CN102604523A

CN102604523A - 用于bopp薄膜的水性亚光抗划痕涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102604523A
Application number: CN2012100746535A
Authority: CN
Inventors: 钟玉
Original assignee: BEIJING KANGDE XIN COMPOSITE MATERIAL Co Ltd
Current assignee: BEIJING KANGDE XIN COMPOSITE MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料，按重量由水性聚氨酯乳液、消光粉、抗划伤粉、交联固化剂、成膜助剂、消泡剂及润湿剂组成。本发明还涉及了所述水性亚光抗划痕涂料的制备方法。采用本发明提供的抗划痕涂料涂覆在BOPP薄膜表面后能够在保证BOPP薄膜光泽度和光滑度不变的前提下，大大提高BOPP薄膜的表面硬度，从而达到提高BOPP薄膜抗划痕的能力。同时对提高薄膜表面的表面张力也能够起到非常显著的作用。

Description

用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料制备领域，具体涉及一种用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料及其制备方法。

背景技术

BOPP薄膜是一种非常重要的软包装材料，具有无色、无嗅、无味、无毒、高拉伸强度、强韧性和良好的透明性，涂胶后覆在包装材料上能起到很好的防水、防撕裂等保护作用，特别是亚光的BOPP薄膜，覆在包装材料上能给人一种朴实的厚重感，色彩丰富而不张狂，非常受消费者喜爱。但是，使用亚光BOPP薄膜包覆的包装材料在运输和正常使用过程中常常因为与硬物体接触，在外力作用下产生划伤或/和划痕，影响包装材料的美观。

所谓的“划痕”和“划伤”在这里是指由机械或外力磨损所产生的物理变形。“耐划痕性”是指材料耐受由较小机械应力或摩擦力所引起的外观劣化的能力的量度。“抗划伤”是材料耐受能够导致更明显的、更深的或更宽的沟槽的更严重损坏的能力，两者的受损程度有较大区别，并且两者在现有技术领域中被认为是不同的。

发明内容

为克服现有的BOPP薄膜表面抗划伤能力差的缺陷，本发明的目的是提供一种用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料。

本发明提供的用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料，按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：60～90份；消光粉：3～10份；抗划伤粉：3～10份；交联固化剂：10～15份；成膜助剂：1～5份；消泡剂：0.1～0.5份；润湿剂0.05～0.1份。

本发明所述的抗划痕涂料优选按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：65～80份；消光粉：3～10份；抗划伤粉：3～10份；交联固化剂：10～12份；成膜助剂：1～2份；消泡剂：0.2～0.3份；润湿剂0.05～0.1份。

进一步优选地，按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：78.75份；消光粉：5份；抗划伤粉：5份；交联固化剂：10份；成膜助剂：1份；消泡剂：0.2份；润湿剂0.05份。

所述抗划伤粉为有机硅树脂，其平均粒径为1.5～3μm。

所述有机硅树脂具有极好的抗水性、热稳定性和滑爽性、以及低内聚性、粒径分布窄，比重低，与无机粉末相比同有机聚合物具有更高的兼容性。本发明使用的有机硅树脂在水性聚氨酯乳液中易分散，使成膜后具有较硬的表面，从而起到抵抗外力的作用，使涂层具有抗划痕的能力。

所述有机硅树脂优选为聚硅氧烷交联球形微粉。

上述任一项技术方案中，所述的水性聚氨酯乳液、消光粉、交联固化剂、成膜助剂、消泡剂、润湿剂等，均可采用本领域常见的涂料添加剂。

本发明所使用的水性聚氨酯乳液是涂料的主要成膜物质，要求具有较高的羧基含量，对BOPP薄膜有一定的润湿能力，便于在BOPP薄膜上铺展及后续的交联固化反应。

优选地，所述水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯乳液；进一步优选固含量为30±1％，pH值为6～9。所述脂肪族水性聚氨酯乳液的成膜铅笔硬度为1～2H，具有很好的透明性和机械性能。

