CN101942256A - 一种水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种水性涂料，由下述重量百分比的原料制成：水52～55％，十二烷基磺酸钠0.5～0.7％，甲基丙烯酸甲酯20～25％，丙烯酸丁酯3～4.5％，丙烯酸异辛酯0～2％，丙烯酸1～1.5％，甲基丙烯酸丁酯10～15％，马来酸二正丁酯1～2％，丙烯酸羟乙酯0.6～1％，衣康酸0.4～1％，氨水0.8～1％，消泡剂0.1～0.2％，乙酸钠0.05～0.1％，防腐剂0.1～0.2％，过硫酸钾0.1～0.2％。本发明还提供上述水性涂料的一种制备方法。本发明的水性涂料无毒无害，对环境污染小；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，而且后续加工性能极佳，能快速高效地进行烫金加工，烫金效果好。
Description
技术领域
本发明涉及涂料组合物，具体地说，涉及一种水性涂料及其制备方法。
背景技术
在包装印刷行业，在白卡纸上涂布一层涂料后，可形成高光亮度的高光纸。随着人们对包装材料装饰效果的要求的日益提高，要求高光纸不仅具有高光亮度，而且适合后续进行快速高效的烫金加工。而且，随着人们对环境保护的日益重视，还要求涂料在使用过程中挥发出的有害物质少，甚至没有挥发出有害物质，符合环保要求。
目前，包装印刷行业使用的涂料包括油性涂料和水性涂料。
有些油性涂料涂布后形成的涂层虽然能够满足高光亮度及后续快速烫金加工的要求，但使用过程中会挥发出较多的有害物质，环境污染大，无法达到环保要求(特别是烟包行业的有机挥发物限量要求)，而且成本较高。
水性涂料虽然环境污染小，但目前市场上的水性涂料涂布后形成的涂层不能同时满足高光亮度及后续快速烫金加工的要求。有些水性涂料涂布后形成的涂层虽然光亮度高，但不适用于烫金加工或烫金效率低下，烫金图案残缺；有些水性涂料涂布后形成的涂层虽然适用于后续快速烫金加工，但光亮度极低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种涂布后能够形成既具有高光亮度又适合后续进行快速烫金加工的涂层的环保型水性涂料，以及这种水性涂料的制备方法。采用的技术方案如下：
一种水性涂料，其特征在于由下述重量百分比的原料制成：水52～55％，十二烷基磺酸钠0.5～0.7％，甲基丙烯酸甲酯20～25％，丙烯酸丁酯3～4.5％，丙烯酸异辛酯0～2％，丙烯酸1～1.5％，甲基丙烯酸丁酯10～15％，马来酸二正丁酯1～2％，丙烯酸羟乙酯0.6～1％，衣康酸0.4～1％，氨水0.8～1％，消泡剂0.1～0.2％，乙酸钠0.05～0.1％，防腐剂0.1～0.2％，过硫酸钾0.1～0.2％。
优选上述水为去离子水。
上述十二烷基磺酸钠作为乳化剂。
上述过硫酸钾作为催化剂，可降低活化能，促进聚合反应。
上述乙酸钠作为缓冲剂，能够调整乳液的酸碱度，保证引发过程的平稳度。
上述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯和衣康酸在十二烷基磺酸钠的乳化作用下，并在催化剂过硫酸钾和缓冲剂乙酸钠的共同作用下，聚合形成共聚物。水性涂料中的固物成份就是上述的共聚物。上述甲基丙烯酸甲酯可增强涂料涂布后形成的涂层的强度，并且增强涂层的耐高温性能，防止涂层受热龟裂；丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、马来酸二正丁酯能增强涂层的韧性和亮度；丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、衣康酸能增加共聚物的自交联，从而增加共聚物的强度、耐温性及耐溶剂性，并改善涂料的涂布性能；甲基丙烯酸丁酯可增强涂层的韧性。
上述氨水起中和及调整粘度的作用。优选上述氨水的重量百分比浓度为20-25％，更优选上述氨水的重量百分比浓度为22％。
上述消泡剂起消除涂料中的泡沫的作用，保证涂布效果。上述消泡剂可以是矿物油消泡剂和改性有机硅消泡剂(例如德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex 825的消泡剂，其化学组成为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液)中的一种或者两者的混和物。
上述防腐剂能够抑制涂料中的霉菌生长，使涂料保持质量稳定。上述防腐剂可以是异噻唑啉酮(异噻唑啉酮俗称卡松，其有效成分是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物)。
另一方面，本发明还提供上述水性涂料的一种制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：
(1)按上述比例配备水、十二烷基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸、氨水、消泡剂、乙酸钠、防腐剂和过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的45-50％，第二部分水占所配备的水的1.5-5％，第三部分水占所配备的水的45-50％；
(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(1)所配备的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；
(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(1)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；
(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(1)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80℃；
(5)取预乳液的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92℃)；等反应釜中的物料的温度回落至85℃时，向反应釜中滴加余下的预乳液(即预乳液的9/10)和余下的过硫酸钾溶液(另一半过硫酸钾溶液)，滴加温度控制在85～90℃；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40℃时，加入步骤(1)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。水性涂料的PH值控制在7.2左右。
