CN101402818A - 一种环保型水性上色涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型水性上色涂料及其制备方法与应用，所述的水性上色涂料由以下组分及含量(重量份)为原料：水性树脂40～60；助溶剂10～25；去离子水20～50；成膜助剂0～3；pH值调节剂0.1～2；抗擦伤剂0.1～2；润湿剂0.1～0.5；流变控制剂0～0.2；消泡剂0.05～0.2。与现有技术相比，本发明具有以下优点：环保和成本优势，生产成本低；印刷适应性好；在涂布过程中不会对底层造成破坏，避免了溶剂型涂料产生的咬底现象；经中试生产确认可直接用于替代现有溶剂型上色涂料。
Description
技术领域
本发明涉及上色涂料，尤其涉及一种环保型水性上色涂料及其制备方法与应用。
背景技术
在转移卡纸或复合卡纸上常常要上一层黄色透明的涂料，使银卡呈现出金卡的效果。
现有的上色涂料大部分为溶剂型体系，大量使用有机溶剂，一方面挥发性有机物(VOCs)含量高对生产与使用环境造成严重污染，另一方面也存在着溶剂成本高的问题。另外，市场上也有一些透明水性上色涂料，但与其配套的染料浆里都含有大量的酯类、乙二醇醚类等有机溶剂，甚至水性涂料本身也含有少量类似的溶剂。
上述种种因素制约了上色涂料的应用范围。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全无毒、成本低、印刷适应性好的环保型水性上色涂料及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种环保型水性上色涂料，其特征在于，该水性上色涂料由以下组分及含量(重量份)为原料：
水性树脂 40～60；
助溶剂 10～25；
去离子水 20～50；
成膜助剂 0～3；
pH值调节剂 0.1～2；
抗擦伤剂 0.1～2；
润湿剂 0.1～0.5；
流变控制剂 0～0.2；
消泡剂 0.05～0.2。
所述的水性树脂包括丙烯酸乳液、水性聚酯、聚氨酯水分散体或丙烯酸改性聚氨酯乳液。
所述的丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg范围为-20℃-110℃，分子量范围为10万-100万；所述的水性聚酯的玻璃化转变温度Tg范围为-10℃-70℃，分子量为1万-10万；所述的聚氨酯水分散体的软化点范围为100-250℃。
所述的助溶剂选自乙醇、异丙醇、丙二醇醚类中的一种或几种。
所述的成膜助剂选自丙氧基醇醚、正丁醇、碳酸丙酯、十二酯醇中的一种或几种；所述的pH值调节剂选自氨水、三乙胺、二甲基乙胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺中的一种或几种。
所述的抗擦伤助剂选自聚乙烯乳化蜡、聚醚改性有机硅、硅溶胶中的一种或几种；所述的润湿剂选自阴离子型润湿剂、非离子型润湿剂中的一种或几种。
所述的阴离子型润湿剂选自聚丙烯酸钠盐、聚羧酸钠盐、六偏磷酸钠中的一种或几种，所述的非离子型润湿剂选自聚氧乙烯烷基醚、乙炔乙二醇、聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种或几种。
所述的流变控制剂选自疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液、缔合型聚氨酯乳液中的一种或两种；所述的消泡剂选自改性聚硅氧烷、改性硅酮类、界面活性剂中的一种或几种。
一种环保型水性上色涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
水性树脂 40～60
助溶剂 10～25
去离子水 20～50
成膜助剂 0～3
pH值调节剂 0.1～2
抗擦伤剂 0.1～2
润湿剂 0.1～0.5
流变控制剂 0～0.2
消泡剂 0.05～0.2；
(2)将水性树脂投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(3)将助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性上色涂料。
一种环保型水性上色涂料的应用，其特征在于，该应用包括把配套色浆按比例加入到所述的水性上色涂料中，搅拌均匀后，直接涂布到转移卡纸或复合卡纸上，经温度90℃～120℃、时间8秒～10秒连续烘干，固化成膜，通过调节色浆的比例得到颜色深浅不同、色相不同的金卡纸。
与现有技术相比，本发明水性上色涂料以水为主要分散介质，配套的染料浆为全乙醇溶解，具有以下优点：
(1)环保和成本优势：以水为主要分散介质，基本不含有机溶剂，挥发性有机物(VOCs)含量极低，生产成本低；
(2)印刷适应性好：相比溶剂型体系，水性体系在树脂与溶剂极性上的不同，赋予了其良好的耐溶剂性，更适用于对耐溶剂性要求较高的印刷方式(如凹版印刷、丝网印刷)；
(3)在涂布过程中不会对底层造成破坏，避免了溶剂型涂料产生的咬底现象；
(4)经中试生产确认可直接用于替代现有溶剂型上色涂料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种环保型水性上色涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