所述的消光粉为二氧化硅，其平均粒径为5～15μm；进一步优选二氧化硅含量为98～100％，吸油量为250～300g/100g，消光效果好。

本发明所使用的消光粉是气相法生产的纳米二氧化硅，成膜过程中浮在涂层表面，形成一种微观上凹凸不平的平面，产生漫反射，起到消光作用，同时降低涂层表面的摩擦系数。

所述成膜助剂为N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、乙二醇、二乙二醇单丁醚中的一种或多种。本发明的成膜助剂能够改善乳液的成膜性能，帮助成膜，成膜后成膜助剂挥发，不会影响涂膜的性能。

所述润湿剂为乙醇、异丙醇、改性或未改性聚硅氧烷中的一种或多种，优选聚醚改性的聚硅氧烷。本发明的润湿剂能够降低固体物料的表面张力，使水能铺展在固体物料表面上，提高固体物料在水性体系中的分散能力。

所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、乙醇、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种。本发明的消泡剂能够消除因高速搅拌形成的小气泡，保证在施用过程中不会因为气泡影响涂层的表面外观。

所述交联固化剂为多官能氮丙啶交联剂、HDI三聚体或HDI-IPDI复合三聚体。本发明使用的交联固化剂于聚氨酯水性乳液中对其耐水、耐化学品、耐高温及在特殊底材上的附着力都有明显改善。

本发明还提供了所述水性亚光抗划痕涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在350～500r/min转速的搅拌下将水性聚氨酯乳液、成膜助剂、润湿剂和消泡剂混合5～10min；

(2)在步骤(1)所得的混合体系中加入消光粉和抗划伤粉，将转速调至1500～2000r/min，搅拌15～20min；

(3)最后将交联固化剂加入至步骤(2)所得的混合体系中，将转速调至350～500r/min，搅拌5～8min即得。

本发明的制备方法采用低速-高速-低速的搅拌方式，在加入消光粉和抗划伤粉时采用高速搅拌，可以将粉状聚集体打碎还原到原料本身的微米级，以提高消光粉和抗划伤粉的分散均一性，从而提高消光粉的消光效率。

采用本发明提供的抗划痕涂料涂覆在BOPP薄膜表面后能够在保证BOPP薄膜光泽度和光滑度不变的前提下，大大提高BOPP薄膜的表面硬度，其铅笔硬度可达到2H，从而达到提高BOPP薄膜抗划痕的目的。同时该涂料对提高薄膜表面的表面张力也能够起到非常显著的作用，使薄膜的表面张力达到44达因，不需要电晕等前处理即可以在薄膜表面实施再印刷或UV上光等操作。

本发明技术方案的有益效果主要体现在：

(1)本发明的抗划痕涂料应用于BOPP薄膜上具有很好的附着力，即使在纸管上收卷也不会发生龟裂、脱落现象，能够实现连续地生产。

(2)本发明的抗划痕涂料应用于BOPP薄膜上能够赋予BOPP薄膜良好的抵抗划痕的能力，在正常的运输和使用、搬运过程中，不会在外力作用下产生划痕，并且不影响亚光BOPP薄膜的光泽度和表面爽滑度。

(3)本发明提供的水性亚光抗划痕涂料使用水作为溶剂，符合国家的环保要求，制备方法简便、制备条件温和，在制备过程中无污染、无气味，对操作员工的身体健康危害很小。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

将78.75份脂肪族水性聚氨酯乳液(PU-116)、1份N-甲基吡咯烷酮、0.2份聚二甲基硅氧烷、0.05份乙醇放入高速搅拌机中，在420r/min的速度下搅拌5min。

向上述得到的混合体系中添加5份纳米二氧化硅消光粉和5份抗划伤粉聚硅氧烷交联球形微粉(SILISPHERE SQ-2)，其中，纳米二氧化硅的平均粒径为10微米，二氧化硅含量为99％，吸油量为290g/100g。调整搅拌速度至1800r/min，高速搅拌15min。