优选步骤(5)中将余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液同步、匀速滴加到反应釜中；更优选在150～180分钟的时间内将余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液同步、匀速滴加到反应釜中。
本发明的水性涂料无毒无害，对环境污染小，符合环保要求；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，而且印刷适应性广，后续加工性能极佳，能快速高效地进行烫金加工，烫金效果好，产品质量好；涂布时，可根据需要随时调整涂料的粘度，使用方便，涂布速度快，生产效率高，且单位面积涂布量少，能耗低，大幅降低成本。
具体实施方式
实施例1
依次按下述步骤制备水性涂料：
(1)按制备5000kg水性涂料计，配备水2620kg(占原料总重的52.4％)、十二烷基磺酸钠25kg(占原料总重的0.5％)、甲基丙烯酸甲酯1050kg(占原料总重的21％)、丙烯酸丁酯200kg(占原料总重的4％)、丙烯酸异辛酯100kg(占原料总重的2％)、丙烯酸50kg(占原料总重的1％)、甲基丙烯酸丁酯750kg(占原料总重的15％)、马来酸二正丁酯50kg(占原料总重的1％)、丙烯酸羟乙酯30kg(占原料总重的0.6％)、衣康酸50kg(占原料总重的1％)、氨水50kg(占原料总重的1％，其浓度为20％)、消泡剂5kg(占原料总重的0.1％；本实施例中，消泡剂采用德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex 825的消泡剂)、乙酸钠5kg(占原料总重的0.1％)、防腐剂5kg(均为异噻唑啉酮，占原料总重的0.1％)、过硫酸钾10kg(占原料总重的0.2％)；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水1179kg(占所配备的水的45％)，第二部分水131kg(占所配备的水的5％)，第三部分水1310kg(占所配备的水的50％)；
(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(1)所配备的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到3484kg预乳液；
(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(1)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到141kg过硫酸钾溶液；
(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(1)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80℃；
(5)取348.4kg预乳液(占预乳液总量的1/10)并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半(即70.5kg过硫酸钾溶液)投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92℃)；等反应釜中的物料的温度回落至85℃时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的3135.6kg预乳液(占预乳液总量的9/10)和余下的过硫酸钾溶液(即另外的70.5kg过硫酸钾溶液)，滴加温度控制在85～90℃，在150～180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40℃时，加入步骤(1)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到5000kg水性涂料。
实施例2
依次按下述步骤制备水性涂料：
(1)按制备5000kg水性涂料计，配备水2655.5kg(占原料总重的53.11％)、十二烷基磺酸钠30kg(占原料总重的0.6％)、甲基丙烯酸甲酯1150kg(占原料总重的23％)、丙烯酸丁酯150kg(占原料总重的3％)、丙烯酸异辛酯50kg(占原料总重的1％)、丙烯酸65kg(占原料总重的1.3％)、甲基丙烯酸丁酯650kg(占原料总重的13％)、马来酸二正丁酯100kg(占原料总重的2％)、丙烯酸羟乙酯50kg(占原料总重的1％)、衣康酸35kg(占原料总重的0.7％)、氨水40kg(占原料总重的0.8％，其浓度为24％)、消泡剂7.5kg(占原料总重的0.15％，本实施例中，消泡剂采用德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex 825的消泡剂)、乙酸钠2.5kg(占原料总重的0.05％)、防腐剂7.5kg(均为异噻唑啉酮，占原料总重的0.15％)、过硫酸钾7kg(占原料总重的0.14％)；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水1275kg(约占所配备的水的48％)，第二部分水80kg(约占所配备的水的3％)，第三部分水1300.5(约占所配备的水的49％)；
(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(1)所配备的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到3555kg预乳液；
(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(1)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到87kg过硫酸钾溶液；
(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(1)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80℃；
(5)取355.5kg预乳液(占预乳液总量的1/10)并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半(即43.5kg过硫酸钾溶液)投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92℃)；等反应釜中的物料的温度回落至85℃时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的3199.5kg预乳液(占预乳液总量的9/10)和余下的过硫酸钾溶液(另43.5kg过硫酸钾溶液)，滴加温度控制在85～90℃，在150～180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40℃时，加入步骤(1)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到5000kg水性涂料。
