CN102516446B

CN102516446B - 一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102516446B
Application number: CN2011103952101A
Authority: CN
Inventors: 霍锦钊; 程宝强; 白永平; 张建军
Original assignee: FOSHAN NANHAI GOTOP PACKAGING MATERIAL Co Ltd
Current assignee: FOSHAN NANHAI GOTOP PACKAGING MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: CN102516446A

Abstract

本发明公开了一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用，通过高效乳化剂的使用以及改进的乳液聚合方法来实现水性乳液的制备；通过加入新型聚合单体甲基丙烯酸异冰片酯来解决其高Tg点树脂的脆性缺点，在涂覆前加入一定组分的固化剂，使得树脂的耐温性有明显的提高，从而解决树脂在较高温度模压的问题。采用本发明可解决了有机溶剂在使用时对环境及人体健康造成的危害，并且节省了一定的成本；本发明通过新型单体甲基丙烯酸异冰片酯的加入解决了丙烯酸系树脂在镭射烫印箔信息层上应用的难题，起到很好的增韧作用，提高树脂的模压实施性；本发明通过高效乳化剂和改进的聚合实施方法的使用，使制得的树脂物化性能优异，储存及使用稳定性均达到生产标准。

Description

一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及的是一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用。

背景技术

现有的镭射转印箔大部分是将信息层树脂涂覆在BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜）或BOPET（双向拉伸聚酯薄膜）的基膜上，经过模压工艺处理使其表面呈现镭射图案，再通过真空镀铝使其带有明亮的金属光泽，镀铝层后再涂覆上热熔胶即可实施烫印，其在食品包装、烟包行业及化妆品等上都有较广泛的应用。

镭射转印箔其核心部分即信息层树脂性能要求较高，主要体现在模压环节：在150℃左右能过模压出理想的图案，要求树脂的耐高温和柔韧性并存，现在市面上多用溶剂型的聚氨酯系的树脂和少量的丙烯酸系树脂，前者利用其良好的韧性以及在固化后体现出的耐温性满足工艺要求，而丙烯酸树脂因其在高温即脆的特点而在模压环节得不到良好的产品效果，故用量较少。

现有的信息层树脂大都是溶剂型的，其优点是树脂合成工艺较水分散树脂简单易操作，而且树脂本身涂膜性能较好，但同时也存在以下缺陷：

1、溶剂型树脂中的有机溶剂挥发会造成环境的污染和成本的浪费；

2、聚氨酯相较丙烯酸系树脂的生产成本较高；

3、溶剂型的树脂在使用过程中对人体有害。

在生产过程中，占树脂体系80%以上的溶剂会全部挥发到空气中，在烫印后溶剂仍有残留，继续缓慢挥发。这样不但造成生产浪费、成本较高，而且应用起来也存在很多局限性，如：一些食品、烟包的包装都必须严格控制其印刷物的VOC（挥发性有机化合物）含量。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用，旨在解决现有的溶剂型树脂中的有机溶剂挥发会造成环境的污染和成本的浪费、聚氨酯的生产成本较高和溶剂型的树脂在使用过程中对人体有害的问题。

本发明的技术方案如下：一种水性丙烯酸树脂，其中，主要由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯： 50%-55%

苯乙烯： 18%-20%

甲基丙烯酸异冰片酯： 20%-25%

甲基丙烯酸： 4%-6%

十二烷基硫酸钠： 1%

EF-810： 0.5%

引发剂 1%。

所述的水性丙烯酸树脂，其中，所述引发剂为过硫酸钾。

一种水性丙烯酸树脂的制备方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：在反应器中加入添加量为水性丙烯酸树脂重量两倍的去离子水，升温至40~70℃后，加入乳化剂，继续升温至80℃，加入引发剂；

步骤2：将单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及甲基丙烯酸混合完全，然后滴加入反应器中，滴加速度控制在2~6小时滴加完毕；

步骤3：单体滴加完毕后，77~82℃继续保温2~3小时，然后升温至90~92℃保温3小时，冷却出料。

一种如上述所述的水性丙烯酸树脂的应用，其中，将所述水性丙烯酸树脂用作镭射转印箔的信息层树脂；在所述水性丙烯酸树脂中加入固化剂；固化剂的添加量占水性丙烯酸树脂重量的8~10%。