最后添加10份多官能度氮丙啶交联剂，其中，多官能氮丙啶交联剂为黄色清澈液体，25℃时的粘度约为200mPa.s，固含量为99％。调整搅拌速度为400r/min，搅拌时间为7min，搅拌均匀后装罐即得。

实施例2

将82.2份脂肪族水性聚氨酯乳液(INCOREZ W2400)、1.2份二乙二醇单丁醚、0.4份乙醇、0.2份BYK-345放入高速搅拌机中，在350r/min的速度下搅拌5min。

向上述得到的混合体系中添加3份纳米二氧化硅消光粉和3份抗划伤粉聚硅氧烷交联球形微粉(SILISPHERE SQ-2)。其中，纳米二氧化硅的平均粒径为6微米，二氧化硅含量为98％，吸油量为280g/100g。调整搅拌速度至2000r/min，高速搅拌15min。

最后添加10份HDI三聚体(XM501)，调整搅拌速度为500r/min，搅拌时间为5min，搅拌均匀后装罐即得。

实施例3

将65.6份脂肪族水性聚氨酯乳液(U8001)、1.3份十二醇酯、0.3份聚氧丙烯甘油醚、0.1份BYK-346放入高速搅拌机中，在500r/min的速度下搅拌8min。

向上述得到的混合体系中添加10份纳米二氧化硅消光粉和10份抗划伤粉聚硅氧烷交联球形微粉(SILISPHERE SQ-2)，其中，纳米二氧化硅的平均粒径为15微米，二氧化硅含量为99.5％，吸油量为300g/100g。调整搅拌速度至1500r/min，高速搅拌20min。

最后添加12份HDI-IPDI复合三聚体(XD803)，调整搅拌速度为420r/min，搅拌时间为8min，搅拌均匀后装罐即得。

表1实施例1-3涂料的技术性能指标

以上实施例所得抗划痕涂料的技术性能指标如表1所示。

将实施例1-3所述涂料涂覆于BOPP薄膜表面，涂层的性能测试结果如表2所示。

表2涂料BOPP薄膜涂层性能指标

由表2可以得出，涂覆有本发明所述涂料的BOPP薄膜，其表面硬度得到了明显的提高，从而提高了其抗划痕能力；而且其表面张力也大大提高，可直接在表面进行印刷等其它处理。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种用于BOPP薄膜的水性亚光抗划痕涂料，其特征在于，按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：60～90份；消光粉：3～10份；抗划伤粉：3～10份；交联固化剂：10～15份；成膜助剂：1～5份；消泡剂：0.1～0.5份；润湿剂0.05～0.1份。

2.根据权利要求1所述的抗划痕涂料，其特征在于，按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：65～80份；消光粉：3～10份；抗划伤粉：3～10份；交联固化剂：10～12份；成膜助剂：1～2份；消泡剂：0.2～0.3份；润湿剂0.05～0.1份；

优选按重量份由以下成分组成：水性聚氨酯乳液：78.75份；消光粉：5份；抗划伤粉：5份；交联固化剂：10份；成膜助剂：1份；消泡剂：0.2份；润湿剂0.05份。

3.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述抗划伤粉为有机硅树脂，其平均粒径为1.5～3μm。

4.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液为脂肪族水性聚氨酯乳液。

5.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述的消光粉为二氧化硅，其平均粒径为5～15μm。

6.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述成膜助剂为N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、乙二醇、二乙二醇单丁醚中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述润湿剂为乙醇、异丙醇、改性或未改性的聚硅氧烷中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、乙醇、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种。

9.根据权利要求1或2所述的抗划痕涂料，其特征在于，所述交联固化剂为多官能氮丙啶交联剂、HDI三聚体或HDI-IPDI复合三聚体。

10.权利要求1-9任一项所述抗划痕涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：