CN108129926B - 阻隔涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻隔涂料及其制备方法和应用，其中阻隔涂料，按重量份计，包括以下原料组分：10～30份丁苯乳液、60～80份聚偏二氯乙烯乳液、5～10份乙烯‑醋酸乙烯共聚物和0.5～2份助剂。以合适的比例在聚偏二氯乙烯乳液中掺混丁苯乳液和乙烯‑醋酸乙烯共聚物以形成相互交叉渗透的混合体系，得到的阻隔涂料粘结力强、具备良好的柔韧性和水蒸气、氧气阻隔性，使用该阻隔涂料涂布后的涂层具备良好的水氧阻隔性。

Description

阻隔涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种阻隔涂料及其制备方法和应用。
背景技术
聚偏二氯乙烯(PVDC)是以偏氯乙烯(VDC)为主要成分，与其他含不饱和双键的单体共聚的聚合物，其除了具有塑料的一般性能外，还具有阻隔性高、韧性强、化学稳定性良好、阻湿、阻氧、防潮、耐酸碱等特性，PVDC乳液由于PVDC高分子链结构的对称性高，规整度高，结晶度高，极性强，扩散系数小，作为一种高阻隔材料现已在纸张涂布上得到广泛应用，但是PVDC乳液也存在不足，如脆性、刚性强，涂布后在纸张表面容易出现断层，而导致阻隔效果不佳。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有粘结力强、良好柔韧性和阻隔性的阻隔涂料。
一种阻隔涂料，按重量份计，包含以下原料组分：
Figure BDA0001518447180000011
丁苯(SBR)乳液作为纸张涂布中常用的胶粘剂，具有柔韧性好、粘结力强等优点，上述阻隔涂料，通过聚偏二氯乙烯(PVDC)乳液、丁苯(SBR)乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)三者的复配，使阻隔涂料兼具丁苯乳液柔韧性好、粘结力强和PVDC乳液高阻隔性的优点，避免单一PVDC乳液由于脆性和刚性原因出现断层导致阻隔效果不佳或单一丁苯乳液不具备阻隔效果的问题，同时通过EVA和助剂提高PVDC和水性丁苯乳液之间的互溶性，避免由于PVDC乳液和SBR乳液互溶性不佳，因沉降容易出现分层的问题，如此使得上述阻隔涂料的粘结力强、阻隔性高和柔韧性佳。
在其中一个实施例中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为75wt％～90wt％。
醋酸乙烯含量在75wt％～90wt％范围内，EVA呈乳液状态，具有良好的混溶性，可以更好的提高PVDC和丁苯之间的互溶性，使混合体系混合更加均匀一致，进一步提高阻隔涂料的稳定性。
在其中一个实施例中，所述助剂选自无机增稠剂、消泡剂和表面活性剂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述无机增稠剂选自纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2)和纳米二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
在无机增稠剂的作用下，进一步提高混合体系中各聚合物之间的相互交叉渗透，并起到“协同作用”效应以改善聚合物材料的性能，避免各聚合物发生沉降，使混合体系保持均匀稳定的乳浊状态，进一步提高体系的稳定性。
在其中一个实施例中，所述无机增稠剂为气相氧化铝或/和气相二氧化硅。
气相氧化铝和气相二氧化硅的粒径小、比表面积大、结构性强，具有良好的补强、增稠、抗紫外线和杀菌等作用，在混合体系中加入气相氧化铝或气二氧化硅，可以促进各组分之间的相互分散渗透，防止混合体系中的聚合物发生凝聚分层，提高混合体系的粘度和稳定性，同时提高阻隔涂料的抗老化能力和耐候性，延长产品的使用期。
在其中一个实施例中，所述聚偏二氯乙烯乳液的固含量为35wt％～55wt％，所述丁苯乳液的固含量为40wt％～50wt％。
在其中一个实施例中，所述丁苯乳液的结合苯乙烯量为23wt％～35wt％。
在其中一个实施例中，所述阻隔涂料的平均粒径为1μm～100nm。
本发明另一目的在于提供上述阻隔涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将所述丁苯乳液与所述EVA乳液混合均匀，然后加入所述聚偏二氯乙烯乳液和所述助剂，搅拌均匀，并进行研磨，即得所述阻隔涂料。
上述方法工艺简单，易于控制，以合适的比例在聚偏二氯乙烯乳液中掺混丁苯乳液和EVA以形成相互交叉渗透的混合体系，然后加入无机增稠剂等助剂，并进行研磨，对混合体系予以增稠分散，提高混合体系的稳定性和粘度，得到的阻隔涂料性能稳定、具备良好的柔韧性和水蒸气、氧气阻隔性。使用该阻隔涂料涂布后的涂层具备良好的水氧阻隔性。
本发明又一目的在于提供上述阻隔涂料在涂布纸中的应用。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式的阻隔涂料，按重量份计，包含以下原料组分：10～30份丁苯乳液、60～80份聚偏二氯乙烯乳液、5～10份乙烯-醋酸乙烯共聚物和0.5～2份的助剂。
上述阻隔涂料，通过聚偏二氯乙烯(PVDC)乳液、丁苯(SBR)乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)三者的复配，使阻隔涂料兼具丁苯乳液和PVDC乳液的优点，达到解决PVDC乳液由于脆性和刚性原因出现断层导致阻隔效果不佳的问题，同时通过EVA和助剂提高PVDC和水性丁苯乳液之间的互溶性，避免由于PVDC乳液和SBR乳液互溶性不佳，因沉降容易出现分层的现象，赋予阻隔涂料具有粘结力强、良好阻隔性和柔韧性的特点。
