CN102146237A - 一种坡缕石改性水性转印涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性转印涂层，采用坡缕石对水性转印涂层进行改性，制备的涂层具有良好的耐热性、剥离性和机械强度。本发明所用坡缕石原料易得，成本低廉，且所述转印涂层制备方法简单，适于产业化生产。

Description

一种坡缕石改性水性转印涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种坡缕石改性的水性转印涂层，以及所述涂层的制备方法。

背景技术

热转印就是将花纹图案印刷到耐热性胶纸上，通过加热，加压，将油墨层的花纹图案印到成品材料上的一种特殊印刷工艺，由于具有抗腐蚀、抗冲击、耐老化、耐磨、防火、在户外使用保持15年不变色等性能，热转印技术广泛应用于电器、日用品、建材的装饰等领域，而且几乎所有商品都用这方式制作标签。由于转印作业只是一个流程，即使是多种颜色的图案，也能够缩短印刷图案作业时间，减少了由于印刷错误造成的材料(成品)损失。利用热转印膜印刷可将多色图案一次成图，无需套色，简单的设备也可印出逼真的图案，而且印刷的图案层次丰富、色彩鲜艳，千变万化，色差小，再现性好，非常适合大批量生产。

热转印工艺主要材料是电化铝箔、胶粘剂、转移涂层等构成，其中转印涂层是工艺的核心之一，也是影响转印质量的关键，因此也成为人们关注的焦点，目前人们对转移膜和转印涂层的研究做了大量的工作，如中国专利CN1851121A公开的电化铝烫金水贴花纸与其生产工艺及其应用，能够将电化铝装潢应用于硬质、曲面、不规则面及转角等部位，大大扩展了电化铝烫金技术的应用范围；中国专利CN101717605A公开的立体烫金电化铝烫印箔涂层的高分子材料配方及制备方法，采用聚氨酯、聚甲醛、聚环氧烷树脂等多种高分子材料与其他配料混合并熟化，改善了转印效果和成膜韧性；CN101428745B公开的热平衡型烫金基膜的生产方法，通过多次定向拉伸制备各向同性的基膜。

上述专利技术中，基本上都是针对基膜进行的改进，但是目前烫金等热转印工艺所用转印涂层均存在着一些不足，如玻璃效果不佳、与印刷表面铝层附着性不好、龟裂或油墨附着不良等，导致产品的性能有较大的缺憾；同时现有转印涂层涂布工艺复杂，能耗高，涂层用量大，而且有机溶液大量使用对环境造成污染，成本高。

坡缕石，(Palygorskite，又称凹凸棒土)是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，目前在石油化工、新材料、催化剂等领域已得到广泛的应用，如吴键儒等人(塑料工业，2010，38(2)：15-18)公开的酚醛树脂/凹凸棒土纳米复合材料的制备与表征，但是在转印涂层方面，尚未见有类似的报道。

发明内容

针对现有转印涂层存在的问题，本发明提供了一种坡缕石(Palygorskite，凹凸棒土)改性的水性转印涂层，将坡缕石与水性树脂混合之后制备得到，工艺简单、成本低、并更好的完善了转移涂层的性能。

本发明凹凸棒土改性水性转印涂层，组分包括100重量份水性树脂、0.1~10重量份坡缕石，。

其中，所述水性树脂优选为纤维素树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种或几种混合。

其中，所述凹凸棒土优选为阳离子表面活性剂改性的坡缕石、或硅烷偶联剂改性的坡缕石。

其中，所述阳离子表面活性剂优选为季铵盐，其结构通式为[(R₁)(R₂)(R₃)N⁺]X^-，其中，R₁、R₂、R₃可以是相同或不同的烷基，X可以是卤素原子(如氯、溴或碘)、或其他阴离子。

其中，所述硅烷偶联剂结构通式为Y(CH₂)_nSiX₃，其中， n优选为0~3的自然数；X为可水解基团；Y为有机官能团，如乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基等。

