CN105176365B - 一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油，按照质量百分比计算，包括75~85%的水性哑光树脂、3~10%的去离子水、0.1~1%的消泡剂、0.3~3%的流平剂、0.05~0.5%的pH稳定剂、0.5~5%的爽滑剂、1~6%的抗刮剂、0.1~1%的增稠剂、0.05~2%的防霉剂和0.5~3%的交联剂；所述水性哑光树脂为聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体。本发明还公开了该高耐性水性哑光面油的制备方法。本发明的高耐性水性哑光面油兼有溶剂型哑油和水性哑油的优点，绿色环保，没有VOC排放，高固含，高粘度，耐磨抗刮，热封和贮存稳定，适用范围广。

Description

一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种哑光面油及其制备方法，具体是一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油及其制备方法。

背景技术

复合包装袋外薄主要是聚丙烯（OPP）和聚酯膜（PET），虽然光泽很亮，但视觉单调，为了提高产品包装外观的层次感和手触感，新工艺设计成薄膜反面（内面）印刷油墨，正面（外面）局部印刷消光面油（也称哑油），使包装袋外面同时出现哑光/亮光的层次对比，烘托或点缀要显示的部位，此类包装在高档产品中已愈发流行，如食品袋、面膜袋、礼品盒、个人护理产品等。

市场现用的哑油均由溶剂油墨衍生而来，用消光粉替代颜料粉或直接在墨油中加消光粉。基于有机溶剂的树脂型哑油，以聚酰胺和聚氨酯两大体系为主，有机溶剂超过均70%，加上印刷过程所不断补充的溶剂，总VOC挥发量不小于成膜固体的5倍，对生态环境及人体健康造成了严重的危害，同时由于固含量低（≦30%），印刷后成膜较薄，耐磨抗刮性极差，易产生刮痕碰痕。聚酰胺体系哑油，胺味或酸味较重，各成膜分子间交联密度低，难以形成大分子网状结构，耐化学品及高温消毒性差；聚氨酯体系的哑油，对OPP薄膜附着牢度低（只适用于PET），加上综合成本居高不下（比聚酰胺哑油高一倍），不利于推广和应用。

而基于水性体系的丙烯酸乳液哑油，虽无VOC排放，但只适用于吸收性基材，如纸张或有底涂薄膜，且耐热性、耐搓揉性、耐消毒性较差，多用于普通的纸品盒涂布，如烟酒盒、小型日用或电子产品纸盒。

因此，面对日益严苛的环保法规和不断变化的市场需求，包装行业急需一种通用型高耐性的环保哑油，来尽快完成产品的更新换代。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油。

本发明的另一目的是提供该水性哑光面油的制备方法。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案。

一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油，按照质量百分比计算，包括75~85%的水性哑光树脂、3~10%的去离子水、0.1~1%的消泡剂、0.3~3%的流平剂、0.05~0.5%的pH稳定剂、0.5~5%的爽滑剂、1~6%的抗刮剂、0.1~1%的增稠剂、0.05~2%的防霉剂和0.5~3%的交联剂。

进一步地，所述水性哑光树脂为聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体，具有以下特征：

1）固含量不低于40%，不含烷基份聚乙烯醚，自乳化法生产；

2）分散在水中，无游离的异氰酸酯，VOC含量不大于0.2%，无毒性；

3）对OPP、PET膜有良好的附着牢度和物理机械性能，耐磨刮、抗撕裂；

4）细滑的手感及自消光能力，具备低温成膜性；

5）干燥结膜后，与氮丙啶或聚碳化二亚胺类固化剂能化学交联，耐高温热封、耐物理消毒。

聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体优选STAHL U3211。

进一步地，消泡剂为聚醚改性硅氧烷，优选FOAMSTAR®SL2210。

进一步地，流平剂为一种非离子表面活性剂，可以是磺基琥珀酸酯，优选EFKA®WE3475。

进一步地，所述pH稳定剂是醇胺类化合物，可以选自N-乙基乙醇胺、N，N-二正丁基乙醇胺、N，N-二曱基乙醇胺、N-曱基二乙醇胺、N-4又丁基二乙醇胺中的一种或几种，优选2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

进一步地，所述爽滑剂是聚二甲基硅氧烷乳液，优选TEGO Glide 482。

进一步地，所述抗刮剂是微粉化复合乳液蜡，粒径为7~9μm，优选翁开尔E-842N。

进一步地，所述增稠剂是非离子型聚氨酯树脂，优选Viscolam PS166。

进一步地，所述防霉剂是碘代丙炔基氨甲酸丁酯。

进一步地，所述交联剂是聚碳化二亚胺，优选DSM CX300。

一种上述任意一项权利要求的高耐性水性哑光面油的制备方法，包括以下步骤：

（1）加入去离子水，在300~400转/分钟的转速下分批投入流平剂、消泡剂、防霉剂，调整转速至1000~1200转/分钟，分散15~20min；

（2）将转速调至300~400转/分钟，投入水性哑光树脂、爽滑剂、抗刮剂、增稠剂、pH稳定剂，然后调整转速至600~800转/分钟，分散3~5min，调节pH至8.5~9.5；

