CN102964951A

CN102964951A - 一种涂层材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102964951A
Application number: CN2012104992539A
Authority: CN
Inventors: 余赞; 田璐
Original assignee: CHANGED WULING JINDE LASER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Changde Deyuan Investment Promotion Co ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN102964951B

Abstract

本发明提供了一种涂层材料，按重量百分比包括：改性丙烯酸酯15%~20%；溶剂80%~85%；其中所述改性丙烯酸树脂由聚氨酯改性丙烯酸树脂和硼酸反应制得。本发明提供的涂层材料既具备良好阻隔性能、附着性、印刷性，又符合卫生标准的涂层材料，本发明还提供了一种涂层材料的制备方法。

Description

一种涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料及其制备领域，尤其涉及一种涂层材料及其制备方法。

背景技术

随着我国包装行业的日益发展,越来越多的厂商认识到包装材料阻隔性能的好坏对产品质量的影响是巨大的,尤其是在食品包装影响最为突出。经过国际包装行业几十年的研究与发展,食品包装的方法和技术有长足发展,虽然我国的包装行业起步比较晚,但是发展十分迅速,几种主要的包装方法应用十分广泛。

目前，行业内主要使用的包装材料为丙烯酸树脂类涂层材料，即在包装材料基体上涂覆一层丙烯酸树脂材料，由于丙烯酸树脂具有良好的可印刷性，成膜后具有良好的硬度和透明性，所以其经常作为上光油或印刷涂层存在于包装材料中。

但是，随着包装业和其他行业的发展，尤其是食品类的包装需要考虑对空气和水的阻隔性，对基材的良好附着性能，以及兼具食品卫生安全性能，仅使用丙烯酸树脂无法满足上述性能。但是，因材料本身的特性，没有过多的考虑对其它气体的阻隔性能，对纸、铝箔附着性能良好，对膜、皮革、橡胶类产品的附着性、延展性，存在很大问题。这也是本类产品所需要改善的方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种既具备良好阻隔性能、附着性、印刷性，又符合卫生标准的涂层材料及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种涂层材料，按重量百分比包括：

改性丙烯酸酯15%~20%；

溶剂80%~85%；

其中所述改性丙烯酸树脂由聚氨酯改性丙烯酸树脂和硼酸反应制得。

优选的，按重量百分比还包括：

表面活性剂0.1%~0.5%。

优选的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

优选的，按重量百分比还包括：

填料0.3%-1.5%。

优选的，所述填料为纳米级无机粉体材料。

优选的，所述聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸的质量比为5~30:1~10。

本发明还提供了一种涂层材料的制备方法，包括：

a）将聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸混合在水中，进行反应得到改性丙烯酸树脂；

b）将改性丙烯酸树脂和溶剂在高速搅拌机中进行混炼，得到改性丙烯酸乳液；

c）将所述改性丙烯酸乳液稀释、过滤后得到涂层材料；所诉涂层材料中，按重量百分比包括：改性丙烯酸酯15%~20%；溶剂80%~85%。

优选的，所述聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸按质量比为5~30:1~10。

优选的，还包括在所述步骤b）中高速搅拌机中添加表面活性剂0.1%~0.5%和/或填料0.3%-1.5%。

优选的，所述高速搅拌机的搅拌温度为50~80℃。

本发明提供了一种涂层材料，包括改性丙烯酸树脂和溶剂，所述改性丙烯酸树脂是通过聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸反应制得的，由于本发明提供的涂层材料通过丙烯酸和聚氨酯相互键合交联成网络结构的较稳定分子。使原线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，不仅弥补了丙烯酸酯的柔韧性差，不耐溶剂的特点，也改善了单一聚氨酯自增稠性差、固含量低涂膜耐水性差的缺陷，提高阻隔性。另外，所述改性丙烯酸树脂的制备还包括了硼酸，硼酸为多羟基化合物，分子量小，能够与聚氨酯和丙烯酸分别进行反应，进一步增加支化交联程度，提高阻隔性。更进一步的，由于本发明提供的都是水溶性化合物，丙烯酸具有良好的印刷性，聚氨酯具有良好的粘结性能，使涂层材料具有了良好的附着能力和可印刷能力，又因为所有的产物均为水溶性材料，能够符合卫生标准。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