| 组分 | 重量份 |
| 水性树脂丙烯酸改性聚氨酯乳液 | 40 |
| 助溶剂乙醇 | 10 |
| 去离子水 | 46.25 |
| 成膜助剂正丁醇 | 3 |
| pH值调节剂氨水 | 0.2 |
| 抗擦伤剂硅溶胶 | 0.1 |
| 润湿剂壬基酚聚氧乙烯醚 | 0.2 |
| 流变控制剂疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液 | 0.2 |
| 消泡剂改性聚硅氧烷 | 0.05 |
(2)将水性树脂投入反应釜中，并低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(3)把助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中依次加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性上色涂料。
把配套色浆按涂料重量的20％加入到上述制成的涂料中，搅拌均匀后，直接涂布到转移卡纸或复合卡纸上，经温度90℃、时间10秒的连续烘干固化成膜后，得到金卡纸。
实施例2
一种环保型水性上色涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
| 组分 | 重量份 |
| 水性树脂丙烯酸乳液 | 60 |
| 助溶剂异丙醇 | 15 |
| 去离子水 | 21.5 |
| 成膜助剂碳酸丙酯 | 1 |
| pH值调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP-95) | 0.2 |
| 抗擦伤剂聚乙烯乳化蜡 | 2 |
| 润湿剂乙炔乙二醇 | 0.1 |
| 消泡剂改性硅酮类消泡剂 | 0.2 |
丙烯酸乳液的Tg为50℃，分子量为50万；
(2)将水性树脂投入反应釜中，并低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(3)把助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中依次加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20分钟，得到环保型水性上色涂料。
把配套色浆按涂料重量的40％加入到上述制成的涂料中，搅拌均匀后，直接涂布到转移卡纸或复合卡纸上，经温度100℃、时间9秒的连续烘干固化成膜后，得到金卡纸。
实施例3
一种环保型水性上色涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
| 组分 | 重量份 |
| 水性树脂水性聚酯 | 50 |
| 助溶剂丙二醇单甲醚 | 25 |
| 去离子水 | 23.1 |
| pH值调节剂氨水 | 0.2 |
| 抗擦伤剂聚醚有机硅 | 1 |
| 润湿剂壬基酚聚氧乙烯醚 | 0.5 |
| 流变控制剂缩合型聚氨酯乳液 | 0.1 |
| 消泡剂非离子型界面活性剂 | 0.1 |
水性聚酯的Tg为30℃，分子量为5万；
(2)将水性树脂投入反应釜中，并低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(3)把助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中依次加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌30分钟，得到环保型水性上色涂料。
把配套色浆按不同比例加入到上述制成的涂料中，搅拌均匀后，直接涂布到转移卡纸或复合卡纸上，经温度120℃、时间8秒的连续烘干固化成膜后，这样通过调节色浆的比例就可得到各种颜色深浅不同、色相不同的金卡纸。
实施例4
一种环保型水性上色涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
| 组分 | 重量份 |
| 水性树脂聚氨酯水分散体 | 40 |
| 助溶剂乙醇异丙醇 | 108 |
| 去离子水 | 50 |
| pH值调节剂二甲基乙胺三乙胺 | 11 |
| 抗擦伤剂聚醚有机硅 | 1.5 |
| 润湿剂壬基酚聚氧乙烯醚 | 0.3 |
| 消泡剂非离子型界面活性剂 | 0.1 |
聚氨酯水分散体的软化点为150℃；
(2)将水性树脂投入反应釜中，并低速搅拌均匀；
(3)把助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速搅拌10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中依次加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速搅拌20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速搅拌30分钟，得到环保型水性上色涂料。