（3）将转速调至300~400转/分钟，投入交联剂，并分散3~5min，经检测合格后过滤、包装即得产品。

聚氨酯分散体由交替的软硬段单元并带少数被中和成盐的羧基等侧链嵌段共聚物组成。软段由聚醚、聚酯、二聚酸或聚碳酸酯多元醇组成，硬段由短链多元胺及异氰酸酯扩链而成。聚合物涂膜性能主要取决于多元醇的类别和结构、羧基含量、预聚物分子量及软硬段的微相分离等。用二聚酸多元醇合成的水性聚氨酯润湿性、柔韧性、展色性、薄膜粘附性好，但受限于二聚酸的分离技术，现有高纯二聚酸无法满足量产要求；本发明采用的聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体中，聚碳酸酯型多元醇分子链含有脂肪族亚胺和碳酸酯基重复单元，比聚醚型有更好的耐搓性和附着牢度，比聚酯型有更好的交联强度及耐性，因而聚碳酸酯型聚氨酯分散体比丙烯酸乳液、聚酯型聚氨酯分散体及聚醚型聚氨酯分散体综合性能更突出。

流平剂能有效降低哑油的表面张力，快速润湿印刷基材；pH稳定剂为能有效调节并稳定体系pH值，无刺激性气味；爽滑剂可以大幅降低涂层表面摩擦系数，使涂层表面具备平滑及防粘性；抗刮剂抗指甲刮花，冻融稳定性好，不絮凝；增稠剂有缔合作用，能提高并稳定粘度，不影响产品的其它性能；防霉剂能使哑油在保质期内不霉变。

传统的氮丙啶类固化剂与聚氨酯分散体反应速度太快，不能在生产哑油时添加，只能分为双组份，在印刷时混合使用，操作程序繁杂，添加比例波动大，严重影响印刷品质的稳定性；而聚碳化二亚胺则不同，当体系pH值控制在8.5~9.5内，聚碳化二亚胺几乎不会与连结料发生化学反应，当涂层干燥后，pH值下降，聚碳化二亚胺与聚氨酯中的羧基快速反应，常温24h，交联反应率可达到90%，既能保证哑油的贮存稳定性，又不降低交联固化强度及涂膜耐性。

本发明具有以下有益效果：

1绿色环保：本发明的高耐性水性哑光面油无论是在哑油生产还是印刷环节，不需要添加任何有机溶剂，全程都没有VOC排放，成膜物易降解，且降解产物对大气、水质无二次污染，更加环保安全。

2耐磨抗刮：本发明的产品具有高固含、高粘度特性，涂层厚实饱满、手感柔和、抗刮耐磨、低光泽、高滑爽，克服溶剂型哑油不耐指刮的问题，适合高速自动包装。

3薄膜适印性强：本发明的产品对OPP、PET薄膜有良好的附着牢度，用3M810胶粘带，同一位置连续两次测试不脱落，能完全替代溶剂型哑油用于塑料软包装。

4热封稳定：本发明的产品具有良好的热封稳定性，在230℃、0.28mPa、0.8s条件下热封，不脱落不变色。

5贮存稳定：本发明以聚碳化二亚胺为交联剂，可延长贮存及使用期，避免添加氮丙啶而产生的胶化结膏。

6适用范围广：本发明的产品综合耐性大幅提升，扩展了产品的应用范围；耐水解，适合液体包装；耐香精、洗洁精、植物油、医用酒精等化学品，适合医用及化妆品；低摩擦，适合快速自动包装等。

综上所述，本发明的高耐性水性哑光面油兼有溶剂型哑油和水性哑油的优点，克服了溶剂型哑油和水性哑油的缺点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

以下实施例中的百分比，均指质量百分比。

以下实施所用的聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体具有以下特征：

1）固含量不低于40%，不含烷基份聚乙烯醚，自乳化法生产；

2）分散在水中，无游离的异氰酸酯，VOC含量不大于0.2%，无毒性；

3）对OPP、PET膜有良好的附着牢度和物理机械性能，耐磨刮、抗撕裂；

4）细滑的手感及自消光能力，具备低温成膜性；

5）干燥结膜后，与氮丙啶或聚碳化二亚胺类固化剂能化学交联，耐高温热封、耐物理消毒。

实施例1

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入6.6%去离子水，开启搅拌机，转速调至400转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入0.5%流平剂（磺基琥珀酸酯EFKA®WE3475）、0.3%消泡剂（聚醚改性硅氧烷FOAMSTAR®SL2210）、0.1%防霉剂（碘代丙炔基氨甲酸丁酯），投料完毕后调整转速至1200转/分钟，持续分散15min，并检测消泡性能；