其中，所述坡缕石直径优选为20~60nm，长度优选为300~1500nm。

根据上述坡缕石改性水性转印涂层的一种优选实施方式，其中，所述涂层组分如下：

纤维素树脂  20重量份；

水性聚氨酯  40重量份；

水性丙烯酸树脂  40重量份；

坡缕石  0.1~10重量份。

本发明还提供了一种上述坡缕石改性水性转印涂转印涂层的制备方法，步骤如下：

步骤1，坡缕石的提纯和/或改性；

步骤2，水性树脂混合制备转印涂层浆料；

步骤3，将提纯和改性的坡缕石加入转移涂层浆料中混合均匀；出料

步骤4，涂布制成涂层。

本发明所述坡缕石改性水性转印涂层在热转印工艺中的应用，其使用方法如下：

所述涂层用涂布机均匀涂在未电晕基膜上，形成均匀涂层；然后模压机压膜，涂上全息图案；镀铝机在压膜层表面均匀镀铝；胶辊和涂布粘合剂将转印镀铝膜与底纸进行复合，压辊贴合烘干；最好将基膜与底纸分离，得到需要的图案。

本发明坡缕石改性水性转印涂层，其中，坡缕石具有独特的分散、耐盐碱等胶体性质、和较高的吸附脱色能力，同时具有一定的可塑性和粘结力，而且坡缕石在中国安徽、江苏等地有着巨大的储量，因此原料易得，成本低；所述转印涂层制备方法工艺简便易行，设备简单；而且，与现有涂层相比，本发明制备的转移涂层具有更高的强度，更好的耐高温性能和优异的剥离性。

同时本发明为水性涂层，不需要有机溶剂，对环境友好，污染小。

具体实施方式

首先，本发明提供了一种坡缕石改性水性转印涂层，所述转印涂层包括水性树脂和坡缕石。

本发明所用坡缕石直径优选为20~60nm，长度优选为300~1500nm；用量优选为水性树脂用量的0.1~10%(重量)。

本发明还提供了用所述浆料制备的水性转印涂层，通过所述浆料在基膜上涂布得到。所述水性转印涂层制备方法如下：

步骤1，坡缕石的提纯和/或改性；

其中，坡缕石的提纯与改性方法已有诸多报道，如专利CN1248984C、专利CN100549108C、以及Peng ZQ等人(J. Polym. Sci B Polym. Phy.，2006，44：534-540)、Tian M等人(J. Mater. Sci. 2003，38：4917-4924)、吴键儒等人(化工新型材料，2009，37(7)：56-59)报道的方法等，均可用于本发明。

本发明优选为用阳离子表面活性剂(如季铵盐类)或者硅烷偶联剂改性。

步骤2，水性树脂混合制备转印涂层浆料；

步骤3，将提纯和改性的坡缕石加入转移涂层浆料中混合均匀；出料

步骤4，涂布制成涂层。

以纤维素树脂、水性聚酰胺和水性丙烯酸树脂为例，下面通过具体实施例对本发明凹凸棒土水性转印涂层及其制备方法进行详细描述，以使更好的理解本发明，但下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

