CN104371410B - 一种降低转移涂料涂层voc助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低转移涂料涂层VOC助剂及其制备方法，属于转移涂料助剂技术领域。这种降低转移涂料涂层VOC助剂，包括以下重量百分含量的组分：助溶剂30%‑80%；混合聚酯，20%‑70%。本发明的转移涂料涂层VOC助剂能够保持转移涂料基料的原有性能如印刷适应性、可剥离性、耐溶剂性、耐温性、耐摩擦性等；可帮助调节涂料整个溶剂系统的挥发速度，有效降低涂层VOC含量；使用方法便捷，容易操作，即可在调漆阶段加入也可在涂料合成制备时加入；易于涂布、干燥迅速、节约资源，可避免通过增加温度来降低涂层VOC含量带来的能源浪费。

Description

一种降低转移涂料涂层VOC助剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种降低转移涂料涂层VOC助剂及其制备方法，属于转移涂料助剂技术领域。
背景技术
传统的烟酒、食品、日用品等包装材料主要采用铝箔或镀铝膜与纸张直接复合制成，其所用的铝箔和塑料薄膜无法降解和回收利用，造成环境污染和资源浪费。为保护环境和节约资源，现已改进为转移工艺生产，其中起到关键作用的是转移涂料，它能赋予材料良好的薄膜剥离性，镀层附着性、光亮度、滑爽度、耐磨性、印刷适应性、耐温性等功能。目前转移涂料主要是溶剂型体系，采用辊式涂布方式涂布在基膜上，经高温干燥固化成膜，但涂层中仍残留较多的挥发性有机化合物。近年来，随着人们生活水平和消费理念的不断提升，直接接触包装材料的适用性和安全性受到广泛关注。一旦包装材料中残留的有机溶剂过量，会直接影响产品的味道，甚至危害消费者的健康。
溶剂型转移涂料作为现用镀层转移材料的主要功能层已得到行业公认，水性转移涂料虽然具有显著的环保优势，但在转移镀层亮度、耐磨性方面还有不足限制了其在高光耐磨材料方面的应用。专利CN102702865A公开了一种单次转移涂料，涂料包含乙酸纤维素、硝化棉树脂、丙烯酸树脂及溶剂和助剂，能够实现单次转移提高生产效率。专利CN102643588A公开了一种全息镭射冷转烫金转移涂料组合物，涂料组合物包含聚丙烯酸酯树脂、低分子量改性聚丙烯酸酯树脂、纤维素酯树脂、溶剂及助剂，可以实现模压全息防伪信息转移。专利CN102746745A公开了一种转移涂料及其制备方法。其特征在于，涂料由丙烯酸树脂、纤维素酯、有机溶剂组成，涂料具有良好的附着性，解决了涂层龟裂、模切爆色等问题。在以上专利中对转移涂料的功能应用方面做了较多的研究及改进，但在卫生安全性方面未作深入研究，相关专利及文献未见说明。作为药品食品类直接接触包装材料所使用转移涂料其卫生安全性方面要求较高，因此如果包装材料既要求表观效果，又要求安全卫生，上述材料就不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于解决已有技术不能降低转移涂料涂层VOC的不足，提供一种能够降低转移涂料涂层VOC的助剂及其制备方法。
本发明的降低转移涂料涂层VOC助剂是通过以下技术方案实现的：
一种降低转移涂料涂层VOC助剂，其特殊之处在于,它包括以下重量百分含量的组分：
助溶剂 30%-80%；
混合聚酯 20%-70%；
其中的助溶剂，沸点低、树脂溶解性优良、安全无毒。 优选地，所述助溶剂为乙醇、异丙醇、甲基异丁基甲醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯（丙酸酯）、丙酮、二甲基甲酰胺中的至少一种，即可以是其中的单独一种或者是任意两种的混合或任意三种的及以上的混合；
优选地，所述混合聚酯是由混合酸与低碳醇反应得到的酯化物；
优选地，制备混合聚酯所用的混合酸为草酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、柠檬酸中的至少两种，即可以是任意两种的混合或任意三种及以上的混合；
优选地，制备混合聚酯所用的低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇、乙二醇、丙二醇中的一种或几种混合物；几种混合可以是任意两种的混合或任意三种及以上的混合；
本发明提供的制备上述降低转移涂料涂层VOC助剂的方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
第一步：混合聚酯的制备：首先将混合酸、低碳醇混合加入到反应容器内搅拌，控制其官能团羧基与羟基质量摩尔比为：1:1~10，加热并将温度控制在50-80℃至混合酸完全溶解；
然后加入催化剂、带水剂，并将温度控制60-100℃，在回流状态下进行酯化反应，反应结束后用NH3.H2O或10% NaHCO3中和反应后的混合液PH至7.0；
所述催化剂是酯化反应常用催化剂，其种类对本领域技术人员是熟知的，优选为有机锡催化剂、酸性有机催化剂、酸性无机催化剂；
进一步优选的催化剂为SnCl2·2H2O、对甲苯磺酸，其用量为混合酸质量的0.1%-10%；
所述带水剂为酯化反应常用带水剂，其种类对本领域技术人员是熟知的，优选的带水剂为环己烷，其用量为混合酸质量的5%-30%；
