольной системы серии 5940 (Series Single Column Table Top System), которую можно приобрести в компании Instron Corporation. Во время испытания конец каждой полоски слегка натягивали пальцами, чтобы убедиться, что указанный конец сохранял ориентацию 90 градусов в направлении отслаивания. Для каждой пробы исследовали три полоски и рассчитывали среднее значение. Результаты были приведены в единицах Н/15 мм. Чем выше значение, тем лучше прочность сцепления.

3. Прочность термосклеивания

Ламинаты полученные из адгезивных композиций, подвергали термосклеиванию в аппарате для термосклеивания HSG-C, который можно приобрести в компании Brugger Company, при температуре склеивания 140°C и давлении 300 Н в течение 1 секунды, затем охлаждали и разрезали на полоски шириной 15 мм для испытания на прочность термосклеивания при скорости крейцкопфа 250 мм/мин с применением одноколонной настольной системы серии 5940 (Series Single Column Table Top System), которую можно приобрести в компании Instron Corporation. Для каждой пробы исследовали три полоски и рассчитывали среднее значение. Результаты были приведены в единицах Н/15 мм. Чем выше значение, тем лучше прочность термосклеивания.

III. Примеры

1. Получение водных полимерных эмульсий

Примеры согласно настоящему изобретению 1:

Получение мономерной эмульсии: Эмульгированную мономерную смесь получали перед полимеризацией путем медленного добавления к перемешиваемому раствору 435,0 г деионизированной воды, 9,6 г DS-4, 11,5 г V3525, 854,5 г BA, 36,0 г AA и 548,0 г VA.

Полимеризация: Раствор, содержащий 0,9 г бикарбоната натрия и 730,0 г деионизированной воды, помещали в 5-горлую 5-литровую круглодонную колбу, оборудованную термопарой, охлаждающим конденсатором и мешалкой, и нагревали до 74°C в атмосфере азота. В указанную колбу загружали 0,01 г FeSO₄, 0,01 г тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 3,2 г APS и 28,7 г готовой затравки в 51,0 г деионизированной воды. Когда температура составила 74°C, в течение 210 минут подавали мономерную смесь и совместно загружаемый раствор 3,2 г APS, растворенного в 148,0 г деионизированной воды, и 0,7 г IAA, растворенной в 148,0 г деионизированной воды. Температуру реакции полимеризации поддерживали при 73-75°C. После завершения указанных добавлений реакционную смесь охлаждали до 70°C перед постепенным добавлением раствора 3,0 г t-BHP (70% содержание активного компонента) в 28,2 г деионизированной воды и 2,3 г SBS, растворенного в 28,2 г деионизированной воды, в течение 4 минут при перемешивании. После завершения подачи реакцию охлаждали до комнатной температуры. Затем по каплям добавляли 6,8 г Na₂CO₃ в 78,2 г деионизированной воды в течение 30 минут для доведения показателя рН до 6,0-8,0. Затем добавляли 0,11 г биоцида KATHON™ LX при перемешивании в течение 30 минут. Добавляли соответствующее количество деионизированной воды для доведения конечного содержания твердой фазы до 42-45%.

Примеры согласно настоящему изобретению 2-8:

Полимерные эмульсии получали с применением процедуры, описанной в примере согласно настоящему изобретению 1. Массы мономерных эмульсий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Мономерная эмульсия Деионизиро-ванная вода Поверхностно-активное вещество Мономерный стабилизатор Винилацетат Мономер α,β-этиленненасыщенно-го эфира карбоновой кислоты пример согласно настоящему изобретению 1 9,6 г DS-4 11,5 г V3525;
36,0 г AA 854,5 г BA пример согласно настоящему изобретению 2 9,6 DS-4 11,5 г V3535;
14,4 г AA 861,7 г BA пример согласно настоящему изобретению 3 9,6 г DS-4;
0,9 г 15-S-40 11,5 г V3535;
7,2 г AA 775,5 г BA пример согласно настоящему изобретению 4 9,6 г DS-4;
0,45 г 15-S-40 11,5 г V3535;
14,4 г AA 861,7 г BA пример согласно настоящему изобретению 5 9,6 г DS-4;
0,9 г 15-S-40 11,5 г V3535;
14,4 г AA 883,2 г BA пример согласно настоящему изобретению 6 9,6 г DS-4;
0,9 г 15-S-40 11,5 г V3535;
14,4 г MAA 883,2 г BA пример согласно настоящему изобретению 7 9,6 г DS-4;
0,9 г 15-S-40 11,5 г V3535;
14,4 г AA 1148,9 г BA пример согласно настоящему изобретению 8 9,6 г DS-4;
0,9 г 15-S-40 11,5 г V3535;
14,4 г AA 287,2 г BA