步骤1，坡缕石的提纯

将坡缕石粉体与去离子水按1：20(重量比)的比例混合，机械搅拌30分钟，静置1小时，倾出上层液体，重复操作5次。

补加水后再次机械搅拌30分钟，倾出上层悬浮液，悬浮液超声40分钟，倒入干净托盘自然风干，球磨30分钟，110℃真空干燥2小时。

步骤2，配制转印涂层浆料

纤维素树脂  20kg；

水性聚氨酯  40 kg；

水性丙烯酸树酯  40 kg；

将上述水性树脂混合。

步骤3，加入坡缕石

将1kg步骤1中提纯的坡缕石加入到所述浆料中搅拌2h，出料。

步骤4，涂布

将步骤3所得混合物在涂布机上涂布。

同时我们以未经坡缕石改性的水性转印涂层作为对比例，对比例按照上述方法在相同条件下制备。表1列出了本发明坡缕石改性水性转印涂层与对比例之间的组分配比和性能对比。

表1，本发明转印涂层与对比例性能对比

从表1中可以看出，本发明坡缕石改性的水性转印涂层玻璃化转变温度(Tg)为115℃，高于对比例的110℃，说明本发明耐热性更好；本发明坡缕石改性的水性转印涂层室温下的硬度为6H，高出对比例(3H)一倍，即本发明制备的水性转印涂层有着更好的机械强度。同时本发明坡缕石改性的水性转印涂层剥离性能也好与对比例。

实施例2

步骤1，阳离子表面活性剂改性坡缕石

阳离子表面活性剂以十六烷基三甲基溴化铵为例。

将坡缕石粉体与去离子水按1：20(重量比)的比例混合，制得坡缕石悬浮液，温度升至90℃，加入十六烷基三甲基溴化铵(质量为坡缕石质量的2%)，搅拌反应；PH值调至9，将得到的浆体过滤、洗涤，然后干燥、粉碎得到阳离子表面活性剂改性的坡缕石粉体。

步骤2，配制转印涂层浆料

纤维素树脂  20kg；

水性聚氨酯  40 kg；

水性丙烯酸树酯  40 kg；

将上述水性树脂混合。

步骤3，加入坡缕石

将1kg步骤1中改性的坡缕石加入到所述浆料中搅拌2h，出料。

步骤4，涂布

将步骤3所得混合物在涂布机上涂布。

同时我们以未经坡缕石改性的水性转印涂层作为对比例，对比例按照上述方法在相同条件下制备。表2列出了本发明实施例2水性转印涂层与对比例之间的组分配比和性能对比。

表2，本发明转印涂层与对比例性能对比

从表2中可以看出，本发明阳离子表面活性剂改性坡缕石改性的水性转印涂层玻璃化转变温度(Tg)为128℃，高于对比例的110℃，说明本发明耐热性更好；本发明实施例2制备的水性转印涂层室温下的硬度为4H，高于对比例(3H)，即本发明制备的水性转印涂层有着更好的机械强度。同时本发明坡缕石改性的水性转印涂层剥离性能也好与对比例。

实施例3

步骤1，硅烷偶联剂改性坡缕石

硅烷偶联剂以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为例。

将坡缕石粉体与去离子水按1：10(重量比)的比例混合，制得坡缕石悬浮液，温度升至90℃，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(质量为凹凸棒土质量的10%)，搅拌反应；将得到的浆体过滤、洗涤，然后干燥、粉碎得到硅烷偶联剂改性的坡缕石粉体。

步骤2，配制转印涂层浆料

纤维素树脂  20kg；

水性聚氨酯  40 kg；

水性丙烯酸树酯  40 kg；

将上述水性树脂混合。

步骤3，加入坡缕石

将1kg步骤1中改性的坡缕石加入到所述浆料中搅拌2h，出料。

步骤4，涂布

将步骤3所得混合物在涂布机上涂布。

同时我们以未经坡缕石改性的水性转印涂层作为对比例，对比例按照上述方法在相同条件下制备。表3列出了本发明实施例3水性转印涂层与对比例之间的组分配比和性能对比。

表3，本发明转印涂层与对比例性能对比

从表3中可以看出，本发明阳离子表面活性剂改性坡缕石改性的水性转印涂层玻璃化转变温度(Tg)为135℃，高于对比例的110℃，说明本发明耐热性更好；本发明实施例3制备的水性转印涂层室温下的硬度为5H，高于对比例(3H)，即本发明制备的水性转印涂层有着更好的机械强度。同时本发明坡缕石改性的水性转印涂层剥离性能也好与对比例。

