【专利介绍】一种钢桶用的密封胶及其制备方法
文/潘文海
申请号：202210676336 .4
申请日：2022 .06 .15
申请人：福建合润包装涂料有限公司
发明人：潘文海；翁师德；赖少波；翁锦熙
摘要
本发明涉及高分子密封材料领域，具体的提供了一种钢桶用的密封胶及其制备方法，该密封胶包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散体20～30份、填料45～65份、颜料1 .0～3 .0份、消泡剂0 .02～0 .15份、分散剂0 .5～2 .0份、抗氧剂0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸钠0 .5～2 .5份、增稠剂0 .1～1 .0份、增粘树脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高岭土、纳米碳酸钙和硫酸钡，水性聚氨酯分散体为环氧改性水性聚酯型聚氨酯分散体，使得密封胶的气味小、具有高固含量、耐高温、附着力好、具有较好弹性。
权利要求书
1 .一种钢桶用的密封胶，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散体20～30份、填料45～65份、颜料1 .0～3 .0份、消泡剂0 .02～0 .15份、分散剂0 .5～2 .0份、抗氧剂0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸钠0 .5～2 .5份、增稠剂0 .1～1 .0份、增粘树脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高岭土、纳米碳酸钙和硫酸钡，所述水性聚氨酯分散体为环氧改性水性聚酯型聚氨酯分散体。
2 .如权利要求1所述的钢桶用的密封胶，其特征在于，所述颜料为钛白粉。
3 .如权利要求1所述的钢桶用的密封胶，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂或者聚合物类消泡剂。
4 .如权利要求1所述的钢桶用的密封胶，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。
5 .如权利要求1所述的钢桶用的密封胶，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或者膨润土。
6 .如权利要求1所述的钢桶用的密封胶，其特征在于：所述增粘树脂为松香树脂、萜烯树脂或者合成丙烯酸树脂。
7 .一种制备如权利要求1‑5中任一项所述的钢桶用的密封胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将增稠剂溶解于水中，得到浓度为4％的第一溶液；
将填料、钛白粉、抗氧剂、分散剂、十二烷基硫酸钠、50％消泡剂混合，进行高速分散打浆，控制其细度在50‑70um，制得白浆；
将白浆、水性聚氨酯分散体、增粘树脂、50％消泡剂混合，得到混合物；
将所述混合物与所述第一溶液混合，得到钢桶用的密封胶。
说明书
1、技术领域
本发明属于密封材料领域，具体涉及一种钢桶用的密封胶及其制备方法。
2、背景技术
钢桶卷封用密封填料，俗称密封胶，当钢桶底顶与桶身卷封时，填入卷边缝隙中起密封作用。由于钢桶卷封后，卷边部位有一定的刚性回弹，回弹使原本卷紧的卷边出现了缝隙。所以，用密封填料填充卷边缝隙，能有效地提高钢桶的抗渗漏能力。钢桶生产及使用对密封填料有以下几项要求：
(1)相容性，由于钢桶的用途很广，盛装的货物各种各样，所以要求密封填料对各种内盛物有一定的相容性。如果某种内盛物与密封填料不相容，则可能产生化学反应、浸蚀，从而破坏了填料的密封性能，使内盛物变质或改性。
(2)耐高温性，由于目前大多数制桶厂家的钢桶涂装工艺均采用烘干炉干燥，炉内温度有的高达200℃左右，钢桶表面温度更高，在此温度下密封填料变稀流淌或焦糊变质，均会影响其密封性能。
(3)具有高固含量，由于它是密封填料，如果固份含量低，则干燥后体积减小，使缝隙不能有效地填满，从而影响其密封性。
(4)具有较强的附着力，大多数制桶厂的生产工艺都有桶底、顶预卷喷胶工序，如果胶与桶底顶预卷边的粘接力不强，则在卷边刚开始时，桶底顶与桶身翻边产生相对滑动，把预卷喷上的胶蹭掉，有时掉在外边，有时掉入桶内。不仅影响了密封性能，而且掉入桶内的胶块也影响了钢桶的内部清洁。
(5)具有较好的弹性，在钢桶卷边过程中，由于机械力的作用，使卷边包得很紧，缝隙为最小状况。但当卷封完毕后，卷边的刚性回弹等原因使卷边稍微放松一些，缝隙也相对大一些；如果密封填料没有较好的弹性，则不能适应这种变化。另外，密封填料在卷边内应有一定的弹性压缩，它本身的弹性弹力能使密封性能更佳。