为了解决现有技术缺点，本发明提供了一种涂层材料，包括：

改性丙烯酸酯15%~20%；

溶剂80%~85%；

通过上述方案可以明白，本发明实际是通过聚氨酯改性的丙烯酸与硼酸反应，得到改性丙烯酸树脂，其中所述改性丙烯酸树脂由于具有聚氨酯和硼酸基团，不仅得到了支化交联的结构，增强了涂层材料固化后的涂膜的硬度。另外，通过丙烯酸和聚氨酯相互键合交联成网络结构的较稳定分子。使原线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，不仅弥补了丙烯酸酯的柔韧性差，不耐溶剂的特点，也改善了单一聚氨酯自增稠性差、固含量低涂膜耐水性差的缺陷，提高阻隔性。

按照本发明，所述聚氨酯改性的丙烯酸酯中聚氨酯是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物。软链段由低聚物多元醇组成，硬链段由异氰酸醋与亲水扩链剂、小分子扩链剂组成。按照本发明，所述聚氨酯优选为由甲苯二异氰酸酯、二异氰酸酯二苯甲烷与聚醚多元醇或聚酯多元醇制备的的聚氨酯。聚合方法随材料性质而不同。合成弹性体时先制备低分子量二元醇，再与过量芳族异氰酸酯反应，生成异氰酸酯为端基的预聚物，再同丁二醇扩链，得到热塑弹性体；若用芳族二胺扩链并进一步交联，得到浇铸型弹性体。预聚物用肼或二元胺扩链，得到弹性纤维；异氰酸酯过量较多的预聚体与催化剂、发泡剂混合，可直接得到硬质泡沫塑料。如将单体、聚醚、水、催化剂等混合，一步反应即可得到软质泡沫塑料。单体与多元醇在溶液中反应，可得到涂料；胶粘剂则以多异氰酸酯单体和低分子量聚酯或聚醚在使用时混合并进行反应。

聚氨酯改性丙烯酸树脂优选使用聚酯性丙烯酸进行改性，丙烯酸树脂优选为丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物中的一种或多种形成的丙烯酸酯类化合物，在丙烯酸酯类化合物进行聚合时，向其中加入聚氨酯能够得到聚氨酯改性的丙烯酸树脂。本发明更优选的聚氨酯改性的丙烯酸树脂为上海百默化工有限公司提供，型号SC-61。

按照本发明，丙烯酸树脂增大了聚氨酯分子链中硬段链的比例增大。在一定范围内，硬段的比例越大，涂膜的硬度越大，交联度越高，涂膜的耐水性也越好，阻隔性越好。

按照本发明，所述溶剂优选为水。

为了进一步增加涂层材料的阻隔性能，还有选在涂层材料中添加了填料和/或助剂，所述填料优选为纳米级无机粉体材料，更优选为含有蒙脱土、无机硅酸盐、纳米级钙盐中的一种或多种纳米无机粉体材料，所述填料能够形成一层阻隔层，位于改性丙烯酸酯形成的涂层中，厚度仅为100~900纳米，是以往阻隔层的1/10。由于所述纳米粉体材料位于具有韧性的有机高分子中，并在纳米水平上层叠形成的对气体具有完全阻断性的层状物。所以其能够提高涂层材料的阻隔性能和硬度和强度。

按照本发明，所述助剂优选为表面活性剂、流平剂、防老剂、增塑剂中的一种或多种，更优选为表面活性剂，进一步增加改性丙烯酸树脂的附着能力和印刷性。按照本发明所述表面活性剂优选为非离子型表面活性剂，更优选为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、最优选为吐温20。

本发明还提供了一种涂层材料的制备方法，包括：

按照本发明，所述聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸按质量比优选为5~30:1~10。为了增加涂层材料的阻隔性和附着性，本发明还优选在步骤b）中高速搅拌机中添加表面活性剂0.1%~0.5%和/或填料0.3%-1.5%。

以下为具体的制备方法：

a．选材：采用聚氨酯改性的丙烯酸树脂；用于进一步改性的试剂硼酸。

b．改性：在反应釜中加入纯净水，加入5-30%的聚氨酯改性的丙烯酸树脂，取1-10%硼酸加入反应釜，加热至50-100℃，高速搅拌1h-3h。实验证明：在加入15%聚氨酯改性的丙烯酸树脂，8%的硼酸加热90℃高速搅拌1h时所得到反应液性能较优，粘度35-55s，成膜性良好，转移效果好。

c．添加助剂：在反应釜中加入0.3-1.5%纳米级粉体材料，0.1-0.5%表面活性剂.

