CN102533034B - 高光泽水性上光涂料的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高光泽水性上光涂料的制备方法及应用，制备方法，包括如下步骤：(1)将功能单体、(甲基)丙烯酸酯和(甲基)苯乙烯在1.5～3.5小时内，滴加入由丙烯酸树脂、乳化剂和引发剂组成的混合乳液中，在75～90℃下反应2.0～4.0小时，得到合成树脂；(2)将所述的合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，消泡剂0.1～1.0份，流平剂0.2～0.8份，水150～500份，搅拌混合，即可获得所述高光泽水性上光涂料。本发明制备的高光泽水性上光涂料，重量固含量为15～40％，pH值为5～8，能够有效地克服现有工艺的缺点，使涂料成膜后透明度和光泽度都得到了提高。

Description

高光泽水性上光涂料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种用作造纸涂布过程的功能性助剂，尤其涉及高光泽水性上光涂料的制备方法及应用。
背景技术
随着印刷包装材料上光要求的提高和人们环保意识的增强，纸张水性上光涂料由于其具有高光泽、优良的耐磨性和耐候性及低VOC等优点，已广泛用于烟、酒、瓶贴、茶叶、食品、化妆品、日化、百货、礼品、工艺品等产品的精美包装，水性上光涂料的市场需求也不断上升。
上光涂料在上光加工过程中起着重要的作用，其性能直接影响到纸张的光泽、外观清晰度、防潮、防霉、耐磨等保护效果。目前，国内生产的上光涂料有溶剂型、醇溶型、水性(乳液型)涂料，其中溶剂型和醇溶型涂料中含有大量有机溶剂，气味大，易对环境造成污染；高光泽水性上光涂料是以合成树脂代替油脂，以水代替有机溶剂的一种环境友好型上光油，不仅具有高光泽度，而且有利于纸品的回收再生，已经成为涂料工业的主要发展方向之一。
申请人曾公开过一项专利(CN200810035264)，通过加丙烯酸树脂、丙烯酸酯树脂、中和剂、流平剂和耐磨剂等制备的真空镀铝纸用面涂涂料具有优异的透明度和耐磨性，在此基础上，申请人研究发现，其成膜后，透明度和光泽度还需要进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种高光泽水性上光涂料的制备方法及应用，以解决现有技术存在的上述缺陷。
本发明的高光泽水性上光涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将功能单体、(甲基)丙烯酸酯和(甲基)苯乙烯在1.5～3.5小时内，滴加入由丙烯酸树脂、乳化剂和引发剂组成的混合乳液中，在75～90℃下反应2.0～4.0小时，得到合成树脂；
各组份及重量百分比如下：
功能单体：              1～5％
(甲基)丙烯酸酯类单体：  2～15％
(甲基)苯乙烯：          5～25％
丙烯酸树脂：            3～10％
乳化剂：                0.05～2.0％
引发剂：                0.2～2.0％
水：                    60～80％
所述的功能单体选自丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵中的至少一种；
所述的(甲基)丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的至少一种；
所述的乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯中的至少一种；
所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的至少一种；
所述的丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为1000～5000；
(2)将所述的取合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，消泡剂0.1～1.0份，流平剂0.2～0.8份，水150～500份，搅拌混合，即可获得所述高光泽水性上光涂料；
所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、乙酸月桂醇酯、苯乙醇油酸酯或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的至少一种；
所述的丙烯酸酯树脂的玻璃化温度Tg为-10～30℃，酸值为0～15mgKOH/g；
所述的流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有机硅或硅酮改性聚丙烯酸酯中的至少一种；
本发明制备的高光泽水性上光涂料，对CN200810035264进行了改进，通过合成树脂(步骤1中的产物)，使高光泽水性上光涂料具有成膜后透明度高、光泽度好的优点。其中加入功能单体，能形成阳离子线性共聚产物，在涂料中提供稳定性和阳离子作用；在釜底加入丙烯酸树脂，是由于此种树脂富含羟基官能团，能稳定悬浮于碱性分散体系中，而且能使成膜树脂具有再增溶性，防止印刷上光过程成膜树脂在滚轴上沉积。另外由于丙烯酸树脂是水性上光涂料中最重要的部分，它对上光油涂层的光泽、附着力、耐磨性以及干燥速度均有影响，能起到保护纸张和油墨表面的作用，这样使得涂料的成膜性能和光泽度都得到了提高。
本发明制备的高光泽水性上光涂料，重量固含量为15～40％，pH值为5～8，能够有效地克服现有工艺的缺点，使涂料成膜后透明度和光泽度都得到了提高。
具体实施方式
实施例1
在带有冷凝器、搅拌器、温度计和滴加装置的1000mL四口烧瓶中，加入15克丙烯酸树脂(酸值为150mgKOH/g，分子量为1000)、0.25克壬基酚聚氧乙烯醚、1.0克过硫酸钾和400克蒸馏水，搅拌升温至75℃，然后滴加以下混合单体：4.4克丙烯酰胺、0.6克二甲基二烯丙基氯化铵，20克甲基丙烯酸甲酯和60克苯乙烯混合单体，在1.5小时内加完，维持温度在75℃反应4.0小时，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为20.1％。然后将25克自合成树脂、100克丙烯酸酯树脂(玻璃化温度Tg为-10℃)、0.1克聚二甲基硅氧烷、0.2克聚酯改性有机硅和425克水混合搅拌30分钟，制得高光泽水性上光涂料，pH值为6.5，重量固含量15.0％。
实施例2
在带有冷凝器、搅拌器、温度计和滴加装置的1000mL四口烧瓶中，加入60克丙烯酸树脂(酸值为270mgKOH/g，分子量为3000)、12克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、12克过硫酸钠和460克蒸馏水，搅拌升温至85℃，然后滴加以下混合单体：15克羟甲基丙烯酰胺、3克二甲基二烯丙基氯化铵，30克丙烯酸异辛酯和30克苯乙烯混合单体，在2.5小时内加完，维持温度在85℃反应3.0小时，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为24.5％。然后将143克自合成树脂、100克丙烯酸酯树脂(玻璃化温度Tg为0℃)、0.5克聚二甲基硅氧烷、0.5克聚二甲基硅氧烷和298克水混合搅拌30分钟，制得高光泽水性上光涂料，pH值为5.0，重量固含量25.0％。
实施例3
在带有冷凝器、搅拌器、温度计和滴加装置的1000mL四口烧瓶中，加入60克丙烯酸树脂(酸值为400mgKOH/g，分子量为5000)、3克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、3克过硫酸钠和375克蒸馏水，搅拌升温至80℃，然后滴加以下混合单体：10克丙烯酰胺、2克二甲基二烯丙基氯化铵，90克甲基丙烯酸甲酯和60克苯乙烯混合单体，在3.5小时内加完，维持温度在80℃反应3.5小时，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为36.5％。然后将41克自合成树脂、100克丙烯酸酯树脂(玻璃化温度Tg为20℃)、0.6克苯乙酸月桂醇酯、0.8克聚酯改性有机硅和183克水混合搅拌30分钟，制得高光泽水性上光涂料，pH值为7.6，重量固含量35.4％。
实施例4
在带有冷凝器、搅拌器、温度计和滴加装置的1000mL四口烧瓶中，加入48克丙烯酸树脂(酸值为220mgKOH/g，分子量为4000)、6克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、6克过硫酸铵和350克蒸馏水，搅拌升温至90℃，然后滴加以下混合单体：25克双丙酮丙烯酰胺、5克二甲基二烯丙基氯化铵，12克丙烯酸丁酯和150克苯乙烯混合单体，在2.5小时内加完，维持温度在90℃反应2.0小时，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为40.0％。然后将50克自合成树脂、100克丙烯酸酯树脂(玻璃化温度Tg为30℃)、1.0克磷酸三丁酯、0.6克硅酮改性聚丙烯酸酯和150克水混合搅拌30分钟，制得高光泽水性上光涂料，pH值为8.0，重量固含量40.0％。
实施例5
对比例：按照CN200810035264的方法制备水性上光涂料。
使用实施例1～4配方配制的涂料。
使用实施例1～4和对比例进行应用检测，结果见下表：
涂膜后透明度用膜层透光率评定衡量，涂料膜层透光率用WGW光电雾度计测量，检测结果如下。
  样品   透光率/％
  对比例   78.6
  实施例1   81.4
  实施例2   83.3
  实施例3   83.7
  实施例4   85.6
实施例6
对比例：按照CN200810035264的方法制备水性上光涂料。
使用实施例1～4配方配制的涂料。
使用实施例1～4和对比例进行应用检测，结果见下表：
纸张涂布后光泽度检测结果如下，光泽度按GB/T 8941-2007的方法检测。
  样品   光泽度/Gs
  空白   65.0
  对比例   92.5
  实施例1   95.5
  实施例2   97.3
  实施例3   96.8
  实施例4   96.2
从上述应用结果可以看出，与对比例相比，使用本发明实施例1～4制备的高光泽水性上光涂料，能够较好地提高涂料成膜后的透明度和光泽度。