实施例5
一种环保型水性上色涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
| 组分 | 重量份 |
| 水性树脂 | 45 |
| 助溶剂乙醇 | 20 |
| 去离子水 | 20 |
| 成膜助剂正丁醇 | 2 |
| pH值调节剂三乙胺 | 0.1 |
| 抗擦伤剂聚醚有机硅 | 1 |
| 润湿剂乙炔乙二醇 | 0.1 |
| 消泡剂非离子型界面活性剂 | 0.15 |
(2)将水性树脂投入反应釜中，并低速搅拌均匀；
(3)把助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速搅拌10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中依次加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速搅拌20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速搅拌30分钟，得到环保型水性上色涂料。
Claims (10)
1.一种环保型水性上色涂料，其特征在于，该水性上色涂料由以下组分及含量(重量份)为原料：
水性树脂 40～60；
助溶剂 10～25；
去离子水 20～50；
成膜助剂 0～3；
pH值调节剂 0.1～2；
抗擦伤剂 0.1～2；
润湿剂 0.1～0.5；
流变控制剂 0～0.2；
消泡剂 0.05～0.2。
2.根据权利要求1所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的水性树脂包括丙烯酸乳液、水性聚酯、聚氨酯水分散体或丙烯酸改性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求2所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的丙烯酸乳液的玻璃化转变温度Tg范围为-20℃-110℃，分子量范围为10万-100万；所述的水性聚酯的玻璃化转变温度Tg范围为-10℃-70℃，分子量为1万-10万；所述的聚氨酯水分散体的软化点范围为100-250℃。
4.根据权利要求1所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的助溶剂选自乙醇、异丙醇、丙二醇醚类中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的成膜助剂选自丙氧基醇醚、正丁醇、碳酸丙酯、十二酯醇中的一种或几种；所述的pH值调节剂选自氨水、三乙胺、二甲基乙胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的抗擦伤助剂选自聚乙烯乳化蜡、聚醚改性有机硅、硅溶胶中的一种或几种；所述的润湿剂选自阴离子型润湿剂、非离子型润湿剂中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的阴离子型润湿剂选自聚丙烯酸钠盐、聚羧酸钠盐、六偏磷酸钠中的一种或几种，所述的非离子型润湿剂选自聚氧乙烯烷基醚、乙炔乙二醇、聚氧乙烯乙二醇烷基酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的环保型水性上色涂料，其特征在于，所述的流变控制剂选自疏水改性碱溶胀型丙烯酸乳液、缔合型聚氨酯乳液中的一种或两种；所述的消泡剂选自改性聚硅氧烷、改性硅酮类、界面活性剂中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的环保型水性上色涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
水性树脂 40～60
助溶剂 10～25
去离子水 20～50
成膜助剂 0～3
pH值调节剂 0.1～2
抗擦伤剂 0.1～2
润湿剂 0.1～0.5
流变控制剂 0～0.2
消泡剂 0.05～0.2；
(2)将水性树脂投入反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌均匀；
(3)将助溶剂、去离子水、成膜助剂混合均匀后，在搅拌的情况下加入到反应釜中，低速300-500转/分钟搅拌5-10min；
(4)向反应釜中加入pH值调节剂，使体系的pH值在8-9之间；
(5)向反应釜中加入抗擦伤剂、润湿剂、流变控制剂，中速700-800转/分钟搅拌10-20min；
(6)向反应釜中加入消泡剂，高速1000-1200转/分钟搅拌20-30分钟，得到环保型水性上色涂料。
10.一种如权利要求1所述的环保型水性上色涂料的应用，其特征在于，该应用包括把配套色浆按比例加入到所述的水性上色涂料中，搅拌均匀后，直接涂布到转移卡纸或复合卡纸上，经温度90℃～120℃、时间8秒～10秒连续烘干，固化成膜，通过调节色浆的比例得到颜色深浅不同、色相不同的金卡纸。
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