CN106117407A - 室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法,该乳液包括如下组分:水、苯乙烯、乙烯基类单体、功能单体、交联单体、乳化剂和引发剂。该制备方法包括如下步骤:制备单体预乳化液一、制备单体预乳化液二、将pH缓冲剂、乳化剂、水和引发剂混合后,加入部分单体预乳化液一、反应后加入剩余单体预乳化液一和剩余的引发剂,反应后加入交联单体,得到产品。本发明的水性丙烯酸涂料成膜不需要添加任何成膜助剂或助溶剂。本涂料能够有效的阻碍小分子或小分醇的运动,可以加入高含量的常用醇类溶剂。以水性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质,使整个水性油墨具有高附着力、成膜干爽,能够满足水性油墨的物理性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法,属于水性油墨制造的技术领域。
背景技术
油墨是以高分子树脂作为连接料,通过加入分散稳定的颜料,使油墨印刷富有稳定色彩的图案,水性油墨由于不含有易挥发的溶剂,减少了有害气体的排放,大大提高人们的安全利益,水性油墨渐渐取代溶剂型油墨,在烟、酒、食品、医药、儿童玩具等要求非常严格的印刷包装产品,但是与溶剂型油墨相比,水性油墨在印刷过程中干燥速度慢,严重影响印刷效率,严重制约了水性油墨的应用而无法取代溶剂型油墨。通过在水性油墨的水性高分子树脂中加入溶剂,例如用乙醇、丙醇、异丙醇进行稀释,可以提高水性油墨的印刷干燥效率。
目前国内市场大部分水性丙烯酸树脂属于单组份体系,分子间只存在氢键、范德华力等物理键能,不能产生化学键,所以其抗水、耐醇稀释性都很差,会出现变稠或凝胶破乳的现象,并且大多数企业加入醇类溶剂,都是和一定比例的水先混溶,降低醇类溶剂的浓度,这样又增加了水的含量,导致印刷效果不佳。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种室温自交联丙烯酸乳液及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
第一方面,本发明提供了一种室温自交联丙烯酸乳液,其包括按重量百分数计的如下组分:
所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂组成。
作为优选方案,所述乙烯基类单体选自甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。
作为优选方案,所述功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、苯乙烯中的至少一种。
作为优选方案,所述交联单体选自羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、己二酸二酰肼、2-[(2-甲基-1-氧基-2-丙烯基)氧]乙基-3-氧基丁酸酯和乙二胺中的一种。
作为优选方案,所述阴离子乳化剂选自十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、改性月桂醇基硫酸钠中的至少一种。
作为优选方案,所述非离子乳化剂选自MX-188、N40、T-20中的至少一种。
作为优选方案,所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。
作为优选方案,所述pH缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾的至少一种。
第二方面,本发明还提供了一种如前述的室温自交联丙烯酸乳液的制备方法,其包括如下步骤:
将0.2~0.3倍量的乳化剂和0.2倍量的水混合进行预乳化后,加入半量的功能单体,混匀后,得到的单体预乳化液一;
将0.2~0.3倍量的乳化剂和0.2倍量的水混合进行预乳化后,加入0.45~0.485倍量的功能单体,混匀后,得到单体预乳化液二;
在底料中加入pH缓冲剂、剩余的乳化剂和剩余的水,在80℃下加入0.15~0.25倍量的引发剂,反应后加入0.03~0.1倍量的单体预乳化液一,进行反应直至体系明显呈蓝色;
加入剩余的单体预乳化液一、0.375倍~0.425倍量的引发剂,在80℃下进行反应后,加入单体预乳化液二以及剩余的引发剂,在80℃下进行保温后,降温至40℃,将pH值调节至4.0~5.0,加入交联单体,再次调节pH值至7.0,过滤出料。
作为优选方案,所述交联单体的加入方式为滴加,且控制滴速为0.10~0.15g/min。
与现有技术相比,本发明在聚合物中引入自交联单体羟乙基丙烯酰胺HEAA,交联机理是基于在N上的SN2反应进行脱醇交联,因此不会产生交联释放醛类的问题,由于存在网状结构,其抗粘结、拉伸强度等物理性能得到极大的改善。同其它交联单体相比,不需要外加交联剂和高温烘烤,其交联温度更低、速度快、附着力更好、产品性能更加。同时,这是一种水溶性单体,在乳胶粒表面的交联可以有效改善低Tg丙烯酸乳液的发粘问题。
因此,本发明具有以下优点:本发明的水性丙烯酸涂料成膜不需要添加任何成膜助剂或助溶剂。本涂料能够有效的阻碍小分子或小分醇的运动,可以加入高含量的常用醇类溶剂。以水性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质,使整个水性油墨具有高附着力、成膜干爽,能够满足水性油墨的物理性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按以下工艺步骤制备:
投料:将两个反应釜冲洗干净后,按照配方配比分别加入B、C组分作为预乳化液,打开搅拌在800rpm使其搅拌均匀,之后保持转速250rpm,取出B组分5g作为种子,同时将两份40%的D部分分别加入B、C预乳化液中。将组分A作为底料,升温至80℃,底料中加入引发剂10%的E,5分钟加入种子乳液保温30min,开始滴加预乳化液B组分约1h,再保温1h,再滴加加入C组分约1h,保温2h后降温至40℃,在PH为4~5加入F搅拌20min。再加入氨水中和至pH=7。
性能评价:
固含 | 42.7% |
粘度(涂四杯) | 14.5秒 |
成膜 | OK |
耐乙醇稀释 | 最多可加入70%耐乙醇、无增稠现象 |
耐异丙醇稀释 | 加异丙醇稀释一倍、无增稠现象 |
耐丙醇稀释 | 加丙醇稀释一倍、无增稠现象 |
实施例2