（2）将转速调至400转/分钟，边搅拌边投入83.2%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体（STAHL U3211）、1.5%爽滑剂（聚二甲基硅氧烷乳液TEGO Glide 482）、5%抗刮剂（微粉化复合乳液蜡翁开尔E-842N。）、0.2%增稠剂（非离子型聚氨酯树脂Viscolam PS166）、0.1%pH稳定剂（2-氨基-2-甲基-1-丙醇AMP95），投料完毕后调整转速至800转/分钟，持续分散3min，检测并调节pH至9.0；

（3）将转速调至400转/分钟，边搅拌边投入2.5%交联剂（聚碳化二亚胺DSMCX300），投料完毕后持续分散3min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

实施例2

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入10%去离子水，开启搅拌机，转速调至300转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入0.3%流平剂（磺基琥珀酸酯）、0.1%消泡剂（聚醚改性硅氧烷）、0.05%防霉剂（碘代丙炔基氨甲酸丁酯），投料完毕后调整转速至1000转/分钟，持续分散20min；

（2）将转速调至300转/分钟，边搅拌边投入85%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体、0.5%爽滑剂（聚二甲基硅氧烷乳液）、3.4%抗刮剂（微粉化复合乳液蜡）、0.1%增稠剂（非离子型聚氨酯树脂）、0.05%pH稳定剂（N，N-二正丁基乙醇胺），投料完毕后调整转速至600转/分钟，持续分散5min，检测并调节pH至9.5；

（3）将转速调至300转/分钟，边搅拌边投入0.5%交联剂（聚碳化二亚胺），投料完毕后持续分散5min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

实施例3

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入8.5%去离子水，开启搅拌机，转速调至350转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入3%流平剂（磺基琥珀酸酯）、1%消泡剂（聚醚改性硅氧烷）、2%防霉剂（碘代丙炔基氨甲酸丁酯），投料完毕后调整转速至1100转/分钟，持续分散18min；

（2）将转速调至350转/分钟，边搅拌边投入75%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体、5%爽滑剂（聚二甲基硅氧烷乳液）、1%抗刮剂（微粉化复合乳液蜡）、1%增稠剂（非离子型聚氨酯树脂）、0.5%pH稳定剂（N-乙基乙醇胺），投料完毕后调整转速至700转/分钟，持续分散4min，检测并调节pH至8.5；

（3）将转速调至350转/分钟，边搅拌边投入3%交联剂（聚碳化二亚胺），投料完毕后持续分散4min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

实施例4

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入3%去离子水，开启搅拌机，转速调至400转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入2%流平剂（磺基琥珀酸酯）、0.5%消泡剂（聚醚改性硅氧烷）、1%防霉剂（碘代丙炔基氨甲酸丁酯），投料完毕后调整转速至1000转/分钟，持续分散17min；

（2）将转速调至300转/分钟，边搅拌边投入81%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体、4.8%爽滑剂（聚二甲基硅氧烷乳液）、6%抗刮剂（微粉化复合乳液蜡）、0.5%增稠剂（非离子型聚氨酯树脂）、0.2%pH稳定剂（N，N-二曱基乙醇胺），投料完毕后调整转速至700转/分钟，持续分散4min，检测并调节pH至8.5~9.5；

（3）将转速调至400转/分钟，边搅拌边投入1%交联剂（聚碳化二亚胺），投料完毕后持续分散4min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

实施例5

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入8%去离子水，开启搅拌机，转速调至300~400转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入1%流平剂（磺基琥珀酸酯）、0.8%消泡剂（聚醚改性硅氧烷）、0.5%防霉剂，投料完毕后调整转速至1000~1200转/分钟，持续分散15~20min；

（2）将转速调至300~400转/分钟，边搅拌边投入78%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体、3.6%爽滑剂（聚二甲基硅氧烷乳液）、5%抗刮剂（微粉化复合乳液蜡）、0.8%增稠剂（非离子型聚氨酯树脂）、0.3%pH稳定剂（N-曱基二乙醇胺），投料完毕后调整转速至600~800转/分钟，持续分散3~5min，检测并调节pH至8.5~9.5；

（3）将转速调至300~400转/分钟，边搅拌边投入2%交联剂（聚碳化二亚胺），投料完毕后持续分散3~5min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

实施例6

按照以下步骤制备高耐性水性哑光面油：

（1）先在投料刚中加入5%去离子水，开启搅拌机，转速调至300~400转/分钟，在搅拌状态下分批缓慢投入1.5%流平剂、0.2%消泡剂、1.5%防霉剂，投料完毕后调整转速至1000~1200转/分钟，持续分散15~20min；