传统的密封胶中含天然胶乳，天然胶乳氨在保存时，氨水具有强烈的刺鼻味道，对生产者与使用者均不友好，并且天然胶乳耐热性较差，无法承受高温。
3、发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一，即提供一种气味小、具有高固含量、耐高温、附着力好、具有较好弹性的钢桶用的密封胶。为此，本发明的第一个目的在于提出一种钢桶用的密封胶。
本发明的第二个目的在于提出一种钢桶用的密封胶的制备方法。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种钢桶用的密封胶，其包括以下重量份的原料：水性聚氨酯分散体20～30份、填料45～65份、颜料1 .0～3 .0份、消泡剂0 .02～0 .15份、分散剂0 .5～2 .0份、抗氧剂0 .2～2 .0份、十二烷基硫酸钠0 .5～2 .5份、增稠剂0 .1～1 .0份、增粘树脂0～5份、水5～20份；所述填料包括高岭土、纳米碳酸钙和硫酸钡，所述水性聚氨酯分散体为环氧改性水性聚酯型聚氨酯分散体。
根据本发明实施例的一种钢桶用的密封胶，使用环氧改性的水性聚氨酯作为主体材料可提高密封胶的附着力和耐热性，因聚氨酯的固含量无法做高，填料用低吸油值的硫酸钡、纳米碳酸钙并搭配部分高岭土，可填充更多的粉料，提高产品的固含量，达到国产钢桶密封胶的水准，纳米材料的引入又可进一步提高产品的刚性、韧性，满足产品卷封要求。
另外，相较于烷基酚聚氧乙烯醚等非离子型乳化剂，十二烷基硫酸钠具有更优异的耐水性，可进一步提高产品的附着力。
另外，根据本发明上述实施例提出的一种钢桶用的密封胶，还可以具有如下附加的技术特征：
可选地，所述颜料为钛白粉。
可选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂或者聚合物类消泡剂。
可选地，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。分散剂对颜填料具有润湿分散作用，防止颜填料粒子之间产生聚集，保持分散体系的稳定性。
可选地，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或者膨润土。增稠剂能够调节密封胶的粘稠度，同时对颜填料可起到润湿分散的作用。如此设置，使钢桶用密封胶不仅具有良好的附着力，而且化学稳定性及贮存稳定性好，使用效果更佳。
可选地，所述增粘树脂为松香树脂、萜烯树脂或者合成丙烯酸树脂。
本发明第二方面实施例还提出了一种钢桶用的密封胶的制备方法，其包括以下步骤：
将增稠剂溶解于水中，得到浓度为4％的第一溶液；
将填料、钛白粉、抗氧剂、分散剂、表面活性剂、50％消泡剂混合，进行高速分散打浆，控制其细度在50‑70um，制得白浆；
将填料、钛白粉、抗氧剂、分散剂、十二烷基硫酸钠、50％消泡剂混合，制得白浆；
将白浆、水性聚氨酯分散体、增粘树脂、50％消泡剂混合，得到混合物；
将所述混合物与所述第一溶液混合，得到钢桶用的密封胶。
4、具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将更详细地描述本发明的示例性实施例，应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例所采用原料的来源及其规格见表1所示：
表1 原料的来源及其规格
原料名称 |
商品编号 |
厂家 |
| 增稠剂 |
250HBR |
Ashland |
| 增粘树脂 |
Tacolyn 3400 |
EASTMAN |
| 高岭土 |
LJ‑1 |
上海缘江化工 |
| 纳米碳酸钙 |
303 |
上海缘江化工 |
| 硫酸钡 |
HY‑A20 |
深圳海扬粉体 |
| 钛白粉 |
R‑996 |
龙蟒佰利联 |
| 消泡剂 |
BYK‑016 |
BYK |
| 分散剂 |
OROTAN 731A |
DOW |
| 抗氧剂 |
Lowinox CPL |
Chemtura |
| 表面活性剂 |
十二烷基硫酸钠 |
上海凯星精细化工 |
| 表面活性剂 |
三乙醇胺 |
DOW |
| 表面活性剂 |
烷基酚聚氧乙烯醚 |
江苏桑达化工 |
实施例
表2 实施例1‑8中各组分及其重量份数
其中，环氧改性水性聚氨酯分散体的制备方法如下：
在氮气保护下，将真空脱水后的50g聚酯多元醇(HY‑2022 ,Mn＝2000)、5 .5g甲苯二异氰酸酯(TDI)和0 .1g二丁基二月桂酸锡(DBTDL)加入装有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，升温至90℃左右反应2h；加入8g环氧树脂E‑44，加入9g丙酮调节体系粘度，反应1h后，降低体系温度到60℃，然后取样测定反应物中异氰酸根含量；达到0 .76％之后，加入2g异氟尔酮二胺(IPDA)反应1h；加入1 .5g三乙胺(TEA)中和反应10min，再加入2 .5g乙二胺(EDA)，加入21 .4g去离子水进行高速剪切乳化30min，最后减压蒸馏除去溶剂，即得到环氧改性的水性聚氨酯分散体。