最后冷却，先常压蒸出由带水剂和多余的低碳醇组成的轻组分, 然后减压蒸馏，在真空度0. 09MPa下和90~180℃温度范围内收集馏分即得混合聚酯；
第二步：降低转移涂料涂层VOC助剂的制备：将重量百分含量为30%-80%的助溶剂和重量百分含量为20%-70%的混合聚酯按物理共混得到助剂。
本发明提供的由上述助剂制成的转移涂料，其特殊之处在于包括以下重量百分含量的组分：
溶剂型涂料 90%-99%；
助剂 1%-10%；
所述溶剂型涂料，其在涂料领域是公知的，优选为丙烯酸树脂、纤维素树脂、硝化棉树脂、聚酯树脂、氨基树脂、氯醋树脂体系中的一种或几种的混合物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）保持转移涂料基料的原有性能，如印刷适应性、可剥离性、耐溶剂性、耐温性、耐摩擦性等；
（2）可有效提高涂料整个溶剂系统的挥发速度，有效降低涂层VOC含量；
（3）使用方法便捷，容易操作，即可在调漆阶段加入，也可在涂料合成制备时加入；
（4）易于涂布、干燥迅速、节约资源，可避免通过增加温度来降低涂层VOC含量带来的能源浪费。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施方式，用来对本发明做进一步的说明。
以下实施例结合该降低转移涂料涂层VOC助剂的制备方法，解释该降低转移涂料涂层VOC助剂的具体组成。
实施例1
本实施例中助溶剂选用的为乙醇、乙酸正丙酯、丙二醇甲醚的混合物，混合酸选用的为戊二酸、丁二酸的混合物，低碳醇选用的为甲醇，催化剂选用的为SnCl2·2H2O，带水剂选用的为环己烷；
第一步：混合聚酯的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的100mL 圆底烧瓶中，加入6.6g戊二酸、5.9g丁二酸，12.8g甲醇， 升温至50℃搅拌溶解均匀，加入0.55gSnCl2·2H2O，20mL环己烷，在回流状态下进行酯化反应。反应结束后，先冷却，用旋转蒸发仪浓缩除去环己烷和过量的甲醇，减压蒸馏，在真空度0. 09MPa下和温度为100~180℃范围内收集馏分，即得到混合聚酯；
第二步：降低转移涂料涂层VOC助剂的制备：取第一步所得混合聚酯6.0g与2.0g乙醇、2.6g乙酸正丙酯、2.0g丙二醇甲醚溶剂共混得到降低涂层VOC助剂，所述混合聚酯的重量百分比为47.62%，助溶剂的重量百分比为52.35%。
该降低转移涂料涂层VOC助剂的使用方法：取市售丙烯酸树脂按其质量的10%加入助剂，采用辊式涂布方式，涂层干燥后VOC含量与不加时的状态相比见表1。
实施例2
本实施例中助溶剂选用的为异丙醇、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺的混合物，混合酸选用的为已二酸、丙二酸的混合物，低碳醇选用的为乙醇，催化剂选用的为SnCl2·2H2O，带水剂选用的为环己烷；
第一步：混合聚酯的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的100mL 圆底烧瓶中，加入7.5g已二酸、5.0g丙二酸，10.6g乙醇， 升温至50℃搅拌溶解均匀，加入1.5gSnCl2·2H2O，30mL环己烷，在回流状态下进行酯化反应。反应结束后，先冷却，用旋转蒸发仪浓缩除去环己烷和过量的乙醇，减压蒸馏，收集真空度0. 09MPa下100~160℃馏分得到混合聚酯；
第二步：降低转移涂料涂层VOC助剂的制备：取第一步所得混合聚酯7.0g与1.0g异丙醇、2.6g乙酸乙酯、2.2g二甲基甲酰胺溶剂共混得到降低涂层VOC助剂，所述混合聚酯的重量百分比为53.03%，助溶剂的重量百分比为46.97%。
该降低转移涂料涂层VOC助剂的使用方法：取市售硝化棉树脂按其质量的1%加入功能助剂，采用辊式涂布方式，涂层干燥后VOC含量与不加时的状态相比见表1。
实施例3
本实施例中助溶剂选用的为丙二醇丁醚、乙酸正丙酯、异丙醇的混合物，混合酸选用的为乙二酸、丙二酸、柠檬酸的混合物，低碳醇选用的为正丙醇，催化剂选用的为甲苯磺酸，带水剂选用的为环己烷；
第一步：混合聚酯的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的100mL 圆底烧瓶中，加入5.5g乙二酸、4.0g丙二酸，6.8g柠檬酸，10.6g正丙醇，4.5g乙二醇， 升温至50℃搅拌溶解均匀，加入3.6g对甲苯磺酸，30mL环己烷，在回流状态下进行酯化反应。反应结束后，先冷却，用旋转蒸发仪浓缩除去环己烷和过量的乙醇，减压蒸馏，收集真空度0. 09MPa下90~150℃馏分得到混合聚酯；
第二步：降低转移涂料涂层VOC助剂的制备：取第一步所得混合聚酯6.0g与3.0g丙二醇丁醚、3.6g乙酸正丙酯、2.8g异丙醇溶剂共混得到降低涂层VOC助剂，所述混合聚酯的重量百分比为38.96%，助溶剂的重量百分比为61.04%。
该降低转移涂料涂层VOC助剂的使用方法：取市售聚酯树脂按其质量的5.5%加入功能助剂，采用辊式涂布方式，涂层干燥后VOC含量与不加助剂时的状态对比见表1。