（2）将转速调至300~400转/分钟，边搅拌边投入83%聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体、4.8%爽滑剂、2%抗刮剂、0.3%增稠剂、0.2%pH稳定剂，投料完毕后调整转速至600~800转/分钟，持续分散3~5min，检测并调节pH至8.5~9.5；

（3）将转速调至300~400转/分钟，边搅拌边投入1.5%交联剂，投料完毕后持续分散3~5min，按品质标准检测相关项目，合格后用15μm滤网过滤、包装即得产品。

性能测试

将实施例1得到的高耐性水性哑光面油进行性能测试，结果如表1所示：

表1 性能测试结果

测试项目	测试方法或条件	技术标准	检测结果
				外观	目测	淡黄色乳状，无杂质无沉淀	合格
气味	嗅觉	4级以上	5级
				粘度	Sheen2#粘度杯、25℃	30~35s	35s
固含	120℃热烘30分钟	35~38%	37%
				pH值	pH试纸或pH值	8.5~9.5	9.0
初干性	8#线棒涂布，2分钟指压	无手印或压痕	合格
				光泽度	用光泽仪测试	光泽度不大于8.0	5.0
滑爽性	用摩擦系数仪测试	动摩擦系数小于0.33	0.25
				消泡性	100mLPET透明瓶摇晃10次	完全消泡时间≤30s	20s
显色性	OPP背面印黑色，正面印哑油	正面观看，黑色不发白	合格
				流平性	实验打样机，单张印刷	表面平滑无缩孔无线纹	合格
附着牢度	8#线棒涂布OPP，3M810胶带	无脱落	合格
				耐搓性	8#线棒涂布OPP，往复搓10次	无明显折痕或脱落	合格
耐热封	温度230℃、压力3KG、时间0.8s	不脱落，不变黄	合格
				耐冻水	8#线棒涂布OPP -18℃浸泡24h	不脱落，不变色	合格
耐水煮	8#线棒涂布OPP 100℃水煮30min	不脱落，不变色	合格
				抗刮性	8#线棒涂布OPP，指甲背来回刮三次	不脱落，无明显刮痕	合格
耐香精	印刷成品，香精来回擦20次	不脱落	合格
				耐洗洁精	印刷成品，洗洁精来回擦20次	不脱落	合格
耐植物油	印刷成品，植物油来回擦50次	不脱落	合格
				耐医用酒精	印刷成品，医用酒精来回擦50次	不脱落	合格
冻融稳定性	100mLPET透明瓶，三次冻融测试	无分层，无沉淀	合格

由表1的结果可知，本发明产品的各项品质指标均达到印刷及后加工的技术要求，无刺激或特殊气味，粘度高，固含量高，低光泽，高滑爽，良好的消泡性和流平性，对OPP、PET薄膜有良好的附着牢度，耐搓性好，热封稳定，耐冻水，耐水煮，抗刮耐磨，耐香精、洗洁精、植物油、医用酒精等化学品，适用范围广。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于塑料薄膜的高耐性水性哑光面油，其特征在于，按照质量百分比计算，包括75～85％的水性哑光树脂、3～10％的去离子水、0.1～1％的消泡剂、0.3～3％的流平剂、0.05～0.5％的pH稳定剂、0.5～5％的爽滑剂、1～6％的抗刮剂、0.1～1％的增稠剂、0.05～2％的防霉剂和0.5～3％的交联剂；所述水性哑光树脂为聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体；所述交联剂是聚碳化二亚胺；所述聚碳酸酯型水性聚氨酯分散体固含量不低于40％。

2.根据权利要求1所述的高耐性水性哑光面油，其特征在于，所述pH稳定剂是醇胺类化合物。

3.根据权利要求1所述的高耐性水性哑光面油，其特征在于，所述爽滑剂是聚二甲基硅氧烷乳液。

4.根据权利要求1所述的高耐性水性哑光面油，其特征在于，所述抗刮剂是微粉化复合乳液蜡，粒径为7～9μm。

5.根据权利要求1所述的高耐性水性哑光面油，其特征在于，所述增稠剂是非离子型聚氨酯树脂。

6.根据权利要求1所述的高耐性水性哑光面油，其特征在于，所述防霉剂是碘代丙炔基氨甲酸丁酯。

7.权利要求1-6任一项所述的高耐性水性哑光面油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)加入去离子水，在300～400转/分钟的转速下分批投入流平剂、消泡剂、防霉剂，调整转速至1000～1200转/分钟，分散15～20min；

(2)将转速调至300～400转/分钟，投入水性哑光树脂、爽滑剂、抗刮剂、增稠剂、pH稳定剂，然后调整转速至600～800转/分钟，分散3～5min，调节pH至8.5～9.5；

(3)将转速调至300～400转/分钟，投入交联剂，并分散3～5min，经检测合格后过滤、包装即得产品。