实验过程中，发明人发现，PVDC乳液与丁苯乳液之间的互溶性不佳，加入EVA刚好可以解决PVDC乳液与丁苯乳液的互溶性差的问题。同时，由于EVA在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生迁移，从而保证EVA永久性柔软，因此，在PVDC乳液和丁苯乳液中加入EVA，不但可以解决PVDC和EVA互溶性差的问题，还可以提高产品的柔韧性。
在其中一个实施例中，聚偏二氯乙烯乳液的固含量为35wt％～55wt％。
在其中一个实施例中，丁苯乳液的固含量为40wt％～50wt％。
在其中一个实施例中，丁苯乳液的结合苯乙烯量为23wt％～35wt％。
在其中一个实施例中，EVA中醋酸乙烯含量为75wt％～90wt％。
醋酸乙烯含量在75wt％～90wt％范围内，EVA呈乳液状态，具有良好的混溶性，可以更好的提高PVDC和丁苯之间的互溶性，使混合体系混合更加均匀一致，进一步提高阻隔涂料的稳定性。
在其中一个实施例中，助剂选自无机增稠剂、消泡剂和表面活性剂中的至少一种。
在其中一个实施例中，阻隔涂料的助剂中包括0.49～1.9份的无机增稠剂和0.01～0.1份的消泡剂。
在其中一个实施例中，无机增稠剂选自纳米氧化铝(Al2O3)、纳米二氧化硅(SiO2)和纳米二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
进一步的，无机增稠剂的颗粒尺寸为10nm～500nm。
在其中一个实施例中，无机增稠剂为气相氧化铝或气相二氧化硅。
气相氧化铝和气相二氧化硅的粒径小、比表面积大、结构性强，具有良好的补强、增稠、抗紫外线和杀菌等作用，在混合体系中加入气相氧化铝或气二氧化硅，可以促进各组分之间的相互分散渗透，进一步提高混合体系的粘度和稳定性，同时提高胶粘剂的抗老化能力和耐候性，延长产品的使用期。
在其中一个实施例中，消泡剂为有机硅消泡剂。
在其中一个实施例中，表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
在其中一个实施例中，阻隔涂料的平均粒径为1μm～100nm。
上述阻隔涂料，通过聚偏二氯乙烯(PVDC)乳液、丁苯(SBR)乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)三者的复配，在无机增稠剂、消泡剂等助剂的作用下，提高混合体系中各聚合物之间的相互交叉渗透，并起到“协同作用”效应，以改善聚合物材料的性能，同时防止各聚合物发生沉降，使混合体系保持均匀的稳定乳浊状态，以提高体系的稳定性，赋予阻隔涂料同时兼具粘结力强、以及良好的阻隔性和柔韧性，达到解决PVDC乳液单独使用由于脆性和刚性原因出现断层导致阻隔效果不佳，以及丁苯乳液在长期放置过程中由于布朗运动会发生乳胶胶粒之间的碰撞而导致破乳凝聚，稳定性差的问题。
本发明另一实施方式提供上述的阻隔涂料的制备方法，包括以下步骤：
将丁苯乳液与EVA乳液混合均匀，然后加入聚偏二氯乙烯乳液和助剂，搅拌均匀，并进行研磨，即得阻隔涂料。
具体的，先将10～30份丁苯乳液和5～10份乙烯-醋酸乙烯共聚物充分混合搅拌20～60分钟，得混合物A；再将混合物A加入到60～80份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合30～60分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟；然后往混合物B中加入0.5～2份助剂，一起用砂磨机进行研磨，研磨时间为0.5～3小时，即得阻隔涂料。
在其中一个实施例中，采用粒径为0.8mm以下的氧化锆珠作为研磨介质进行研磨。
在其中一个实施例中，将混合物A加入至聚偏二氯乙烯乳液时采用边加入加搅拌的方式。
上述方法以合适的比例在聚偏二氯乙烯乳液中掺混丁苯乳液和EVA以形成相互交叉渗透的混合体系，然后加入无机增稠剂和助剂，并进行研磨，对混合体系予以增稠分散，提高混合体系的稳定性和粘度，得到的阻隔涂料性能稳定、具备良好的柔韧性和阻隔性。
本发明又一实施方式提供上述阻隔涂料在涂布纸中的应用。
以下为具体实施例
实施例1
1)、将20份丁苯乳液和9份乙烯-醋酸乙烯共聚物充分混合搅拌20分钟，得混合物A。
2)、将混合物A加入到70份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合60分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
3)往混合物B中加入2份助剂，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
4)将阻隔涂料按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
实施例2
1)、将10份丁苯乳液和5份乙烯-醋酸乙烯共聚物充分混合搅拌20分钟，得混合物A。
2)、将混合物A加入到80份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合60分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟。
3)往混合物B中加入1.9份无机增稠剂和0.1份的消泡剂，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
4)将阻隔涂料按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
实施例3
