CN105153353A

CN105153353A - 一种丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN105153353A
Application number: CN201510489908.8A
Authority: CN
Inventors: 周守发; 安佳丽; 王辉; 熊跃斌; 孙月; 张锐; 郑云霞
Original assignee: Hefei Lucky Science and Technology Industry Co Ltd
Current assignee: Hefei Lucky Science and Technology Industry Co Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2015-12-16

Abstract

一种丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用，所述丙烯酸酯乳液具有给定的结构式，并由下述重量含量的原料配制而成：去离子水50~100份、丙烯酸混合单体30~35份、反应型乳化剂0.6~1.5份、引发剂0.3~0.5份、pH调节剂0.1~0.2份。本发明制备的乳液与固化剂、毛面剂和水配成的涂层液涂覆在聚酯涂层表面，热固化后成膜后，可以显著改善胶乳成膜后的表面能，得到表面张力为50～58dyn/cm的聚酯薄膜表面涂层，可广泛用于油墨印刷、扩散膜、增亮膜、硬化膜、窗膜等领域。

Description

一种丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种高分子乳液制备技术领域，特别是一种聚酯薄膜底涂用的丙烯酸酯乳液，同时，本发明还涉及表面涂布有该乳液的聚酯薄膜。

背景技术

双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜是一种性能优异的薄膜材料，被广泛应用于电器、包装和感光材料等生产领域。随着市场需求的不断变化，对聚酯薄膜进行改性已经成为一种趋势，在聚酯薄膜表面涂覆一层化学物质(如油墨、胶黏剂)，可赋予薄膜特殊的性能，可扩大薄膜的使用领域。但是聚酯薄膜的表面张力较低，容易出现油墨、胶黏剂脱落的现象，无法满足使用要求，因此必须对其表面进行改性，以提高其表面张力。

现有技术中，如中国专利CN201310410503.1选用聚醚多元醇、二异氰酸酯、丙烯酸羟基酯、丙烯酸酯单体为主要反应原料，制备了一种丙烯酸酯-聚氨酯乳液，可涂覆于BOPET薄膜表面，以改善薄膜表面张力；专利CN201310409417.9制备了一种丙烯酸酯乳液，以该丙烯酸酯乳液为高分子乳化剂，聚醚多元醇、二异氰酸酯、丙烯酸羟基酯、丙烯酸酯单体为反应单体，合成了一种丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，该丙烯酸酯乳液涂覆于BOPET薄膜表面以改善薄膜表面张力。

上述技术提供的丙烯酸乳液应用在经过纵横拉伸后的聚酯薄膜表面，虽然可以提高聚酯薄膜的表面张力，但是，在实际生产过程中，上述丙烯酸酯乳液制备工艺较为复杂，且异氰酸酯反应活性较高，不易控制，难以实现工业化生产。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种双向拉伸聚酯薄膜底涂用的丙烯酸酯乳液，涂覆在BOPET薄膜表面后，经过纵向拉伸、横向拉伸和高温定型后，使聚酯薄膜的表面张力提高到50～58dyn/cm，满足薄膜的再加工需求。

本发明所要解决的另两个技术问题是提供丙烯酸酯乳液的制备方法以及表面涂布该丙烯酸酯乳液的聚酯薄膜，所述丙烯酸酯乳液制备工艺简单，易于控制，容易实现工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种丙烯酸酯乳液，具有如下结构式：

其中：a为10～65，b为5～15，c为25～80；d为0～60；e为0～15；

R₁为-H或-CH₂CH₂OH或-CH₂CH₃；

R₂为或

R₃为-CH₃或或R₄为

R₅为

一种丙烯酸酯乳液的制备方法，包括下述步骤：

(1)称取去离子水50重量份～100重量份、丙烯酸混合单体30～35重量份、反应型乳化剂0.6重量份～1.5重量份、引发剂0.3重量份～0.5重量份、pH调节剂0.1重量份～0.2重量份加入至单口瓶中，进行预乳化，得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/10～1/5于反应器中，升温至75℃～85℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应1h～2h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

上述制备方法，所述混合单体包括软单体、硬单体、功能性单体、多官能度单体，其原料重量份组份为：

上述制备方法，所述软单体为丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或任意组合。

上述制备方法，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或任意组合。

上述制备方法，所述功能性单体为丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或任意组合。

上述制备方法，所述反应型乳化剂为2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠或丙烯酰胺硬脂酸钠中的一种或其组合。

上述制备方法，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中的一种或其组合。

上述制备方法，所述pH调节剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或任意组合。

一种聚酯薄膜，至少一个表面含有上述丙烯酸酯乳液制成的底层。

本发明将制得的丙烯酸酯乳液、去离子水、毛面剂、固化剂配成的涂布液涂覆在聚酯薄膜表面，经过高温横向拉伸后，得到表面张力为50dyn/cm～58dyn/cm的聚酯薄膜表面涂层。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明采用软单体、硬单体和功能单体作为反应单体，可通过三种不同特性单体之间的协同作用，充分发挥不同单体的性能与功用，具有耐高温，可拉伸、可成膜的性能特点。

2.本发明通过引入三官能团单体季戊四醇三丙烯酸酯，得到的丙烯酸酯乳液具有立体网络结构，这种结构限制了大分子链段运动，使得BOPET薄膜表面的极性基团很难向薄膜内部迁移，可以显著改善胶乳成膜后的表面能。

