CN102604502A

CN102604502A - 可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法

Info

Publication number: CN102604502A
Application number: CN2012100603809A
Authority: CN
Inventors: 沈国俭
Original assignee: CHANGSHU XIEXIN METALLURG MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU XIEXIN METALLURG MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-07-25

Abstract

一种可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，属于环保涂料技术领域。包括的步骤： A ） . 合成核种子乳液； B ） . 核壳乳液聚合：待步骤 A ）的核种子乳液变蓝后开始滴加醋酸乙烯 6-8 份，同时再次滴加引发剂 0.25-1 份，并且控制滴加时间，滴加完后升温并且保温，得到核壳乳液； C ） . 调色反应：待步骤 B ）的核壳乳液降温至 38-42 ℃时，加入可降解高分子材料 1-6 份和水性颜料 0.001-0.01 份，进而搅拌，过滤出料，得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。具有设备简练工艺步骤短的长处，并且得到的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料具有理想的附着力、耐开水浸泡、耐油和耐渗漏；原料中不含有机溶剂而可保障卫生安全。

Description

可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法

技术领域

本发明属于环保涂料技术领域，具体涉及一种可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法。

背景技术

泡沫塑料快餐盒是白色污染的重要来源之一，对环境造成很大的危害，国家已下令2001年全面停止泡沫塑料快餐盒的生产和销售。近几年市场上出现多种替代品，主要分为3类：(1)植物纤维类餐具；(2)淀粉类餐具；(3)纸张类餐具。由于植物纤维、淀粉和纸张类餐具均达不到防水和防油的性能要求，因此在其表面均需涂覆涂料。可降解快餐盒用的涂料除具备一般涂料的基本性能外，还必须满足两个基本要求：工艺性和卫生性。所谓的工艺性即要求涂料具备低粘度、高固含量、成膜性好、附着力强、抗粘连、耐高温烘烤、耐开水和耐油；所谓的卫生性即要求无毒和无味。然而，已有技术中的可降解快餐盒用涂料存在以下的缺点：(1)工艺性差，附着力低，开水浸泡容易剥落；(2)不耐油，容易渗漏；(3)有毒性，含有挥发性有机物。

正是由于上述缺点而致可降解快餐盒的推广应用进程受到严重制约，使污染环境的泡沫塑料快餐盒始终占据主导地位。

丙烯酸乳液因其以水作分散介质，不含有毒的挥发性有机物而受到越来越广泛的青睐，并且被大量应用于涂料行业。如中国专利公开号CN1430630A、CN101041758A公开了丙烯酸乳液涂料及其制备方法。然而，并不限于这两项专利申请方案公开的丙烯酸乳液涂料的制备方法对于制备可降解餐具用的丙烯酸乳液涂料不具有可借鉴的技术意义。为此，本申请的发明人作了有益的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，该方法工艺步骤简单、无需使用苛刻的设备和遵循复杂的操作规程并且能使获得的丙烯酸乳液涂料具有良好的附着力、开水浸泡耐剥落性能、耐油性能和不易渗漏而藉以满足工艺性要求、有利于体现卫生而藉以保障安全。

本发明的任务是这样来完成的，一种可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，包括以下步骤：

A).合成核种子乳液：将按重量份数称取的水38.9-50份、复合乳化剂1-6份、缓冲剂0.5-2份、苯乙烯9-12份和丙烯酸类单体25-30份加入带加热搅拌的反应釜中，升温并搅拌，控制升温温度和控制搅拌速度，在搅拌状态下滴加引发剂0.25-1份，反应，控制反应时间得到核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加醋酸乙烯6-8份，同时再次滴加引发剂0.25-1份，并且控制滴加时间，滴加完后升温并且保温，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液降温至38-42℃时，加入可降解高分子材料1-6份和水性颜料0.001-0.01份，进而搅拌，过滤出料，得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的水为去离子水；所述的复合乳化剂为司盘80、吐温80、脂肪酸聚氧乙烯醚、十二磺基苯磺酸和十二磺基苯磺酸钠中的至少两种；所述的缓冲剂为焦磷酸钠；所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述的引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸钾或过硫酸铵。

在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B)中所述的所述的引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸钾或过硫酸铵。

