CN102587203B

CN102587203B - 高光泽水性涂料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102587203B
Application number: CN201110458520.3A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 周海波; 王养臣
Original assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd; Shandong Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102587203A

Abstract

本发明公开了一种高光泽水性涂料及其制备方法和应用，所述高光泽水性涂料，包括如下重量份数的组分：自合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.1～1.0份，水150～500份；所述自合成树脂为羟基类功能性单体、(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)苯乙烯和丙烯酸树脂的反应产物。本发明制备的高光泽水性涂料，具有成膜后耐磨性高、耐水性和光泽度好的优点。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，使涂料成膜后耐磨性、耐水性和光泽度都得到了提高。

Description

高光泽水性涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种造纸涂布过程的功能性助剂。

背景技术

在造纸涂布工艺中，上光加工是改善印刷品表面性能，提高印刷品质量和档次的有效途径。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，水性涂料的市场需求也不断上升。

水性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，对操作和社会环境有很大的影响，而且对人类的身体健康损害极大；高光泽水性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水性涂料，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，申请人通过自合成树脂和加入羟基类功能性单体，使高光泽水性涂料具有成膜后耐磨性高、耐水性和光泽度好的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高光泽水性涂料及其制备方法和应用，以进一步提高现有技术的性能。

本发明的高光泽水性涂料，包括如下重量份数的组分：

自合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.1～1.0份，水150～500份；

所述自合成树脂为羟基类功能性单体、(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)苯乙烯和丙烯酸树脂的反应产物；

所述流平剂选自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；

所述消泡剂选自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；

所述自合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将羟基类功能性单体、(甲基)丙烯酸酯类单体与(甲基)苯乙烯在2.0～4.0小时内，滴加入温度为70～95℃的丙烯酸树脂、乳化剂、引发剂和水的混合物，在75～90℃下反应2.5～4.0小时，再用有机碱中和至pH值为7～9，降温出料，得到自合成树脂；

所述乳化剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种；

所述阴离子表面活性剂选自十二烷基二苯醚二磺酸钠、烷基醇聚醚磺基琥珀酸单酯钠盐、十二烷基苯磺酸钠或二环己基磺基琥珀酸盐中的至少一种；

所述非离子表面活性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中的至少一种；

所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种；

所述有机碱选自乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺或二乙烯三胺中的至少一种；

各个组分的重量份数如下：

羟基类功能性单体： 1～5％

(甲基)丙烯酸酯类单体： 2～13％

(甲基)苯乙烯： 6～25％

丙烯酸树脂： 3～10％

乳化剂： 0.1～2.0％

引发剂： 0.2～1.5％

有机碱 0.5～1.5％

水： 60～85％

所述的羟基类功能性单体选自丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

所述的(甲基)丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、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、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。

所述的丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为1000～5000。

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；

制备所述的高光泽水性涂料的方法，包括如下步骤：将自合成树脂，丙烯酸酯树脂，流平剂，消泡剂和水搅拌混合，即可获得产品；

本发明的高光泽水性涂料，可用作造纸涂布过程的上光剂。

本发明制备的高光泽水性涂料对CN200810035264进行了改进，通过加入羟基类功能性单体自合成树脂，使高光泽水性上光涂料具有成膜后耐磨性高、耐水性和光泽度好的优点。其中加入羟基类功能性单体，可以和丙烯酸树脂中的羧基产生轻微的交联，并形成一定程度的网络结构，从而改善涂膜的内聚强度，提高涂膜的耐磨性；另外轻度交联形成的网状结构使聚合物结构更加密实，不易产生气孔，因此降低了吸水率，提高了耐水性。此外，丙烯酯树脂是水性涂料中最重要的部分，它对上光涂料涂层的光泽、耐磨性均有影响，因此使得涂料的耐磨性高、耐水性和光泽度均有提高。