3.季戊四醇三丙烯酸酯中羟基可与固化剂反应，进一步增大其成膜后空间网络结构，可以提高聚酯薄膜表面张力，使薄膜表面张力达到50dyn/cm～58dyn/cm。

4.本发明采用反应型乳化剂，如：2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、丙烯酰胺硬脂酸钠，均含有酰胺键，酰胺键活性高，可参与固化交联反应，形成的空间网络结构可限制分子链的运动，使薄膜表面性能稳定，且反应型乳化剂可避免随着时间推移小分子乳化剂迁移到薄膜表面，造成薄膜表面张力降低的情况出现，可有效保证薄膜表面张力的稳定性。

5.本发明工艺简单，反应易于控制，得到的丙烯酸酯乳液可以提高聚酯薄膜表面张力，满足薄膜的再加工需求。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水80g、丙烯酸乙酯10g、甲基丙烯酸甲酯15g、双丙酮丙烯酰胺2g、季戊四醇三丙烯酸酯3g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠1g、过硫酸钾0.3g、碳酸氢钠0.1g加入于单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/10于反应器中，升温至75℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应1h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

2.聚酯薄膜的制备

(1)取20g上述丙烯酸酯乳液、0.4g固化剂、0.5g润湿剂、0.3g二氧化硅分散体的分散体液和80g去离子水，经高剪切乳化剂分散均匀，得到聚酯薄膜涂布用的底涂液；

(2)将干燥的聚酯切片熔融挤出冷却成为无取向的铸塑厚片，经纵向拉伸3.1倍，在其表面涂覆预涂底层液后，再进行横向拉伸3.4倍，经250℃热定型后收卷，得到厚度为188μm的光学聚酯薄膜，底涂层厚度为0.05μm，测其性能(见表1)。

实施例2

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水60g、丙烯酸乙酯11g、甲基丙烯酸月桂酯4g、苯乙烯13g、丙烯酸羟乙酯4g、季戊四醇三丙烯酸酯3g、丙烯酰胺硬脂酸钠0.6g、过硫酸钾0.35g、碳酸氢钠0.15g加入于单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/7于反应器中，升温至78℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应1.3h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

2.聚酯薄膜的制备

采用上述丙烯酸酯乳液，按照实施例1中聚酯薄膜的制备方法进行制备。

实施例3

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水100g、甲基丙烯酸月桂酯11g、甲基丙烯酸甲酯8g、苯乙烯6g、甲基丙烯酸异冰片酯3g、季戊四醇三丙烯酸酯6g、丙烯酰胺硬脂酸钠0.5g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠1g、过硫酸钾0.4g、碳酸氢铵0.2g加入到单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/5于反应器中，升温至80℃，反应至反应器中液体变蓝；

2.聚酯薄膜的制备

实施例4

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水75g、甲基丙烯酸月桂酯13g、苯乙烯12g、双丙酮丙烯酰胺2.5g、甲基丙烯酸异冰片酯1g、季戊四醇三丙烯酸酯3.5g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠1.2g、过硫酸钾0.2g、过硫酸铵0.3g、碳酸氢铵0.18g加入于单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/6于反应器中，升温至82℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应1.2h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

2.聚酯薄膜的制备

实施例5

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水50g、丙烯酸乙酯4g、甲基丙烯酸月桂酯7g、甲基丙烯酸甲酯13g、丙烯酸羟乙酯2g、甲基丙烯酸异冰片酯1g、季戊四醇三丙烯酸酯5g、丙烯酰胺硬脂酸钠1.4g、过硫酸铵0.45g、碳酸氢钠0.16g加入于单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/8于反应器中，升温至85℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应2h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

2.聚酯薄膜的制备

实施例6

1.丙烯酸酯乳液的制备

(1)称取去离子水86g、甲基丙烯酸月桂酯13g、苯乙烯3g、甲基丙烯酸甲酯7g、双丙酮丙烯酰胺1g、甲基丙烯酸异冰片酯2g、季戊四醇三丙烯酸酯4g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠0.6g、丙烯酰胺硬脂酸钠0.7g、过硫酸钾0.15g、过硫酸铵0.25g、碳酸氢钠0.2g加入于单口瓶中，预乳化得预乳化液；

(2)称取预乳化液重量的1/8于反应器中，升温至83℃，反应至反应器中液体变蓝；

(3)逐滴加入剩余质量的预乳化液，滴加完毕后，保温反应1.5h，降温至室温出料，制得丙烯酸酯乳液。

2.聚酯薄膜的制备

表1改性后聚酯薄膜的表面张力

表中各项性能测试方法如下：

1.表面张力：用达因笔进行测试。

2.透光率雾度：使用上海精密科学仪器有限公司WGT-S透光率/雾度测定仪测试。

Claims

1.一种丙烯酸酯乳液，其特征在于，具有如下结构式：

其中：a为10～65，b为5～15，c为25～80；d为0～60；e为0～15；

R₁为-H或-CH₂CH₂OH或-CH₂CH₃；

R₂为

R₃为-CH₃或

R₅为

2.一种如权利要求1所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，包括下述步骤：

3.根据权利要求2所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的混合单体包括软单体、硬单体、功能性单体、多官能度单体，其原料重量份组份为：

4.根据权利要求3所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的软单体为丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或任意组合。

5.根据权利要求4所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或任意组合。

6.根据权利要求5所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的功能性单体为丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或任意组合。

7.根据权利要求6所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，所述的反应型乳化剂为2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、丙烯酰胺硬脂酸钠中的一种或任意组合。

8.根据权利要求7所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或任意组合。

9.根据权利要求8所述的丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述的pH调节剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或任意组合。

10.一种聚酯薄膜，其特征在于，至少一个表面含有如权利要求1-9所述丙烯酸酯乳液制成的底层。