Сравнительный пример 1:

Получение мономерной эмульсии: Эмульгированную смесь получали перед полимеризацией путем медленного добавления к перемешиваемому раствору 435,0 г деионизированной воды, 9,6 г DS-4, 0,9 г 15-S-40, 11,5 г V3535, 883,1 г BA, 14,4 г AA и 540,8 г VA.

Полимеризация: Раствор, содержащий 0,9 г бикарбоната натрия и 587,3 г деионизированной воды, помещали в 5-горлую 5-литровую круглодонную колбу, оборудованную термопарой, охлаждающим конденсатором и мешалкой, и нагревали до 74°C в атмосфере азота. Загружали 7,18 г HEC A, диспергированной в 143,6 г горячей воды. В котел загружали 0,01 г FeSO₄, 0,01 г тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 3,2 г APS и 28,7 готовой затравки в 51,0 г деионизированной воды. Когда температура составила 74°C, в течение 210 минут подавали мономерную эмульсию и совместно загружаемый раствор 3,2 г APS, растворенного в 148,0 г деионизированной воды, и 0,7 г IAA, растворенной в 148,0 г деионизированной воды. Температуру реакции полимеризации поддерживали при 73-75°C. После завершения указанных добавлений реакционную смесь охлаждали до 70°C перед постепенным добавлением раствора 3,0 г t-BHP (70% содержание активного компонента) в 28,2 г деионизированной воды и 2,3 г SBS, растворенного в 28,2 г деионизированной воды, в течение 4 минут при перемешивании. После завершения подачи реакцию охлаждали до комнатной температуры. Добавляли 6,8 г Na₂CO₃ в 78,2 г водного раствора путем добавления по каплям в течение 30 минут для доведения показателя рН до 6,0~8,0. Затем добавляли 0,11 г биоцида KATHON™ LX при перемешивании в течение 30 минут. Добавляли соответствующее количество деионизированной воды для доведения конечного содержания твердой фазы до 42-45%.

Сравнительный пример 2:

Получение мономерной эмульсии: Эмульгированную мономерную смесь получали перед полимеризацией путем медленного добавления к перемешиваемому раствору 435,0 г деионизированной воды, 9,6 г DS-4, 0,9 г 15-S-40, 11,5 г V3535, 883,1 г BA, 14,4 г AA и 540,8 г VA.

Полимеризация: Раствор, содержащий 0,9 г бикарбоната натрия и 605,0 г деионизированной воды, помещали в 5-горлую 5-литровую круглодонную колбу, оборудованную термопарой, охлаждающим конденсатором и мешалкой, и нагревали до 74°C в атмосфере азота. Загружали 14,6 г PVOH A, диспергированного в 125,0 г горячей воды. В котел загружали 0,01 г FeSO₄, 0,01 г тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 3,2 г APS и 28,7 г готовой затравки в 51,0 г деионизированной воды. Когда температура составила 74°C, в течение 210 минут подавали мономерную эмульсию и совместно загружаемый раствор 3,2 г APS, растворенного в 148,0 г деионизированной воды, и 0,7 г IAA, растворенной в 148,0 г деионизированной воды. Температуру реакции полимеризации поддерживали при 73-75°C. После завершения указанных добавлений реакционную смесь охлаждали до 70°C перед постепенным добавлением раствора 3,0 г t-BHP (70% содержание активного компонента) в 28,2 г деионизированной воды и 2,3 г SBS, растворенного в 28,2 г деионизированной воды, в течение 4 минут при перемешивании. После завершения подачи реакцию охлаждали до комнатной температуры. Добавляли 6,8 г Na₂CO₃ в 78,2 г водного раствора путем добавления по каплям в течение 30 минут для доведения показателя рН до 6,0~8,0. Затем добавляли 0,11 г биоцида KATHON™ LX при перемешивании в течение 30 минут. Добавляли соответствующее количество деионизированной воды для доведения конечного содержания твердой фазы до 42-45%.