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按以下工艺步骤制备:
投料:将两个反应釜冲洗干净后,按照配方配比分别加入B、C组分作为预乳化液,打开搅拌在800rpm使其搅拌均匀,之后保持转速250rpm,取出B组分5g作为种子,同时将两份40%的D部分分别加入B、C预乳化液中。将组分A作为底料,升温至80℃,底料中加入引发剂10%的E,5分钟加入种子乳液保温30min,开始滴加预乳化液B组分约1h,再保温1h,再滴加加入C组分约1h,保温2h后降温至40℃,在PH为4~5加入F搅拌20min。再加入氨水中和至pH=7。
性能评价:
实施例3
本实施例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按以下工艺步骤制备:
投料:将两个反应釜冲洗干净后,按照配方配比分别加入B、C组分作为预乳化液,打开搅拌在800rpm使其搅拌均匀,之后保持转速250rpm,取出B组分5g作为种子,同时将两份40%的D组分分别加入B、C预乳化液中。将组分A作为底料,升温至80℃,底料中加入引发剂10%的E,5分钟加入种子乳液保温30分钟,开始滴加预乳化液B组分约1h,再保温1h,再滴加加入C组分约1h,保温2h后降温至40℃,在PH为4~5加入F搅拌20min。再加入氨水中和至pH=7。
性能评价:
固含 | 42.5% |
粘度(涂四杯) | 14.3秒 |
成膜 | OK |
耐异丙醇稀释 | 加异丙醇稀释一倍、无增稠现象 |
耐丙醇稀释 | 加丙醇稀释一倍、无增稠现象 |
耐乙醇稀释 | 可以加入70%乙醇、无增稠现象 |
对比例1
本对比例丙烯酸乳液采用以下组分及含量的原料进行制备:
上述水性丙烯酸乳液按以下工艺步骤制备:
投料:将两个反应釜冲洗干净后,按照配方配比分别加入B、C组分作为预乳化液,打开搅拌在800rpm使其搅拌均匀,之后保持转速250rpm,取出B组分5g作为种子,同时将两份40%的D组分分别加入B、C预乳化液中。将组分A作为底料,升温至80℃,底料中加入引发剂10%的E,5分钟加入种子乳液保温30分钟,开始滴加预乳化液B组分约1h,再保温1h,再滴加加入C组分约1h,保温2h后降温至40℃,加入氨水中和至pH=7。
性能评价:
固含 | 42.5% |
粘度(涂四杯) | 13.7秒 |
成膜 | OK |
耐异丙醇稀释 | 加异丙醇稀释一倍、乳液凝胶 |
耐丙醇稀释 | 加丙醇稀释一倍、乳液凝胶 |
耐乙醇稀释 | 可以加入70%乙醇、乳液凝胶 |
实施例1~3涂料均配置为25%固含,在银卡纸上用6#涂布,120℃烘箱20s烘干,看成膜情况。
通过实施例1~3与对比例1的比较可以看出,本发明的水性丙烯酸涂料成膜不需要添加任何成膜助剂或助溶剂。该涂料能够有效的阻碍小分子或小分醇的运动,可以加入高含量的常用醇类溶剂。以水性丙烯酸酯乳液为主要成膜物质,使整个水性油墨具有高附着力、成膜干爽,能够满足水性油墨的物理性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,包括按重量百分数计的如下组分:
所述乳化剂由阴离子乳化剂和非离子乳化剂组成。
2.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述乙烯基类单体选自甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基已酯、丙烯酸异辛酯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述功能单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、苯乙烯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述交联单体选自羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、己二酸二酰肼、2-[(2-甲基-1-氧基-2-丙烯基)氧]乙基-3-氧基丁酸酯和乙二胺中的一种。
5.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述阴离子乳化剂选自十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠盐、十二烷基苯磺酸钙盐、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、改性月桂醇基硫酸钠中的至少一种。
6.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述非离子乳化剂选自MX-188、N40、T-20中的至少一种。
7.如权利要求1所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种。
8.一种如权利要求1~7中任意一项所述的室温自交联丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将0.2~0.3倍量的乳化剂和0.2倍量的水混合进行预乳化后,加入半量的功能单体,混匀后,得到的单体预乳化液一;
将0.2~0.3倍量的乳化剂和0.2倍量的水混合进行预乳化后,加入0.45~0.485倍量的苯乙烯和0.45~0.485倍量的功能单体,混匀后,得到单体预乳化液二;
在反应釜中加入PH缓冲剂、剩余的乳化剂和剩余的水,在80℃下加入0.15~0.25倍量的引发剂,反应后加入0.03~0.1倍量的单体预乳化液一,进行反应直至体系明显呈蓝色;
加入剩余的单体预乳化液一、0.375倍~0.425倍量的引发剂,在80℃下进行反应后,加入单体预乳化液二以及剩余的引发剂,在80℃下进行保温后,降温至40℃,将pH值调节至4.0~5.0,加入交联单体,再次调节pH值至7.0,过滤出料。
9.如权利要求8中所述的室温自交联丙烯酸乳液的制备方法,其特征在于,所述交联单体的加入方式为滴加,且控制滴速为0.10~0.15g/min。
10.如权利要求8所述的室温自交联丙烯酸乳液,其特征在于,所述pH缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾的至少一种。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161116 |