CN106893382B - Bopp预涂膜用全固含uv亮光抗划伤涂料及其制备方法 - Google Patents

Bopp预涂膜用全固含uv亮光抗划伤涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于BOPP预涂膜的全固含UV亮光抗划伤涂料，其基本组成包括纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、单体1号、单体2号、光引发剂1号、光引发剂2号、消泡剂、润湿剂、流平剂组成。本发明还涉及了所述全固含UV抗划伤涂料的制备方法。采用本发明提供的抗划伤涂料经过柔版涂布于BOPP预涂膜表面，在保证BOPP预涂膜本身的光泽度和摩擦系数不变的前提下，明显提高BOPP预涂膜的表面硬度，从而提高BOPP预涂膜的抗刮伤性能，同时对BOPP预涂膜表面的UV、烫金等后续加工起到非常显著的提升作用。

Description

BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料制备领域，具体涉及一种用于BOPP预涂膜的全固含UV亮光抗划伤涂料及其制备方法。
背景技术
BOPP预涂膜是一种非常重要的软包装材料，具有无色、无味、无毒、高拉伸强度、强韧性和良好的透明性，涂胶后覆在包装材料上能起到很好的防水、防撕裂等保护作用，特别是亮光BOPP预涂膜，覆在包装材料上能给人一种高亮的奢华感，非常受消费者的喜爱。但是使用亮光BOPP预涂膜包覆的包装材料在运输和正常使用过程中常常与硬物体接触，在外界冲击力的作用下会产生划伤或划痕，影响包装材料的美观。
所谓的“划伤”和“划痕”在这里都是指物体由于受到外力冲击或摩擦所产生的物理变形。“抗划伤”是指材料能够承受导致较为明显的、更深的沟槽的破坏的能力。“抗划痕”是指材料能够承受由较小的外力或摩擦所引起的外观劣化的量度。两者都很好的描述了包装材料的受损程度，但两者在现有技术领域又有所不同。
发明内容
为了克服现有的亮光BOPP预涂膜表面抗划伤能力差的缺陷，本发明的目的是提供一种用于BOPP预涂膜的全固含UV亮光抗划伤涂料。
本发明的技术方案为：
一种BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：15-50份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：9-32份；活性稀释剂单体1号:15-65份；活性稀释剂单体2号:10-40份；光引发剂1号：1-6份；光引发剂2号：0.3-1.8份；消泡剂：0.3-2.5份；润湿剂：0.3-2.5份；流平剂：0.3-2.5份。
还可以为，所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于：依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：20-40份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：10-30份；活性稀释剂单体1号:20-60份；活性稀释剂单体2号:15-35份；光引发剂1号：2-5份；光引发剂2号：0.5-1.5份；消泡剂：0.5-2份；润湿剂：0.5-2份；流平剂：0.5-2份。
优选的，所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于：依据重量份由以下成分比例组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：37.5份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：17.5份；活性稀释剂单体1号:25份；活性稀释剂单体2号：15份；光引发剂1号:2份；光引发剂2号:1份；消泡剂：1.5份；润湿剂：1份；流平剂：2份。
优选的，所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种、或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮的混合复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯。
优选的，所述纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物为原位聚合得到的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
优选的，所述的原位聚合得到的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物，是通过向聚氨酯丙烯酸酯低聚物添加纳米二氧化硅实现的，纳米二氧化硅的粒径范围为20-40nm，纳米二氧化硅的添加重量份数为15-30％。
优选的，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
优选的，所述消泡剂为适用于UV辐射固化体系的聚合物消泡剂；所述润湿剂为适用于UV辐射固化体系的丙烯酸共聚物溶液。
优选的，所述流平剂为适用于UV辐射固化体系的有机硅丙烯酸酯；所述活性稀释剂单体1号为二丙二醇二丙烯酸酯、或三丙二醇二丙烯酸酯、或二丙二醇二丙烯酸酯与三丙二醇二丙烯酸酯混合复配；所述活性稀释剂单体2号为1,6己二醇二丙烯酸酯。
所述的一种BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在300-450r/min搅拌下将纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、活性稀释剂单体1号、活性稀释剂单体2号、消泡剂、润湿剂、流平剂混合8-12min；
(2)最后将光引发剂1号、光引发剂2号加入至步骤(1)所得的混合体系中，混合搅拌5-8min，转速为800-1000r/min。
本发明的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其特点为涂料不含有有机溶剂，避免了VOC排放的可能性，符合环保要求。
本发明提供的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其特点为涂层厚度为3-5微米，涂层抗划伤指标测试不小于0.05N。
本发明提供的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其涂层光泽度为65-70(45°光泽仪)。
本发明提供的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其体系黏度为2000±200mPa.s@25℃。
本发明使用的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯与其它类型的低聚物具有较好的相容性，辐射固化成膜之后具有较高的杨氏模量和耐温性能，促使涂层具有较高的硬度，从而起到抵抗外界冲击力的作用，使涂层具有较好的抗划伤能力。
本发明的有益效果：