Сравнительный пример 3:

Получение мономерной эмульсии: Эмульгированную мономерную смесь получали перед полимеризацией путем медленного добавления к перемешиваемому раствору 435,0 г деионизированной воды, 51,2 г DS-4, 15,8 г 15-S-40, 11,5 г V3535, 789,8 г BA, 14,4 г AA и 634,5 г VA.

Полимеризация: Раствор, содержащий 0,9 г бикарбоната натрия и 730,0 г деионизированной воды, помещали в 5-горлую 5-литровую круглодонную колбу, оборудованную термопарой, охлаждающим конденсатором и мешалкой, и нагревали до 74°C в атмосфере азота. В котел загружали 0,01 г FeSO₄, 0,01 г тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, 3,2 г APS и 28,7 г готовой затравки в 51,0 г деионизированной воды. Когда температура составила 74°C, в течение 210 минут подавали мономерную эмульсию и совместно загружаемый раствор 3,2 г APS, растворенного в 148,0 г деионизированной воды, и 0,7 г IAA, растворенной в 148,0 г деионизированной воды. Температуру реакции полимеризации поддерживали при 73-75°C. После завершения указанных добавлений реакционную смесь охлаждали до 70°C перед постепенным добавлением раствора 3,0 г t-BHP (70% содержание активного компонента) в 28,2 г деионизированной воды и 2,3 г SBS, растворенного в 28,2 г деионизированной воды, в течение 4 минут при перемешивании. После завершения подачи реакцию охлаждали до комнатной температуры. Добавляли 6,8 г Na₂CO₃ в 78,2 г водного раствора путем добавления по каплям в течение 30 минут для доведения показателя рН до 6,0~8,0. Затем добавляли 0,11 г биоцида KATHON™ LX при перемешивании в течение 30 минут. Добавляли соответствующее количество деионизированной воды для доведения конечного содержания твердой фазы до 42-45%.

Массовые проценты поверхностно-активного вещества, защитного коллоида, мономерного стабилизатора, винилацетата и мономера α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты в примерах согласно настоящему изобретению 1 - 8 и сравнительных примерах 1 - 3 приведены в таблице 2.

Таблица 2

Водная полимерная эмульсия Поверхностно-активное вещество^* Защитный коллоид^* Мономерный стабилизатор^** Винилацетат ^** Мономер α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты ^** пример согласно настоящему изобретению 1 0,15% DS-4 0 0,2% V3525;
2,5% AA 38% 59,3% BA пример согласно настоящему изобретению 2 0,15% DS-4 0 0,2% V3525;
1% AA 39% 59,8% BA пример согласно настоящему изобретению 3 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 0,2% V3525;
0,5% AA 45,5% 53,8% BA пример согласно настоящему изобретению 4 0,15% DS-4;
0,02% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% AA 39% 59,8% BA пример согласно настоящему изобретению 5 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% AA 37,5% 61,3% BA пример согласно настоящему изобретению 6 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% MAA 37,5% 61,3% BA пример согласно настоящему изобретению 7 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% AA 19% 79,8% BA пример согласно настоящему изобретению 8 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% AA 78,9% 19,9% BA Сравнительный пример 1 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0,5%
HEC A 0,2% V3525;
1% AA 37,5% 61,3% BA Сравнительный пример 2 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 1%
PVOH A 0,2% V3525;
1% AA 37,5% 61,3% BA Сравнительный пример 3 0,80% DS-4;
0,70% S-15-40 0 0,2% V3525;
1% AA 44% 54,8% BA

*: сухой массы, в расчете на общую сухую массу полимера;

**: в виде полимеризованных звеньев, сухой массы, в расчете на общую сухую массу полимера.

2. Получение водных адгезивных композиций

Описанные выше водные полимерные эмульсии используют в качестве водных адгезивных композиций без применения дополнительных составов.