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，使涂料成膜后耐磨性、耐水性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60克丙烯酸树脂(酸值为220mgKOH/g，分子量为4000)、4.8克十二烷基二苯醚二磺酸钠、2.4克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、7.2克过硫酸铵和420克去离子水，搅拌升温至95℃，然后滴加以下混合单体：36克甲基丙烯酸缩水甘油酯、14克丙烯酸丁酯和180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，再用三乙醇胺中和，调节pH值为7.5，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24克丙烯酸树脂(酸值为400mgKOH/g，分子量为5000)、0.4克壬基酚聚氧乙烯醚、1.5克过硫酸钾和600克去离子水，搅拌升温至70℃，然后滴加以下混合单体：7.5克丙烯酸-2-羟基乙酯，30克甲基丙烯酸甲酯和90克苯乙烯混合单体，在2.0小时内加完，维持温度在75℃反应4.0小时，再用乙二胺中和，调节pH值为7.0，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为19.8％。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500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15.0％。

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72克丙烯酸树脂(酸值为270mgKOH/g，分子量为3000)、10.8克二环己基磺基琥珀酸钠、3.6克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、14.4克过硫酸钠和550克去离子水，搅拌升温至85℃，然后滴加以下混合单体：18克丙烯酸-2-羟基丙酯、36克丙烯酸异辛酯和36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，再用二乙醇胺中和，调节pH值为9.0，降温出料，得到自制合成树脂，重量固含量为25.0％。然后将145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300克水混合搅拌30分钟，制得高光泽水性上光涂料，pH值为6.2，重量固含量23.6％。

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78克丙烯酸树脂(酸值为150mgKOH/g，分子量为1000)、2.6克十二烷基苯磺酸钠、1.3克二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、3.9克过硫酸钠和487克去离子水，搅拌升温至80℃，然后滴加以下混合单体：15.6克丙烯酸-2-羟基丙酯，117克甲基丙烯酸甲酯和78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，再用三乙醇胺中和，调节pH值为8.2，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185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5

对比例：按照CN200810035264的方法制备水性涂料。

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：

纸张涂布后耐磨度检测结果如下，耐磨度按GB/T 454-2002方法检测。

样品	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						耐磨度	合格	合格	合格	合格	合格

实施例6

对比例：按照CN200810035264的方法制备水性涂料。

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方法检测。

样品	空白	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
							光泽度/Gs	65.0	94.3	96.2	96.7	95.4	98.3

实施例7

对比例：按照CN200810035264的方法制备水性涂料。

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：

纸张涂布后漆膜耐水性用吸水率表示，吸水率越小，表明耐水性越好。耐水性检测结果如下，耐水性按GB/T 1733-93的方法检测。

样品	空白	对比例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
							吸水率/％	15.2	11.7	10.3	8.8	9.7	8.2

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制备的高光泽水性涂料，能够较好地提高涂料成膜后的耐磨度、光泽度和耐水性。

Claims

1.高光泽水性涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：自合成树脂5～35份，丙烯酸酯树脂100份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.1～1.0份，水150～500份；

所述自合成树脂为羟基类功能性单体、（甲基）丙烯酸酯类单体、（甲基）苯乙烯和丙烯酸树脂的反应产物；所述自合成树脂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将羟基类功能性单体、（甲基）丙烯酸酯类单体与（甲基）苯乙烯在2.0～4.0小时内，滴加入温度为70～95℃的丙烯酸树脂、乳化剂、引发剂和水的混合物，在75～90℃下反应2.5～4.0小时，再用有机碱中和至pH值为7～9，降温出料，得到自合成树脂。

2.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于，

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；

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。

3.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于，所述乳化剂选自阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种；

所述有机碱选自乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺或二乙烯三胺中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高光泽水性涂料，其特征在于，各个组分的重量份数如下：

5.根据权利要求4所述的高光泽水性涂料，其特征在于，所述的羟基类功能性单体选自丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的高光泽水性涂料，其特征在于，所述的（甲基）丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、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、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的高光泽水性涂料，其特征在于，所述的丙烯酸树脂的酸值为150～400mgKOH/g，分子量为1000～5000，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。

8.制备权利要求1～7任一项所述的高光泽水性涂料的方法，包括如下步骤：将自合成树脂，丙烯酸酯树脂，流平剂，消泡剂和水搅拌混合，即可获得产品。

9.根据权利要求1～7任一项所述的高光泽水性涂料的应用，用于造纸涂布过程的上光剂。