CN107177339B - 一种可生物降解丙交酯低聚物胶粘剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用丙交酯(LA)化学合成产物制备得到的可生物降解的胶粘剂材料，将LA材料按溶剂质量的5％‑50％比例，倒入装有溶剂的反应容器中，反应器带搅拌与控温功能，控制反应器在氮气保护下，控制一定反应温度，同时进行搅拌，LA完全熔融后，加入催化剂，反应一段时间后，停止搅拌，取出后进行提取离心，即获得LA化学合成产物。然后，用乙酸乙酯溶解丙交酯(LA)化学合成产物，获得生物降解胶粘剂。该胶粘剂具有制备简单、相对分子量和粘度可控、且可生物降解的特点，可用于胶带、皮革、贴纸、文具、办公、电子、汽车边饰固定、鞋业、手工饰品粘贴固定等领域。

Description

一种可生物降解丙交酯低聚物胶粘剂及其制备方法和用途

技术领域

本技术涉及化工材料领域，特别是一种利用丙交酯(LA)化学合成产物制备得到的可生物降解的胶粘剂材料及其制备方法。

背景技术

目前，市场上胶黏剂的类型比较多，在胶带、文具、手工饰品等各种行业中都发挥了极其重大的作用。大多数产品虽然在初粘性、持粘性、剥离强度等方面符合要求，但在环保安全等方面却存在较大隐患。由于传统的胶粘剂在自然环境中很难降解，被应用于塑料、皮革、纸张等制品后，随这些制品被废弃后而进入环境，由于不能降解造成了“污染”，已成为自然环境保护的重大隐患，解决此方面问题逐渐成为当前研发的热点。

近年来，少数研究人员开始研究可降解胶粘剂，例如，CN00128743.5报道了由聚天冬氨酸、其盐及其衍生物与天然增稠剂树脂的混合物制成的水溶性胶黏剂。虽然该专利中描述为可生物降解，但并没有具体说清楚混合物胶黏剂的生物降解率到底是多少。另外，水性胶黏剂的耐水性、耐溶剂性、胶膜强度等性能较差，且根据合成工艺分析，其成本也很高。

总的来说，生产简单、易操作、成本低、可生物降解的胶粘剂的研制仍是很少见。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用丙交酯(LA)化学合成产物制备得到的可生物降解的胶粘剂材料，该胶粘剂具有制备简单、相对分子量和粘度可控的特点，可用于胶带、皮革、贴纸、文具、办公、电子、汽车边饰固定、鞋业、手工饰品粘贴固定等领域。

本发明所述的生物降解胶粘剂，其原料按组分质量分数计，包括以下组分：

丙交酯(LA)化学合成产物 10-90份；

溶剂 10-90份。

本发明所述的生物降解胶粘剂，黏度为50-5000mPa·S，剥离强度≥2.5(N/cm)，初粘力(球号)≥5，持粘力≥0.8h，相对生物分解率≥90％。

本发明所述的生物降解胶粘剂中的丙交酯(LA)化学合成产物的制备方法，包括以下步骤：将LA材料按溶剂质量的5％-50％比例，倒入装有溶剂的反应容器中，反应器带搅拌与控温功能，控制反应器在氮气保护下，控制一定反应温度，同时进行搅拌，LA完全熔融后，加入催化剂，反应一段时间后，停止搅拌，进行提纯离心，即获得LA化学合成产物。

根据权利要求1-3所述的催化剂为辛酸亚锡，所述的溶剂为乙酸乙酯。

根据权利要求3所述的化学合成反应时的反应器温度可以为30℃～75℃区间内的任一温度，化学合成反应时间可以为3h～12h。

根据权利要求1-5所述的生物降解胶粘剂制备方法，其特征在于，将LA化学合成产物用乙酸乙酯进行稀释到合适粘度，即获得生物降解胶粘剂。

上述的生物降解胶粘剂，可用于胶带、皮革、贴纸、文具、办公、电子、汽车边饰固定、鞋业、手工饰品粘贴固定等方面。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)胶粘剂的制备初始原料为可生物降解的生物制造丙交酯(LA)，使得最终产物胶粘剂的生物降解性可以保证；

(2)由于采取合成LA的方法进行方案处理，所以可以通过控制催化剂的使用量、化学合成反应温度、反应时间来控制合成产物的相对分子量，从而来控制产物的粘度，使得最终胶粘剂粘度可控；

