CN108130804B - 改性聚丙烯酸酯涂料、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种改性聚丙烯酸酯涂料、其制备方法及应用。该改性聚丙烯酸酯涂料，通过γ‑甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷与活性稀释剂相互作用实现协同效应，促进丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯在乳化剂和引发剂作用下聚合，形成以直链为主且分子量为8000以上的高聚物，这些高聚物可多角度旋转、穿插形成致密的网络结构，可有效提高涂料在纸张表面的交联密度，从而在纸张表面形成致密的膜层，有效改善纸张的柔韧性、提高耐折度。

Description

改性聚丙烯酸酯涂料、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及改性聚丙烯酸酯涂料、其制备方法及应用。
背景技术
镀铝纸是一种以纸张为基础，通过真空镀铝技术将铝分子在其表面排布形成具有金属外观的特殊纸张。由于镀铝纸的铝层厚度只有
Figure BDA0001532992170000012
左右，其耗铝量约为铝箔纸的1/200，因此近年来镀铝纸已逐渐代替传统的铝箔纸，用于标签、烟包、食品、日化品、礼盒包装等领域。但是由于纸张的柔韧性不佳，常会导致后续印刷时出现爆墨的问题，严重限制了镀铝纸在包装领域的应用。
因此，开发一种能有效改进纸张柔韧性的涂料成为人们研究的热点。
发明内容
基于此，有必要提供一种能有效改进纸张柔韧性的改性聚丙烯酸酯涂料。
此外，本申请还提供一种上述改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法。
一种改性聚丙烯酸酯涂料，主要由以下质量份数的原料制备而成：
Figure BDA0001532992170000011
在其中一个实施例中，所述活性稀释剂选自季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述活性稀释剂为季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的组合，在所述活性稀释剂中季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为0.5～1：0.8～2：2～3。
在其中一个实施例中，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述乳化剂为磷酸酯类乳化剂。
一种上述任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
提供上述改性聚丙烯酸酯涂料配方中的各原料；
将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、活性稀释剂、乳化剂和水混合，在部分引发剂作用下进行第一次聚合，得到反应乳液；
将所述反应乳液和γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在剩余引发剂作用下进行第二次聚合，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料。
在其中一个实施例中，所述部分引发剂的用量为引发剂总质量的40％～60％。
在其中一个实施例中，所述第一次聚合的温度为70℃～80℃，时间为20～30分钟；所述第二次聚合的温度为75℃～95℃，时间为1～10小时。
一种上述任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料在纸张中的应用。
上述改性聚丙烯酸酯涂料，γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷与活性稀释剂相互作用实现协同效应，促进丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯在乳化剂和引发剂作用下聚合，形成以直链为主且分子量为8000以上的高聚物，这些高聚物可多角度旋转、穿插形成致密的网络结构，可有效提高涂料在纸张表面的交联密度，从而在纸张表面形成致密的膜层，有效改善纸张的柔韧性、提高耐折度。
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。
一实施方式的改性聚丙烯酸酯涂料，主要由以下质量份数的原料制备而成：15～25份的丙烯酸异辛酯、5～15份的丙烯酸丁酯、1～5份的甲基丙烯酸羟乙酯、5～15份的甲基丙烯酸甲酯、0.1～5份的活性稀释剂、0.1～2份的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、0.1～5份的引发剂、0.1～5份的乳化剂和40～80份的水。
优选地，上述改性聚丙烯酸酯涂料，由20质量份的丙烯酸异辛酯、10质量份的丙烯酸丁酯、3质量份的甲基丙烯酸羟乙酯、10质量份的甲基丙烯酸甲酯、3质量份的活性稀释剂、1质量份的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、1质量份的引发剂、2质量份的乳化剂和50质量份的水制备而成。
其中，活性稀释剂选自季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，活性稀释剂为季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的组合，在该活性稀释剂中季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为0.5～1：0.8～2：2～3。
进一步地，引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的至少一种。
进一步地，乳化剂为磷酸酯类乳化剂。
优选地，乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯或异构十三醇醚磷酸酯。