表1
项目 无功能助剂 实例1 实例2 实例3
苯 -- -- -- --
甲苯 -- -- -- --
乙苯 -- -- -- --
二甲苯 -- -- -- --
丙酮 0.020 -- -- --
环己酮 -- -- -- --
4甲基2戊酮 -- -- -- --
丁酮 0.050 -- -- --
甲醇 -- 0.140 0.056 --
正丙醇 -- -- -- 0.048
异丙醇 -- 0.015 0.058 0.085
正丁醇 -- -- -- --
丙二醇甲醚 9.060 0.270 0.080 0.052
丙二醇乙醚 -- -- -- --
乙酸乙酯 0.190 0.080 0.054 0.022
乙酸正丙酯 3.830 0.060 0.076 0.055
乙酸正丁酯 0.030 0.021 0.016 0.030
乙酸异丙酯 -- -- -- --
本发明的保护范围并不局限于以上实施例，例如助溶剂为乙醇、异丙醇、甲基异丁基甲醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯（丙酸酯）、丙酮、二甲基甲酰胺中的任意一种或者几种的混合物，以及低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇、乙二醇、丙二醇中的任意一种或几种的混合物，混合聚酯的重量百分比为20%，助溶剂的重量百分比为80%或者混合聚酯的重量百分比为70%，助溶剂的重量百分比为30%，凡是与发明技术方案相同或等同的降低转移涂料涂层VOC助剂及该助剂的制备方法，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种降低转移涂料涂层VOC的助剂，其特征在于：它包括以下重量百分含量的组分：
助溶剂 30％-80％；
混合聚酯 20％-70％；
所述混合聚酯由以下方法制得：首先将混合酸、低碳醇混合加入到反应容器内搅拌，控制其官能团羧基与羟基质量摩尔比为：1:1～10，加热并将温度控制在50-80℃至混合酸完全溶解；
然后加入催化剂、带水剂，并将温度控制60-100℃，在回流状态下进行酯化反应，反应结束后用NH3.H2O或10％NaHCO3中和反应后的混合液PH至7.0；
最后冷却，先常压蒸出由带水剂和多余的低碳醇组成的轻组分,然后减压蒸馏，在真空度0.09MPa下和90～180℃温度范围内收集馏分即得混合聚酯。
2.根据权利要求1所述一种降低转移涂料涂层VOC的助剂，其特征在于：所述助溶剂为乙醇、异丙醇、甲基异丁基甲醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯、丙酮、二甲基甲酰胺中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述一种降低转移涂料涂层VOC的助剂，其特征在于：所述混合酸为草酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、柠檬酸中的至少两种。
4.根据权利要求1或2所述一种降低转移涂料涂层VOC的助剂，其特征在于所述的低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇、乙二醇、丙二醇中的一种或几种混合物。
5.一种降低转移涂料涂层VOC的助剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：混合聚酯的制备：首先将混合酸、低碳醇混合加入到反应容器内搅拌，控制其官能团羧基与羟基质量摩尔比为：1:1～10，加热并将温度控制在50-80℃至混合酸完全溶解；
然后加入催化剂、带水剂，并将温度控制60-100℃，在回流状态下进行酯化反应，反应结束后用NH3.H2O或10％NaHCO3中和反应后的混合液PH至7.0；
最后冷却，先常压蒸出由带水剂和多余的低碳醇组成的轻组分,然后减压蒸馏，在真空度0.09MPa下和90～180℃温度范围内收集馏分即得混合聚酯；
第二步：降低转移涂料涂层VOC助剂的制备：将重量百分含量为30％-80％的助溶剂、重量百分含量为20％-70％的混合聚酯按物理共混得到助剂。
6.根据权利要求5所述一种降低转移涂料涂层VOC的助剂的制备方法，其特征在于所述第一步中的催化剂为有机锡催化剂、酸性有机催化剂或酸性无机催化剂。
7.根据权利要求5所述一种降低转移涂料涂层VOC的助剂的制备方法，其特征在于所述第一步中的催化剂为SnCl2·2H2O或对甲苯磺酸，用量为混合酸质量的0.1％-10％；所述带水剂为环己烷，用量为混合酸质量的5％-30％。
8.一种转移涂料，其特征在于包括以下重量百分含量的组分：
溶剂型涂料 90％-99％；
如权利要求1所述降低转移涂料涂层VOC的助剂 1％-10％；
其中所述溶剂型涂料为丙烯酸树脂、纤维素树脂、硝化棉树脂、聚酯树脂、氨基树脂、氯醋树脂体系中的一种或几种混合物。
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