通过上述实施例可以看出，本发明坡缕石改性水性转印涂层耐热性、剥离性和机械强度均好于未经坡缕石改性的转印涂层。

如果坡缕石经阳离子表面活性剂改性之后，用量制备本发明转移涂层，产品具有更好的耐热性，其中，阳离子表面活性剂可以选择胺盐、季铵盐或含氮杂环型阳离子表面活性剂；胺盐如盐酸、甲酸或乙酸等有机或无机酸与烷基伯胺、肿胺或叔胺反应得到的脂肪胺盐，与一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺反应得到的乙醇胺盐，以及卤代烷与二乙三胺、三乙四胺等反应得到的N-烷基多胺(聚乙烯多胺盐)；季铵盐有叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应得到，结构通式为[(R₁)(R₂)(R₃)N⁺]X^-，其中，R₁、R₂、R₃分别为烷基，可以是相同或不同的烷基，X可以是卤素原子(如氯、溴、碘等)、或其他阴离子；杂环类阳离子表面活性剂可以是咪唑啉类、吗啉胍类和三嗪类衍生物等。

本发明还可以选择硅烷偶联剂对坡缕石进行改性，制备的水性转印涂层具有良好的耐热性、剥离性和机械强度，其中，硅烷偶联剂是由硅氯仿(HSiCl₃)和带有反应基团的不饱和烯烃加成、醇解得到的产物，结构通式为Y(CH₂)_nSiX₃，其中， n为0~3的自然数；X为可水解基团，如氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等；Y为有机官能团，如乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基等。

本发明坡缕石改性水性转印涂层使用时，根据涂布量、涂布效果和剥离性能要求，将实施例1、2或3中制备的涂层用涂布机均匀涂在未电晕基膜上，形成均匀涂层；然后模压机压膜，涂上全息图案；镀铝机在压膜层表面均匀镀铝；胶辊和涂布粘合剂将转印镀铝膜与底纸进行复合，压辊贴合烘干；最好将基膜与底纸分离，得到需要的图案。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种坡缕石改性水性转印涂层，其特征在于，所述涂层组分包括水性树脂、坡缕石，所述水性树脂与坡缕石重量比为100：0.1~10。

2.根据权利要求1所述的转印涂层，其特征在于，所述坡缕石为阳离子表面活性剂改性的坡缕石。

3.根据权利要求2所述的转印涂层，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为季铵盐，其结构通式为[(R₁)(R₂)(R₃)N⁺]X^-，其中，R₁、R₂、R₃为相同或不同的烷基，X为卤素原子、或其它阴离子。

4.根据权利要求1所述的转印涂层，其特征在于，所述坡缕石为硅烷偶联剂改性的坡缕石。

5.根据权利要求4所述转印涂层，其特征在于，所述硅烷偶联剂结构通式为Y(CH₂)_nSiX₃，其中， n为0~3的自然数；X为可水解基团；Y为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的转印涂层，其特征在于，所述坡缕石直径为20~60nm，长度为300~1500nm。

7.根据权利要求1所述的转印涂层，其特征在于，所述水性树脂为纤维素树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂中的一种或几种混合。

8.根据权利要求1所述的转印涂层，其特征在于，所述浆料组分如下：

           纤维素树脂  20重量份；

           水性聚氨酯  40重量份；

       水性丙烯酸树脂  40重量份；

坡缕石  0.1~10重量份。

9.一种如权利要求1所述坡缕石改性水性转印涂层的制备方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1，坡缕石的提纯和/或改性；

步骤2，水性树脂混合制备转印涂层浆料；

步骤3，将提纯和改性的坡缕石加入转移涂层浆料中混合均匀；出料

步骤4，涂布制成涂层。

10.一种如权利要求1所述的坡缕石改性水性转印涂层在热转印中的应用，其特征在于，使用方法如下：

所述涂层用涂布机均匀涂在未电晕基膜上，形成均匀涂层；然后模压机压膜，涂上全息图案；镀铝机在压膜层表面均匀镀铝；胶辊和涂布粘合剂将转印镀铝膜与底纸进行复合，压辊贴合烘干；最好将基膜与底纸分离，得到需要的图案。