实施例3
依次按下述步骤制备水性涂料：
(1)按制备5000kg水性涂料计，配备水2711kg(占原料总重的54.22％)、十二烷基磺酸钠35kg(占原料总重的0.7％)、甲基丙烯酸甲酯1250kg(占原料总重的25％)、丙烯酸丁酯220kg(占原料总重的4.4％)、丙烯酸75kg(1.5％)、甲基丙烯酸丁酯500kg(占原料总重的10％)、马来酸二正丁酯75kg(占原料总重的1.5％)、丙烯酸羟乙酯40kg(占原料总重的0.8％)、衣康酸20kg(占原料总重的0.4％)、氨水45kg(占原料总重的0.9％，其浓度为22％)、消泡剂10kg(占原料总重的0.2％，本实施例中，消泡剂采用矿物油消泡剂)、乙酸钠4kg(占原料总重的0.08％)、防腐剂10kg(均为异噻唑啉酮，占原料总重的0.2％)、过硫酸钾5kg(占原料总重的0.1％)；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水1350kg(约占所配备的水的49.8％)，第二部分水50kg(约占所配备的水的1.84％)，第三部分水1311kg(约占所配备的水的48.36％)；
(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(1)所配备的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到3565kg预乳液；
(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(1)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到55kg过硫酸钾溶液；
(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(1)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80℃；
(5)取356.5kg预乳液(占预乳液总量的1/10)并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半(即27.5kg过硫酸钾溶液)投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92℃)；等反应釜中的物料的温度回落至85℃时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的3208.5预乳液kg(占预乳液总量的9/10)和余下的过硫酸钾溶液(另27.5kg过硫酸钾溶液)，滴加温度控制在85～90℃，在150～180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40℃时，加入步骤(1)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到5000kg水性涂料。
Claims (6)
1.一种水性涂料，其特征在于由下述重量百分比的原料制成：水52～55％，十二烷基磺酸钠0.5～0.7％，甲基丙烯酸甲酯20～25％，丙烯酸丁酯3～4.5％，丙烯酸异辛酯0～2％，丙烯酸1～1.5％，甲基丙烯酸丁酯10～15％，马来酸二正丁酯1～2％，丙烯酸羟乙酯0.6～1％，衣康酸0.4～1％，氨水0.8～1％，消泡剂0.1～0.2％，乙酸钠0.05～0.1％，防腐剂0.1～0.2％，过硫酸钾0.1～0.2％。
2.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征是：所述氨水的重量百分比浓度为20-25％。
3.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征是：所述氨水的重量百分比浓度为22％。
4.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征是：所述消泡剂是矿物油消泡剂和改性有机硅消泡剂中的一种或者两者的混和物。
5.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征是：所述防腐剂是异噻唑啉酮。
6.权利要求1所述的水性涂料的制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：
(1)按上述比例配备水、十二烷基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸、氨水、消泡剂、乙酸钠、防腐剂和过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的45-50％，第二部分水占所配备的水的1.5-5％，第三部分水占所配备的水的45-50％；
(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(1)所配备的甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸、马来酸二正丁酯、丙烯酸羟乙酯、衣康酸和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；
(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(1)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；
(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(1)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80℃；
(5)取预乳液的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应；等反应釜中的物料的温度回落至85℃时，向反应釜中滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85～90℃；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40℃时，加入步骤(1)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。
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