在本发明的又一个具体的实施例中，步骤C)中所述的可降解高分子材料为聚乙烯醇、脂肪聚酯或聚乳酸；所述的水性颜料为氧化铁红、云母氧化铁、聚氧乙烯醚碳黑或超分散铜钛菁。

在本发明的再一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制升温温度是将温度控制为60-70℃，所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为200-300r/min，所述的控制反应时间是将反应时间控制为25-35min。

在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制滴加时间是将滴加时间控制为140-160min；所述的升温的温度为80-90℃；所述的保温的时间为85-95min。

在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤C)中所述的进而搅拌的时间为25-35min。

本发明提供的技术方案具有设备简练工艺步骤短的长处，并且得到的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料具有理想的附着力、耐开水浸泡、耐油和耐渗漏；原料中不含有机溶剂而可保障卫生安全。

具体实施方式

实施例1：

A).核种子乳液合成：将按重量份数称量的38.99份去离子水、3份司盘80、2份吐温80、1份十二磺基苯磺酸钠、2份焦磷酸钠、12份苯乙烯、8份丙烯酸和22份丙烯酸乙酯加入带加热搅拌的反应釜中，升温至65℃，搅拌速度300r/min，滴加入1份质量百分比浓度为35％过硫酸钾，反应30min，得到淡蓝色的核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加8份醋酸乙烯，同时滴加1份质量百分比浓度为65％过硫酸钾，150min内滴完，滴加完后升温至85℃，保温90min，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液温度降到40℃时加入1份聚乳酸、0.01份水性颜料即氧化铁红，搅拌30min后过滤出料，即得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

实施例2：

A).核种子乳液合成：将按重量份数称量的48.6份去离子水、0.6份脂肪酸聚氧乙烯醚(AEO9)、0.4份十二磺基苯磺酸钠、0.5份焦磷酸钠、9份苯乙烯、5份丙烯酸和20份丙烯酸丁酯加入带加热搅拌的反应釜中，升温至60℃，搅拌速度220r/min，滴加入0.25份质量百分比浓度为30％过硫酸铵，反应35min，形成淡蓝色的核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加6份醋酸乙烯，同时滴加0.25份质量百分比浓度为70％过硫酸铵，140min内滴完，滴加完后升温至80℃，保温80min，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液温度降到38℃时加入6份聚乙烯醇和0.001份水性颜料即云母氧化铁，充分搅拌25min，过滤出料，即得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

实施例3：

A).核种子乳液合成：将按重量份数称量的48.598份去离子水、0.6份脂肪酸聚氧乙烯醚(AEO9)、0.4份十二磺基苯磺酸、0.8份焦磷酸钠、10份苯乙烯、10份丙烯酸和18份甲基丙烯酸甲酯加入带加热搅拌的反应釜中，升温至70℃，搅拌速度280r/min，滴加入0.3份质量百分比浓度为40％过硫酸铵，反应约32min，形成淡蓝色的核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加7份醋酸乙烯，同时滴加0.3份质量百分比浓度为60％过硫酸铵，160min内滴完，滴加完后升温至90℃，保温85min，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液温度降到42℃时加入4份脂肪聚酯、0.005份水性颜料即聚氧乙烯醚碳黑，充分搅拌26min，过滤出料，即得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

实施例4：

A).核种子乳液合成：将按重量份数称量的48.593份去离子水、1.8份司盘80、1.2份吐温80、1份十二磺基苯磺酸钠、1.2份焦磷酸钠、10份苯乙烯和26份丙烯酸丁酯加入带加热搅拌的反应釜中，升温至68℃，搅拌速度230r/min，滴加入0.6份质量百分比浓度为35％偶氮二异丁氰，反应30min，形成淡蓝色的核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加6份醋酸乙烯，同时滴加0.6份质量百分比浓度为65％偶氮二异丁氰，143min滴完，滴加完后升温至88℃，保温83min，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液温度降到41℃时加入3份聚乙烯醇、0.002份水性颜料即超分散铜钛菁，搅拌30min后，过滤出料，即得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