3. Получение ламинатов

BOPP и VMCPP пленки использовали без какой-либо предварительной обработки. Адгезив наносили на BOPP, высушивали и объединяли с VMCPP пленками с получением пленочного композита BOPP/адгезив/VMCPP, при этом масса адгезивного покрытия составляла 1,8 г/м² в расчете на сухую массу. Затем объединенный пленочный композит BOPP/адгезив/VMCPP отверждался при 50°C в течение 1 дня.

IV. Результаты испытания на эксплуатационные характеристики

Как показано в таблице 3, все водные полимерные эмульсии, полученные согласно примерам согласно настоящему изобретению 1 - 8, соответствуют эксплуатационному требованию и имеют хорошую устойчивость при хранении (более 1 месяца) и низкую вязкость (менее 100 сП). Обе водные полимерные эмульсии, полученные согласно сравнительному примеру 1 и сравнительному примеру 2, в которых используются HEC или PVOH, соответственно, в качестве защитного коллоида, имеют высокую вязкость (больше 300 сП) и плохую устойчивость эмульсии при хранении (содержание абразивных частиц больше 1%). Хотя сравнительный пример 4 (связующее вещество Rovace™ 662) имеет хорошую устойчивость эмульсии при хранении, его вязкость (более 300 сП) выше необходимого эксплуатационного требования, составляющего менее 100 сП, вследствие высокого уровня поверхностно-активного вещества и добавленного защитного коллоида.

Таблица 3

Водная полимерная эмульсия Поверхностно-активное вещество^* Защитный коллоид^* Устойчивость эмульсии при хранении Вязкость (сП) Tg (°C)^** пример согласно настоящему изобретению 1 0,15% DS-4 0 >1 месяца
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -27°C пример согласно настоящему изобретению 2 0,15% DS-4 0 > 3 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -28°C пример согласно настоящему изобретению 3 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 > 5 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -23°C пример согласно настоящему изобретению 4 0,15% DS-4;
0,02% S-15-40 0 > 3 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -28°C пример согласно настоящему изобретению 5 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 > 5 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -29°C пример согласно настоящему изобретению 6 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 > 5 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -28,7°C пример согласно настоящему изобретению 7 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 > 3 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 -43°C пример согласно настоящему изобретению 8 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 > 3 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) 15-20 8°C Сравнительный пример 1 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0,5% HEC A абразивные частицы > 1% >300 -29°C Сравнительный пример 2 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 1% PHOV A абразивные частицы > 1% >300 -29°C Сравнительный
пример 4:
Rovace™ 662 Нет данных Нет данных > 3 месяцев
(абразивные частицы < 0,2%) >300 Нет данных

*: сухой массы, в расчете на общую сухую массу полимера;

**: Tg в настоящем документе рассчитывают с помощью уравнения Фокса (T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc., Volume 1, Issue 3, page 123 (1956)).

Как показано в таблице 4, ламинаты, полученные из водной адгезивной композиции, содержащей водные полимерные эмульсии, полученные согласно примерам согласно настоящему изобретению 3 - 5, обладают хорошими адгезионными характеристиками в виде прочности сцепления (более 1,0 Н/15 нм) и прочности термосклеивания (более 10 Н/15 нм). В частности, пример согласно настоящему изобретению 5 демонстрирует оптимизированные рабочие характеристики по сравнению со сравнительным примером 5 (связующее вещество Robond™ L-70D, полученное из стирол-акриловой эмульсии), который используют в качестве эталона для целевых показателей эксплуатационных качеств. Хотя водная полимерная эмульсия, полученная согласно сравнительному примеру 3, обладает хорошей устойчивостью и низкой вязкостью, прочность сцепления (менее 0,5 Н/нм) ламината, полученного из водной адгезивной композиции, содержащей водную полимерную эмульсию, полученную согласно сравнительному примеру 3, намного ниже прочности сцепления примера согласно настоящему изобретению 3 - 5 вследствие высокого уровня поверхностно-активного вещества.