所述的水性丙烯酸树脂的应用，其中，所述固化剂为氮丙啶类固化剂。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种水性丙烯酸树脂及其制备方法和应用，本发明所制得的树脂为水分散型树脂，解决了有机溶剂在使用时对环境及人体健康造成的危害，并且节省了一定的成本；本发明通过新型单体甲基丙烯酸异冰片酯的加入解决了丙烯酸系树脂在镭射烫印箔信息层上应用的难题，起到很好的增韧作用，提高树脂的模压实施性；本发明通过高效乳化剂和改进的聚合实施方法的使用，使制得的树脂物化性能优异，储存及使用稳定性均达到生产标准。

附图说明

图1是本发明水性丙烯酸树脂的制备方法步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明提供一种水性丙烯酸树脂，通过高效乳化剂的使用以及改进的乳液聚合方法来实现水性乳液的制备；通过加入新型聚合单体甲基丙烯酸异冰片酯来解决其高Tg（Tg是玻璃化温度，是玻璃态向高弹态开始转变的温度）点树脂的脆性缺点，在涂覆前加入一定组分的固化剂，使得树脂的耐温性有明显的提高，从而解决树脂在较高温度模压的问题。

本发明所述的水性丙烯酸树脂，按照重量百分比，由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯（MMA）： 50%-55%

苯乙烯（St）： 18%-20%

甲基丙烯酸异冰片酯[(I)BOMA]： 20%-25%

甲基丙烯酸（MA）： 4%-6%

乳化剂： 1.5%

引发剂： 1%

本发明水性丙烯酸树脂各组分的作用如下：

甲基丙烯酸甲酯（MMA）：作为聚合物分子的骨架，起支撑作用，同时对高温模压有一定的积极效果。

苯乙烯（St）：增加信息层的分切性，使烫印的图案更加清晰，减少毛边，同时也是高Tg分子内填料。

甲基丙烯酸（MA）：可固化功能单体，配合固化剂使得树脂耐温性显著提高，解决高温模压的粘板问题。

甲基丙烯酸异冰片酯[(I)BOMA]：降低树脂粘度，提高树脂聚合的固含量；并且显著提高树脂的韧性效果，同时不降低树脂的Tg点。

所述乳化剂优选为复配乳化剂，由SDS和EF-810（EF-810是一种高效乳化剂，主要成分为磺基琥珀酸酯衍生物）搭配组成。按照重量百分比计，所述乳化剂由以下组分组成：

十二烷基硫酸钠(SDS) 1%；

EF-810 0.5%。

所述引发剂为过硫酸钾。

本水性丙烯酸树脂为水分散型丙烯酸乳液，与现有的溶剂型树脂不同，其中没有使用有机溶剂，不会对环境及人体健康造成危害，并且节省了一定的成本。

上述组分中的聚合单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及甲基丙烯酸。本发明通过新型单体甲基丙烯酸异冰片酯的加入解决了丙烯酸系树脂在镭射烫印箔信息层上应用的难题，起到很好的增韧作用，提高树脂的模压实施性。

本发明中还提供所述水性丙烯酸树脂的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：在反应器中加入去离子水，升温至40~70℃后，加入乳化剂，继续升温至80℃，加入引发剂；

其中，所述步骤1中，去离子水的添加量为水性丙烯酸树脂重量的两倍。

上述配方的聚合实施方法为采用高效乳化剂EF-810搭配传统的十二烷基磺酸钠，投料方式为定时缓慢加料，与传统的溶剂型的溶剂单体一起加料有所区别。本发明通过高效乳化剂和改进的聚合实施方法的使用，使制得的树脂物化性能优异，储存及使用稳定性均达到生产标准。

经过上述步骤所制得的水性丙烯酸树脂，将其用作镭射转印箔的信息层树脂，将合成的水性丙烯酸树脂涂覆在基膜上，再经过模压、镀铝、涂胶烫印、检验。在涂覆前加入一定组分的固化剂，使得树脂的耐温性有明显的提高，可解决树脂在较高温度模压的问题。