Claims (5)

1.高光泽水性上光涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将功能单体、（甲基）丙烯酸酯和（甲基）苯乙烯在1.5～3.5小时内，滴加入由丙烯酸树脂、乳化剂和引发剂组成的混合乳液中，在75～90℃下反应2.0～4.0小时，得到合成树脂；
（2）将所述的合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，消泡剂0.1～1.0份，流平剂0.2～0.8份，水150～500份，搅拌混合，即可获得所述高光泽水性上光涂料；
各组份及重量百分比如下：
功能单体：                    1～5%
（甲基）丙烯酸酯类单体：      2～15%
（甲基）苯乙烯：              5～25%
丙烯酸树脂：                  3～10%
乳化剂：                      0.05～2.0%
引发剂：                      0.2～2.0%
水：                          60～80%
所述的功能单体选自丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸二甲胺基乙酯一氯甲烷季铵中的至少一种；
所述的（甲基）丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸-2-羟丙酯中的至少一种；
所述的乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯、聚氧化乙烯单月桂酸酯中的至少一种；
所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为1000～5000。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、乙酸月桂醇酯、苯乙醇油酸酯或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的至少一种；
步骤（2）中，所述的丙烯酸酯树脂的玻璃化温度Tg为-10～30℃，酸值为0～15mgKOH/g；
所述的流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有机硅或硅酮改性聚丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法制备的高光泽水性上光涂料。
5.根据权利要求4所述的高光泽水性上光涂料的应用，其特征在于，用于造纸涂布的表面处理。
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