本发明所使用的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为三官能度聚氨酯丙烯酸酯低聚物，其特点是对BOPP具有较好的附着性，提高涂层与BOPP基材之间的附着力，同时在成膜过程中具有较低的收缩率。
本发明所使用的活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体，具有高稀释性，可以有效降低涂料体系的黏度，同时在辐射固化成膜后，提高涂层在BOPP预涂膜附着牢度。
本发明所使用的活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体，具有高反应活性，可以有效提高成膜固化速率。
本发明所使用的光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种或两种复配，在普通中压汞灯的辐射下具有较好的固化效果。
本发明所使用的光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯，其特点为在普通中压汞灯的辐射下进一步提高抗划伤涂层的硬度。本发明所提供的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其特点为涂层本身的气味极低，光引发剂含量占总体系的3％，在氮气保护的条件下，碳碳双键具有较高的转化率，保证亮光涂层具有较高的抗划伤效果。
所述消泡剂为不含硅的聚合物消泡剂，本发明所采用的消泡剂能够消除因高速搅拌形成的气泡，保证在涂布过程中不会因为气泡影响涂层的表观，同时保证涂层具有较好的抗划伤效果。
所述润湿剂为适用于无溶剂UV辐射固化体系的添加剂，其特点为提升UV涂料在BOPP预涂膜表面的润湿效果，保证涂层在BOPP表面具有较好的附着效果。
所述流平剂为适用于无溶剂UV辐射固化体系的添加剂，其特点为提升UV涂料在BOPP预涂膜表面的铺展效果，保证涂层具有均匀的外观。
本发明的制备方法采用低速-中速的搅拌方式，在加入光引发剂时采用中速搅拌，可以将光引发剂粉体打碎还原至溶解状态，以提高光引发剂的分散均一性，从而提高碳碳双键的转化效率。
本发明技术方案的有益效果还体现在：
(1)本发明的全固含UV亮光抗划伤涂料应用于BOPP预涂膜上具有很好的附着力，在连续化生产过程中不会出现龟裂、脱层现象。
(2)本发明的全固含UV亮光抗划伤涂料应用于BOPP预涂膜上能够赋予BOPP预涂膜良好的抗划伤能力，在正常的生产、运输、使用过程中，减少外力作用产生划痕或划伤的可能性，同时不影响BOPP预涂膜的光泽度和摩擦系数。
(3)本发明提供的全固含UV亮光抗划伤涂料不含有有机溶剂，符合国家环保要求，制备方法简单、制备条件温和，在制备过程中无污染、无气味，对操作员工的身体健康危害很小，在使用过程中能耗较低，极大地降低生产成本。
具体实施方式
以下实施例用说明本发明，但不用来限制本发明的范围，以下所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
将37.5份纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物、17.5份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、25份活性稀释单体1号、15份活性稀释单体2号放入高速搅拌机中，在500r/min的转速下搅拌3min。
向搅拌得到的混合体系中依次加入1.5份消泡剂、1份润湿剂、2份流平剂，匀速调整搅拌机速度至1200r/min，高速分散10min。
最后加入2份光引发剂1号与1份光引发剂2号至搅拌得到的混合体系，在800r/min的转速下搅拌5分钟，将所得透明涂料装罐即可。
所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种或其复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯。
实施例2
将30份纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物、25份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、25份活性稀释单体1号、15份活性稀释单体2号放入高速搅拌机中，在500r/min的转速下搅拌3min。
向搅拌得到的混合体系中依次加入1.5份消泡剂、1份润湿剂、2份流平剂，匀速调整搅拌机速度至1200r/min，高速分散10min。
最后加入2份光引发剂1号与1份光引发剂2号至搅拌得到的混合体系，在800r/min的转速下搅拌5分钟，将所得透明涂料装罐即可。
所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种或其复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯。
表1为实施例1-2所得涂料的物化指标
以上实施例所得抗划伤涂料的技术性能指标如表1所示。
将实施例1-2所述UV涂料转移至BOPP表面，涂层的性能测试结果如表2所示。
表2为BOPP预涂膜抗划伤涂层性能指标
与BOPP预涂膜相比，涂布有本发明所述涂料的BOPP预涂膜，其表面光泽度与抗划伤性能均得到了明显提高，从而提高了BOPP预涂膜的表面外观与抗划伤性能；而且其表面张力也相对提升，可直接在其表面进行印刷、烫金等后续处理工艺。
实施例3：
BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：15-50份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：9-32份；活性稀释剂单体1号:15-65份；活性稀释剂单体2号:10-40份；光引发剂1号：1-6份；光引发剂2号：0.3-1.8份；消泡剂：0.3-2.5份；润湿剂：0.3-2.5份；流平剂：0.3-2.5份；所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种、或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮的混合复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯；所述的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物，其纳米二氧化硅的添加重量份为25％；所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；所述消泡剂为适用于UV辐射固化体系的聚合物消泡剂；所述润湿剂为适用于UV辐射固化体系的丙烯酸共聚物溶液；所述流平剂为适用于UV辐射固化体系的有机硅丙烯酸酯。
实施例4：
BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：20-40份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：10-30份；活性稀释剂单体1号:20-60份；活性稀释剂单体2号:15-35份；光引发剂1号：2-5份；光引发剂2号：0.5-1.5份；消泡剂：0.5-2份；润湿剂：0.5-2份；流平剂：0.5-2份；