1)、将20份丁苯乳液和9份乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液充分混合搅拌30分钟，得混合物A。
2)、将混合物A加入到70份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合30分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟。
3)往混合物B中加入0.49份纳米氧化铝和0.1份的消泡剂，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
4)将阻隔涂料按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
实施例4
1)、将30份丁苯乳液和10份乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液充分混合搅拌30分钟，得混合物A。
2)、将混合物A加入到60份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合30分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟。
3)往混合物B中加入1份气相二氧化硅和0.05份的消泡剂，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
4)将阻隔涂料按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
实施例5
1)、将20份丁苯乳液和9份乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液充分混合搅拌30分钟，得混合物A。
2)、将混合物A加入到70份的聚偏二氯乙烯乳液中，搅拌混合30分钟，得混合物B，搅拌速度为60～80转/分钟。
3)往混合物B中加入1份气相氧化铝和0.05份的消泡剂，然后用砂磨机进行研磨，研磨时间为3小时，即得阻隔涂料。
4)将阻隔涂料按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
对比例1为普通PVDC乳液，其固含量为50％。
将普通PVDC乳液按5g/m2的量涂覆于卡纸表面，并烘干形成阻隔涂层，即得涂布纸。
对比例2
对比例2与实施例3基本相同，不同之处在于，对比例2中的不添加EVA。制备所得的阻隔涂料放置1小时后即出现明显分层现象，PVDC与丁苯的互溶性差，涂布前需再次搅拌混匀。
对比例3
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于，对比例3中不添加助剂。对比例3制备所得的阻隔涂料放置24～48小时后，体系出现分层现象，即从上往下依次为丁苯乳液、PVDC、EVA，混合体系的稳定性欠佳。
对比例4
对比例4与实施例3基本相同，不同之处在于聚偏二氯乙烯的量不同，具体为对比例4中聚偏二氯乙烯的量为90份。
对比例5
对比例5与实施例3基本相同，不同之处在于乙烯-酸酸乙烯共聚物的量不同，具体为对比例5中乙烯-酸酸乙烯共聚物的量为4份。
性能检测
实施例1～5制备得到的阻隔涂料可以在常温下直接使用，且与基材的粘结力好，涂布均匀。
对卡纸及本发明实施例和对比例涂布纸的粘度、水气阻隔和氧气阻隔性能于常温下进行检测，具体结果见下表1。
检测方法和标准：粘度参照(mPa·s)GB/T 10247-2008，水蒸气透过率参照GB1037-88，氧气透过率参照GB/T1038-2000。
表1卡纸及本发明实施例和对比例涂布纸的主要性能对比
Figure BDA0001518447180000081
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种阻隔涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002395183910000011
所述助剂选自无机增稠剂、消泡剂和表面活性剂中的至少一种；所述无机增稠剂选自纳米氧化铝、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛中的至少一种。
2.如权利要求1所述的阻隔涂料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯含量为75wt％～90wt％。
3.如权利要求1所述的阻隔涂料，其特征在于，所述无机增稠剂的颗粒尺寸10nm～500nm。
4.如权利要求1所述的阻隔涂料，其特征在于，所述无机增稠剂为气相氧化铝或/和气相二氧化硅。
5.如权利要求1所述的阻隔涂料，其特征在于，所述丁苯乳液的固含量为40wt％～50wt％，所述聚偏二氯乙烯乳液的固含量为35wt％～55wt％。
6.如权利要求1所述的阻隔涂料，其特征在于，所述丁苯乳液的结合苯乙烯量为23wt％～35wt％。
7.如权利要求1～6任一项所述的阻隔涂料，其特征在于，所述阻隔涂料的粒径为100nm～1μm。
8.如权利要求1～6任一项所述的阻隔涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述丁苯乳液与所述乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液混合均匀，然后加入所述聚偏二氯乙烯乳液和所述助剂，搅拌均匀，半进行研磨，即得所述阻隔涂料。
9.如权利要求1～6任一项所述的阻隔涂料在涂布纸中的应用。
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