d.炼制：在反应釜中高速搅拌下保持温度50-80℃，炼制1-3h。

e.稀释：加水稀释至15%-20%

f.冷却，过虑：完成炼制后经水冷却管道冷却，进入过虑箱用200目过虑网进行过虑。

g.包装：过虑后在成品管首出口用涂料专用桶进行包装，贴好标签。

本发明提供的制备方法，先制备改性丙烯酸树脂，再将丙烯酸树脂与填料、助剂混合在溶剂中，然后通过高速搅拌机的混炼、稀释、过滤后得到涂层材料，制备方法简便，只要通过控制反应和添加原料的配比就能够控制产品的性能。适合大规模的工业化生产。

以下为本发明的具体实施例，详细阐述本发明方案，需要说明的是本发明提供的聚氨酯改性丙烯酸酯为上海百默化工有限公司提供，型号SC-61。表面活性剂为吐温20，粉体材料中为纳米蒙脱土和无机硅酸盐。

实施例1

b．改性：在反应釜中加入纯净水，加入5%的聚氨酯改性的丙烯酸树脂，取1%硼酸加入反应釜，加热至50℃，高速搅拌1hh。

c．添加助剂：在反应釜中加入0.3%纳米级粉体材料，0.1%表面活性剂.

d.炼制：在反应釜中高速搅拌下保持温度50℃，炼制1h。

e.稀释：加水稀释至15%

检测制备后的涂层材料，固含物含量为15%；树脂粘度：500厘泊；根据GB1037《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》检测水蒸气透过率（25℃，90%）：≦80g/m²·24h（检测仪器：水蒸气透过率测试仪）。耐刮擦仪参照GB7706《凸版装璜印刷品》进行检测判定涂层耐摩擦性：≥20次。耐常用的各种有机溶剂：如甲苯、丙酮、乙醇、乙酯。

实施例2

b．改性：在反应釜中加入纯净水，加入30%的聚氨酯改性的丙烯酸树脂，取10%硼酸加入反应釜，加热至100℃，高速搅拌3h。

c．添加助剂：在反应釜中加入1.5%纳米级粉体材料，0.5%表面活性剂.

d.炼制：在反应釜中高速搅拌下保持温度80℃，炼制3h。

e.稀释：加水稀释至20%

检测制备后的涂层材料，固含物含量为20%；树脂粘度：600厘泊；根据GB1037《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》检测水蒸气透过率（25℃，90%）：≦80g/m²·24h（检测仪器：水蒸气透过率测试仪）。耐刮擦仪参照GB7706《凸版装璜印刷品》进行检测判定涂层耐摩擦性：≥20次。耐常用的各种有机溶剂：如甲苯、丙酮、乙醇、乙酯。

实施例3

b．改性：在反应釜中加入纯净水，加入15%的聚氨酯改性的丙烯酸树脂，取8%硼酸加入反应釜，加热至80℃，高速搅拌2h。

c．添加助剂：在反应釜中加入1%纳米级粉体材料，0.3%表面活性剂.

d.炼制：在反应釜中高速搅拌下保持温度60℃，炼制2h。

e.稀释：加水稀释至20%

检测制备后的涂层材料，固含物含量为20%；树脂粘度：58s(蔡恩杯2#)；根据GB1037《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法》检测水蒸气透过率（25℃，90%）：≦80g/m²·24h（检测仪器：水蒸气透过率测试仪）。耐刮擦仪参照GB7706《凸版装璜印刷品》进行检测判定涂层耐摩擦性：≥20次。耐常用的各种有机溶剂：如甲苯、丙酮、乙醇、乙酯。

以上对本发明提供的一种涂层材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种涂层材料，其特征在于，按重量百分比包括：

改性丙烯酸酯15%~20%；

溶剂80%~85%；

2.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征在于，按重量百分比还包括：

表面活性剂0.1%~0.5%。

3.根据权利要求2所述的涂层材料，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征在于，按重量百分比还包括：

填料0.3%-1.5%。

5.根据权利要求4所述的涂层材料，其特征在于，所述填料为纳米级无机粉体材料。

6.根据权利要求1所述的涂层材料，其特征在于，所述聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸的质量比为5~30:1~10。

7.一种涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯改性的丙烯酸树脂与硼酸按质量比为5~30:1~10。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述步骤b）中高速搅拌机中添加表面活性剂0.1%~0.5%和/或填料03%-15%。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌机的搅拌温度为50~100℃。