实施例5：

A).核种子乳液合成：将按重量份数称量的48.595份去离子水、0.6份脂肪酸聚氧乙烯醚(AEO9)、0.4份十二磺基苯磺酸钠、0.9份焦磷酸钠、10份苯乙烯、6份丙烯酸乙酯和21份丙烯酸丁酯加入带加热搅拌的反应釜中，升温至62℃，搅拌速度270r/min，滴加入0.75份质量百分比浓度为30％过硫酸钾，反应约33min，形成淡蓝色的核种子乳液；

B).核壳乳液聚合：待步骤A)的核种子乳液变蓝后开始滴加8份醋酸乙烯，同时滴加0.75份质量百分比浓度为70％过硫酸钾，140min内滴完，滴加完后升温至80℃，保温90min，得到核壳乳液；

C).调色反应：待步骤B)的核壳乳液温度降到38℃时加入2份聚乳酸和0.007份水性颜料即氧化铁红，搅拌32min，过滤出料，即得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

上述实施例1-5得到的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料经测定：

pH值： 6～7

乳液粘度，mPa.s 40～65

固含量％ 50～60

卫生指标测定，具有下表所示的优异的技术效果。

测定方法参照GB18006.1-1999《一次性可降解餐饮具通用技术条件》

从上表中可以看出，本发明技术效果明显，较好地实现了本发明的目的。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1)产品采用核壳乳液聚合技术，在保证产品效果的同时提高了产品稳定性；

2)产品为丙烯酸乳液涂料，不仅能够满足可降解快餐盒生产的工艺性、卫生性特殊要求，还可以掩盖可降解快餐盒底色，并丰富了可降解快餐盒的色彩。

3)产品以水为分散介质，不含有机溶剂，无有害物质释放，为环境友好型产品；

4)产品的制备方法工艺步骤简单、无需使用苛刻的设备和遵从复杂的操作规程并能保产品的技术效果全面体现。

申请人需要说明的是：上面的实施例仅仅是再现本发明方案的优选的例子，并不意味着对本发明方案的限制，例如，申请人对丙烯酸单体所列出的清单虽然为丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯这四种中的至少一种或以上的组合，但并不表明未列入的其它类似的丙烯酸单体被排除在外，其它类单体、复合乳化剂、引发剂和可降解高分子材料同例。因此，任何依据本发明方案所作出的形式而非实质的变化则均应视为本发明所公开的技术方案范畴。

Claims

1.一种可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A）.合成核种子乳液：将按重量份数称取的水38.9-50份、复合乳化剂1-6份、缓冲剂0.5-2份、苯乙烯9-12份和丙烯酸类单体25-30份加入带加热搅拌的反应釜中，升温并搅拌，控制升温温度和控制搅拌速度，在搅拌状态下滴加引发剂0.25-1份，反应，控制反应时间得到核种子乳液；

B）.核壳乳液聚合：待步骤A）的核种子乳液变蓝后开始滴加醋酸乙烯6-8份，同时再次滴加引发剂0.25-1份，并且控制滴加时间，滴加完后升温并且保温，得到核壳乳液；

C）.调色反应：待步骤B）的核壳乳液降温至38-42℃时，加入可降解高分子材料1-6份和水性颜料0.001-0.01份，进而搅拌，过滤出料，得到可降解餐具用丙烯酸乳液涂料。

2.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的水为去离子水；所述的复合乳化剂为司盘80、吐温80、脂肪酸聚氧乙烯醚、十二磺基苯磺酸和十二磺基苯磺酸钠中的至少两种；所述的缓冲剂为焦磷酸钠；所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述的引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸钾或过硫酸铵。

3.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的所述的引发剂为偶氮二异丁氰、过硫酸钾或过硫酸铵。

4.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的可降解高分子材料为聚乙烯醇、脂肪聚酯或聚乳酸；所述的水性颜料为氧化铁红、云母氧化铁、聚氧乙烯醚碳黑或超分散铜钛菁。

5.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的控制升温温度是将温度控制为60-70℃，所述的控制搅拌速度是将搅拌速度控制为200-300r/min，所述的控制反应时间是将反应时间控制为25-35min。

6.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤B）中所述的控制滴加时间是将滴加时间控制为140-160min；所述的升温的温度为80-90℃；所述的保温的时间为85-95min。

7.根据权利要求1所述的可降解餐具用丙烯酸乳液涂料的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的进而搅拌的时间为25-35min。