环氧树脂具有高模量、高强度和耐化学性好等优点，其结构中含有羟基和活泼的环氧基，容易发生反应；又含有苯环、醚键，它的加入会使聚氨酯产生一定程度的交联，形成网状结构，可提高聚氨酯的力学性能和耐热性；TDI属芳香族异氰酸酯，内部含有苯环，可以提供很好的内聚强度，提高产品的力学性能和耐热性。
钢桶用的密封胶的制备方法，其包括以下步骤：
将填料、钛白粉、抗氧剂、分散剂、表面活性剂、50％消泡剂混合，进行高速分散打浆，控制其细度在50‑70um，制得白浆；
将增稠剂溶解于水中，得到浓度为4％的第一溶液；
将填料、钛白粉、抗氧剂、分散剂、十二烷基硫酸钠、50％消泡剂混合，制得白浆；
将白浆、水性聚氨酯分散体、增粘树脂、50％消泡剂混合，得到混合物；
将所述混合物与所述第一溶液混合，得到钢桶用的密封胶。
结果如表3，优选实施例8，在保证产品性能的基础上，高岭土、硫酸钡及纳米碳酸钙混搭可大大降低打浆工艺难度，利于生产，又能保证产品具有良好的流动性，利于线上注胶。
实施例9：一种钢桶用密封胶，与实施例8的不同之处在于，氢化松香酯的重量份数设置为1份，水的重量份数设置为11 .7份。
实施例10：一种钢桶用密封胶，与实施例8的不同之处在于，氢化松香酯的重量份数设置为3份，水的重量份数设置为9 .7份。
实施例11：一种钢桶用密封胶，与实施例8的不同之处在于，氢化松香酯的重量份数设置为5份，水的重量份数设置为7 .7份。
结果如表3，优选实施例10，相较实施例9，实施例10及实施例11产品附着力均有提升，考虑到工艺方面，实施例11中水分含量较少，不利于打浆，所以优选实施例10。
实施例12：一种钢桶用密封胶，与实施例10的不同之处在于，三乙醇胺的重量分数设置为0份，烷基酚聚氧乙烯醚的重量份数设置为1 .5份。
实施例13：一种钢桶用密封胶，与实施例10的不同之处在于，三乙醇胺的重量分数设置为0份，十二烷基硫酸钠的重量份数设置为1 .5份。
结果如表3，优选实施例13，十二烷基硫酸钠为阴离子型乳化剂，相较于烷基酚聚氧乙烯醚等非离子型乳化剂，其可提高产品的附着力。
对比例1：一种钢桶用密封胶，与实施例13的不同之处在于，水性聚氨酯分散体未改性，其制备过程如下：
在氮气保护下，将真空脱水后的50g聚酯多元醇(HY‑2022 ,Mn＝2000)、5 .5g甲苯二异氰酸酯(TDI)和0 .1g二丁基二月桂酸锡(DBTDL)加入装有回流冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，升温至90℃左右反应2h；加入17g丙酮调节体系粘度，反应1h后，降低体系温度到60℃，然后取样测定反应物中异氰酸根含量；达到0 .76％之后，加入2g异氟尔酮二胺(IPDA)反应1h；加入1 .5g三乙胺(TEA)中和反应10min，再加入2 .5g乙二胺(EDA)，加入21 .4g去离子水进行高速剪切乳化30min，最后减压蒸馏除去溶剂，即得到环氧改性的水性聚氨酯分散体。
实施例13由于主体材料水性聚氨酯分散体进行环氧改性，其结构中含有羟基和活泼的环氧基，可以提高产品的交联程度，形成网状结构，从而提高产品的耐热性；同时结构中含有苯环，为刚性结构，可以提供更好的内聚强度，也能提高产品的耐热性。因此，相较与对比例1未改性的水性聚氨酯分散体，实施例13具有更高的热降解温度，即更耐高温。
试验例
以下通过力学性能测试实验说明本发明的有益效果：
1 .测试对象：实施例1‑13制备的密封胶；
2 .测试项目：
固含量试验方法：根据GB/T 1725进行固含量的测试，测试条件为温度125℃、时间30min。
弹性试验方法：根据JG/T 172标准进行涂膜的制备，得到厚度为(1 .0±0 .2)mm的干膜，制备好的干膜根据GB/T 528标准测定拉伸强度和断裂伸长率，用以表征密封胶弹性性能。
附着力试验方法：根据GB/T 2792标准进行涂膜的制备与90度剥离强度测试，用以表征密封胶附着力性能。
耐热性能试验方法：使用热重分析仪测定产品热失重5％时的温度，用以表征产品的耐热性能，温度越高，说明产品耐热性越好。
耐蚀性试验方法：采用200um涂布器，在镀锌板上进行刮板，置于130℃烤箱中烘烤3min；将样品裁切成合适大小，进行耐溶剂浸泡测试，测试条件为常温，时间为30天；经过浸泡测试后，观察其表观状态，与对比样(未浸泡样)的差异性。
表3：实施例1‑13制备的密封胶性能测试结果
由此可知，本发明提供的钢桶用的密封胶耐高温、耐压、附着力好、具有较好弹性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