Таблица 4

Ламинаты Поверхностно-активное вещество^* Защитный коллоид^* Прочность сцепления (Н/15 нм) Прочность термосклеивания
(Н/15 нм) Пример согласно настоящему изобретению 3 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 1,1 14,6 Пример согласно настоящему изобретению 4 0,15% DS-4;
0,02% S-15-40 0 1,27 15 Пример согласно настоящему изобретению 5 0,15% DS-4;
0,04% S-15-40 0 1,5 15,6 Сравнительный
пример 3 0,80% DS-4;
0,70% S-15-40 0 <0,5 Нет данных Сравнительный
пример 5:
ROBOND™ L-70D Нет данных Нет данных 1,54 15

Изобретение относится к водным полимерным эмульсиям. Предложена водная полимерная эмульсия, содержащая: i) в виде полимеризованных звеньев, от 20 до 79,80% сухой массы винилацетата в расчете на общую сухую массу полимера; ii) в виде полимеризованных звеньев, от 20 до 79,80% сухой массы мономера α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты в расчете на общую сухую массу полимера; iii) в виде полимеризованных звеньев, от 0,1 до 5% сухой массы мономерного стабилизатора в расчете на общую сухую массу полимера; iv) от 0,05 до 0,5% сухой массы анионного и/или неионного поверхностно-активного вещества в расчете на общую сухую массу полимера, при этом вязкость указанной водной полимерной эмульсии составляет менее 100 сП и эмульсия не содержит защитный коллоид. Предложена также водная адгезивная композиция, содержащая указанную эмульсию. Технический результат – предложенная водная полимерная эмульсия имеет низкую вязкость и приемлемую устойчивость при хранении, а водная адгезивная композиция, содержащая указанную эмульсию, обеспечивает хорошую прочность сцепления и термосклеивания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.

1. Водная полимерная эмульсия в качестве связующего вещества для адгезивной композиции, содержащая:

i) в виде полимеризованных звеньев, от 20 до 79,80% сухой массы винилацетата в расчете на общую сухую массу полимера;

ii) в виде полимеризованных звеньев, от 20 до 79,80% сухой массы мономера α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты, представляющего собой метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, децилакрилат, лаурилакрилат, метилметакрилат, бутилметакрилат, изодецилметакрилат, лаурилметакрилат, в расчете на общую сухую массу полимера;

iii) в виде полимеризованных звеньев, от 0,1 до 5% сухой массы мономерного стабилизатора, представляющего собой акриловую кислоту, метакриловую кислоту или винилсульфонат натрия, в расчете на общую сухую массу полимера;

iv) от 0,05 до 0,5% сухой массы анионного поверхностно-активного вещества и/или неионного поверхностно-активного вещества в расчете на общую сухую массу полимера, при этом анионное поверхностно-активное вещество представляет собой додецилбензолсульфонат натрия, а неионное поверхностно-активное вещество представляет собой полиоксиэтиленированный спирт общей формулы RO(CH₂CH₂O)_nH, где R представляет собой С₁₂-С₁₈-алкил, а n больше 20;

отличающаяся тем, что вязкость указанной водной полимерной эмульсии составляет менее 100 сП и что указанная водная полимерная эмульсия не содержит защитный коллоид.

2. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная вязкость водной полимерной эмульсии составляет менее 50 сП.

3. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная вязкость водной полимерной эмульсии составляет менее 30 сП.

4. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что указанное поверхностно-активное вещество представляет собой комбинацию анионного поверхностно-активного вещества и неионного поверхностно-активного вещества, при этом мольное соотношение ионного поверхностно-активного вещества к мольному соотношению неионного поверхностно-активного вещества составляет от 0,5 до 20.

5. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что температура стеклования указанной водной полимерной эмульсии составляет от 8°С до -43°C.

6. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что температура стеклования указанной водной полимерной эмульсии составляет от -23°C до -30°C.

7. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что размер частиц в указанной водной полимерной эмульсии составляет от 150 до 500 нм.

8. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что указанный мономер α,β-этиленненасыщенного эфира карбоновой кислоты представляет собой мономер (мет)акрилового эфира.

9. Водная полимерная эмульсия по п. 1, отличающаяся тем, что указанная водная полимерная эмульсия дополнительно содержит мономер сложного винилового эфира, отличный от винилацетата.

10. Водная адгезивная композиция, содержащая водную полимерную эмульсию по любому из пп. 1-9.