所述固化剂为氮丙啶类固化剂，添加量占水性丙烯酸树脂重量（干重）的8~10%。

实施例1

所述的水性丙烯酸树脂，按照重量百分比，由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯 50%

苯乙烯 20%

甲基丙烯酸异冰片酯 23%

甲基丙烯酸 4.5%

十二烷基硫酸钠 1%；

EF-810 0.5%

过硫酸钾 1%。

所述的水性丙烯酸树脂的制备方法如下：

步骤1：在反应器中加入去离子水（去离子水的添加量为水性丙烯酸树脂重量的两倍），升温至40℃后，加入乳化剂，继续升温至80℃，加入引发剂；

步骤2：将单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及甲基丙烯酸混合完全，然后滴加入反应器中，滴加速度控制在3小时滴加完毕；

步骤3：单体滴加完毕后，77℃继续保温2小时，然后升温至90℃保温3小时，冷却出料。

将合成的水性丙烯酸树脂涂覆在基膜上，模压、镀铝、涂胶烫印，检验。

检验结果如下：

1、在150~180℃模压时不粘版、图案明亮清晰；

2、真空镀铝后有金属光泽、不发白；

3、涂胶后，130℃烫印图案清晰饱满，不起雾、不发白；

4、整个过程涂层均对基材有良好的离型效果。

实施例2

甲基丙烯酸甲酯 54%

苯乙烯 18%

甲基丙烯酸异冰片酯 20%

甲基丙烯酸 5.5%

十二烷基硫酸钠 1%；

EF-810 0.5%

过硫酸钾 1%。

所述的水性丙烯酸树脂的制备方法如下：

步骤1：在反应器中加入去离子水（去离子水的添加量为水性丙烯酸树脂重量的两倍），升温至55℃后，加入乳化剂，继续升温至80℃，加入引发剂；

步骤2：将单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及甲基丙烯酸混合完全，然后滴加入反应器中，滴加速度控制在4小时滴加完毕；

步骤3：单体滴加完毕后，82℃继续保温3小时，然后升温至91℃保温3小时，冷却出料。

在合成的水性丙烯酸树脂中，加入一定量的固化剂，涂覆在基膜上，模压、镀铝、涂胶烫印，检验。

检验结果如下：

1、在150~180℃模压时不粘版、图案明亮清晰；

2、真空镀铝后有金属光泽、不发白；

3、涂胶后，130℃烫印图案清晰饱满，不起雾、不发白；

4、整个过程涂层均对基材有良好的离型效果。

实施例3

甲基丙烯酸甲酯 50%

苯乙烯 18.5%

甲基丙烯酸异冰片酯 25%

甲基丙烯酸 4 %

十二烷基硫酸钠 1%；

EF-810 0.5%

过硫酸钾 1%。

所述的水性丙烯酸树脂的制备方法如下：

步骤1：在反应器中加入去离子水（去离子水的添加量为水性丙烯酸树脂重量的两倍），升温至70℃后，加入乳化剂，继续升温至80℃，加入引发剂；

步骤2：将单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及甲基丙烯酸混合完全，然后滴加入反应器中，滴加速度控制在6小时滴加完毕；

步骤3：单体滴加完毕后，80℃继续保温2小时，然后升温至92℃保温3小时，冷却出料。

检验结果如下：

1、在150~180℃模压时不粘版、图案明亮清晰；

2、真空镀铝后有金属光泽、不发白；

3、涂胶后，130℃烫印图案清晰饱满，不起雾、不发白；

4、整个过程涂层均对基材有良好的离型效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种水性丙烯酸树脂，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯： 50%-55%

苯乙烯： 18%-20%

甲基丙烯酸异冰片酯： 20%-25%

甲基丙烯酸： 4%-6%

十二烷基硫酸钠： 1%

EF-810： 0.5%

引发剂 1%。

2.根据权利要求1所述的水性丙烯酸树脂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。

3.一种如权利要求1所述的水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.一种如权利要求1所述的水性丙烯酸树脂的应用，其特征在于，将所述水性丙烯酸树脂用作镭射转印箔的信息层树脂；在所述水性丙烯酸树脂中加入固化剂；固化剂的添加量占水性丙烯酸树脂重量的8~10%。

5.根据权利要求4所述的水性丙烯酸树脂的应用，其特征在于，所述固化剂为氮丙啶类固化剂。