(3)由于是采取乙酸乙酯溶解稀释LA化学合成产物，乙酸乙酯毒性小且溶于水，所以相对于传统苯系溶剂型胶粘剂更加环保安全；

(4)胶黏剂产物加工工艺简单、不用添加其它助剂，可以进行连续化生产、效率高；

(5)目前由于在发明的生物降解胶粘剂中，丙交酯(LA)化学合成产物的浓度在很低情况下，即可满足胶粘剂所需的粘性，因此，使得胶粘剂成本较低。

由于具备了上述优点，使得生物降解胶粘剂可用于胶带、贴纸、文具、办公、电子、汽车边饰固定、鞋业、手工饰品粘贴固定等领域，不仅具有环保意义，而且具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1～4

(1)实施例中LA化学合成产物制备

在四个反应器中分别加入乙酸乙酯溶液，然后按乙酸乙酯溶液质量的25％的比例加入LA粉料，在氮气保护下，控制温度在60℃，搅拌速度为150r/min，LA完全溶解后，加入2.12g辛酸亚锡，分别反应2.5h、4h、6h、9h后时取出反应物，用无水乙醇进行提纯离心，得到LA化学合成产物。

(2)实施例中LA化学合成产物性能表征

①核磁共振测试

核磁共振实验条件为，溶剂是重水，内标四甲基硅烷。核磁图中有PLA的次甲基基团的四重峰中心在5.2ppm，甲基位移峰值为1.5ppm，说明清洗后的共聚物中有LA大分子产物。

②GPC分析

GPC实验条件为，四氢呋喃流动相，样品浓度2-3mg/ml，流速1ml/min，检测温度30℃，标准样品聚苯乙烯(PS)。不同反应时间GPC分析LA化学合成产物数均分子量结果见表1。

表1

实例5～8

将实例4得到LA化学合成产物用乙酸乙酯进行稀释，得到的生物降解胶粘剂。依据溶液的固含量，取定量溶液用刮刀均匀涂刮于牛皮纸上，放入烘箱里烘10min，制得含胶量为12mg/cm²的压敏胶带。其中初粘力测试采取国标GB/T4852-2002中斜面滚球法(倾斜角度30°，试样长250mm以上，宽10-80mm)，检测规定长度的粘性面能够粘住的最大钢球尺寸。持粘力测试采取国标GB/T 4851-2014中胶粘带对标准测试钢板的测试方法(试样长150mm，宽12±0.5mm)，通过胶粘带的失效时间来测量胶粘带对标准钢板的持粘性；根据国标GB/T2792-2014中胶粘带与不锈钢板的180°剥离试验测得剥离强度。根据国标GB/T 2754-1995测得粘度。生物降解胶粘剂的各项性能见表2。

表2

用实例8得到生物降解胶粘剂，以双向拉伸聚乳酸薄膜为基材，制备邮政快递封装用透明胶带，制备得到透明胶带的性能如表3所示。

表3

注：根据邮政业封装用胶带(生物降解带)标准测得。其中初粘力国标GB/T 4852-2002中斜面滚球法(方法同上)和斜槽滚球法(倾斜角21°30′长100mm以上，宽25mm)测量其在水平板上的胶粘带粘性面上滚动的距离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种可生物降解胶粘剂的制备方法，其特征在于该胶粘剂的成分为：

丙交酯(LA)化学合成产物 10-90份；

溶剂 10-90份；

所述丙交酯(LA)化学合成产物的制备方法在于包括以下步骤：将LA材料按溶剂乙酸乙酯质量的25％，倒入装有乙酸乙酯的反应容器中，反应器带搅拌与控温功能，控制反应器在氮气保护下，控制反应温度在60℃，搅拌速度为150r/min，LA完全溶解后，加入2.12g辛酸亚锡，分别反应时间0h、2.5h、4h、6h、9h后时取出反应物，用无水乙醇进行提纯离心，得到LA化学合成产物，所制备的LA化学合成产物的数均分子量为2730、4100、7820、9637、12326。

2.根据权利要求1所述的可生物降解胶粘剂的制备方法制得的生物降解胶粘剂按照国家标准GB/T 2754-1995测得的黏度为50-5000mPa·S，剥离强度≥2.5N/cm，按照国家标准GB/T4852-2002斜面滚球法测试得到初粘力≥5球号，按照国家标准GB/T 4851-2014测试得到持粘力≥0.8h，相对生物分解率≥90％。

3.根据权利要求1或2所述的可生物降解胶粘剂的制备方法，其特征在于，将LA化学合成产物用乙酸乙酯进行稀释到合适粘度，即获得可生物降解胶粘剂。