所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种、或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮的混合复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯；所述的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物，其纳米二氧化硅的添加重量份数为15-30％，优选添加重量份数为25％；所述聚氨酯丙烯酸酯为三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；所述消泡剂为适用于UV辐射固化体系的聚合物消泡剂；所述润湿剂为适用于UV辐射固化体系的丙烯酸共聚物溶液；所述流平剂为适用于UV辐射固化体系的有机硅丙烯酸酯。
实施例5：
BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：37.5份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：17.5份；活性稀释剂单体1号:25份；活性稀释剂单体2号：15份；光引发剂1号:2份；光引发剂2号:1份；消泡剂：1.5份；润湿剂：1份；流平剂：2份；
所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种、或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮的混合复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯；所述的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物，其纳米二氧化硅的添加重量份数为15-30％，优选添加量为25％；所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；所述消泡剂为适用于UV辐射固化体系的聚合物消泡剂；所述润湿剂为适用于UV辐射固化体系的丙烯酸共聚物溶液；所述流平剂为适用于UV辐射固化体系的有机硅丙烯酸酯。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于：依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：15-50份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：9-32份；活性稀释剂单体1号:15-65份；活性稀释剂单体2号:10-40份；光引发剂1号：1-6份；光引发剂2号：0.3-1.8份；消泡剂：0.3-2.5份；润湿剂：0.3-2.5份；流平剂：0.3-2.5份；所述脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物为三官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物；所述活性稀释剂单体1号为二官能度丙烯酸酯单体；所述活性稀释剂单体2号为二官能度丙烯酸酯单体；所述光引发剂1号为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮的一种、或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和1-羟基环己基苯基甲酮的混合复配；所述光引发剂2号为2,4,6-三甲基酰基苯基膦酸乙酯；所述活性稀释剂单体1号为二丙二醇二丙烯酸酯、或三丙二醇二丙烯酸酯、或二丙二醇二丙烯酸酯与三丙二醇二丙烯酸酯混合复配；所述活性稀释剂单体2号为1,6己二醇二丙烯酸酯。
2.根据权利要求1所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于：依据重量份由以下成分组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：20-40份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：10-30份；活性稀释剂单体1号:20-60份；活性稀释剂单体2号:15-35份；光引发剂1号：2-5份；光引发剂2号：0.5-1.5份；消泡剂：0.5-2份；润湿剂：0.5-2份；流平剂：0.5-2份。
3.根据权利要求1所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于：依据重量份由以下成分比例组成：纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物：37.5份；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物：17.5份；活性稀释剂单体1号:25份；活性稀释剂单体2号：15份；光引发剂1号:2份；光引发剂2号:1份；消泡剂：1.5份；润湿剂：1份；流平剂：2份。
4.根据权利要求1所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于，所述纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物为原位聚合得到的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物。
5.根据权利要求4所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于，所述的原位聚合得到的纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物，是通过向聚氨酯丙烯酸酯低聚物添加纳米二氧化硅实现的，纳米二氧化硅的粒径范围为20-40nm，纳米二氧化硅的添加重量份为15-30％。
6.根据权利要求1所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于，所述消泡剂为适用于UV辐射固化体系的聚合物消泡剂；所述润湿剂为适用于UV辐射固化体系的丙烯酸共聚物溶液。
7.根据权利要求1所述的全固含UV亮光抗划伤涂料，其特征在于，所述流平剂为适用于UV辐射固化体系的有机硅丙烯酸酯。
8.权利要求4至7任一所述的BOPP预涂膜用全固含UV亮光抗划伤涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在300-450r/min搅拌下将纳米复合聚氨酯丙烯酸酯低聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物、活性稀释剂单体1号、活性稀释剂单体2号、消泡剂、润湿剂、流平剂混合8-12min；
(2)最后将光引发剂1号、光引发剂2号加入至步骤(1)所得的混合体系中，混合搅拌5-8min，转速为800-1000r/min。
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