上述改性聚丙烯酸酯涂料，γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷与活性稀释剂相互作用实现协同效应，促进丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸甲酯在乳化剂和引发剂作用下聚合，形成以直链为主且分子量为8000以上的高聚物，这些高聚物可多角度旋转、穿插形成致密的网络结构，可有效提高涂料在纸张表面的交联密度，从而在纸张表面形成致密的膜层，有效改善纸张的柔韧性、提高耐折度。
一实施方式的改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法，包括以下步骤S110～S130：
S110、提供15～25质量份的丙烯酸异辛酯、5～15质量份的丙烯酸丁酯、1～5质量份的甲基丙烯酸羟乙酯、5～15质量份的甲基丙烯酸甲酯、0.1～5质量份的活性稀释剂、0.1～2质量份的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、0.1～5质量份的引发剂、0.1～5质量份的乳化剂和40～80质量份的水。
其中，活性稀释剂选自季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，活性稀释剂为季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的组合，在该活性稀释剂中季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为0.5～1：0.8～2：2～3。
进一步地，引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
进一步地，乳化剂为磷酸酯类乳化剂。
优选地，乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯或异构十三醇醚磷酸酯
S120、将上述丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、活性稀释剂、乳化剂和水混合，在部分引发剂作用下进行第一次聚合，得到反应乳液。
其中，部分引发剂的用量为引发剂总质量的40％～60％。
第一次聚合的温度70℃～80℃，时间为20～30分钟。
S130、将上述反应乳液和γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在剩余引发剂作用下进行第二次聚合，得到改性聚丙烯酸酯涂料。
其中，第二次聚合的温度为75℃～95℃，时间为1～10小时。
上述方法，通过两步聚合制备改性聚丙烯酸酯涂料，工艺简单可行，制备出的改性聚丙烯酸酯涂料可在纸张表面形成致密的膜层，有效改善纸张的柔韧性、提高耐折度。
以下为具体实施例。
实施例1
将20kg的丙烯酸异辛酯、10kg的丙烯酸丁酯、3kg的甲基丙烯酸羟乙酯、10kg的甲基丙烯酸甲酯、1kg的季戊四醇四丙烯酸酯、1kg的1，6-己二醇二丙烯酸酯、1kg的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2kg的壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和50kg的水混合，在0.5kg的过硫酸钾的作用下进行一次聚合，得到反应乳液。其中，一次聚合的温度为75℃，时间为30分钟。
将上述反应乳液和1kg的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在0.5kg过硫酸钾的作用下进行二次聚合，得到改性聚丙烯酸酯涂料。其中，二次聚合的温度为80℃，时间为8小时。
将实施例1制备的改性聚丙烯酸酯涂料涂覆于纸张表面，热处理后取出，于室温下放置待测。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同的是对比例1未使用γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。
将对比例1制备的涂料涂覆于纸张表面，热处理后取出，于室温下放置待测。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同的是对比例2未使用活性稀释剂。
将对比例2制备的涂料涂覆于纸张表面，热处理后取出，于室温下放置待测。
实施例2
将15kg的丙烯酸异辛酯、5kg的丙烯酸丁酯、1kg的甲基丙烯酸羟乙酯、5kg的甲基丙烯酸甲酯、0.1kg的1，6-己二醇二丙烯酸酯、0.1kg的月桂醇醚磷酸酯和40kg的水混合，在0.4kg的过硫酸钠的作用下进行一次聚合，得到反应乳液。其中，一次聚合的温度为70℃，时间为20分钟。
将上述反应乳液和0.8kg的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在0.6kg过硫酸钠的作用下进行二次聚合，得到改性聚丙烯酸酯涂料。其中，二次聚合的温度为90℃，时间为6小时。
将实施例2制备的改性聚丙烯酸酯涂料涂覆于纸张表面，热处理后取出，于室温下放置待测。
实施例3
将25kg的丙烯酸异辛酯、15kg的丙烯酸丁酯、5kg的甲基丙烯酸羟乙酯、15kg的甲基丙烯酸甲酯、5kg的双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、5kg的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和80kg的水混合，在2kg的过硫酸铵的作用下进行一次聚合，得到反应乳液。其中，一次聚合的温度为80℃，时间为20分钟。
将上述反应乳液和2kg的γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在3kg过硫酸铵的作用下进行二次聚合，得到改性聚丙烯酸酯涂料。其中，二次聚合的温度为95℃，时间为10小时。
将实施例3制备的改性聚丙烯酸酯涂料涂覆于纸张表面，热处理后取出，于室温下放置待测。
用T弯仪分别检测实施例1～3以及对比例1和对比例2的0T，记录结果见表1。
表1改性聚丙烯酸酯涂料的耐折弯性测试
Figure BDA0001532992170000061
Figure BDA0001532992170000071
由表1可以看出，实施例1～3制备的改性聚丙烯酸酯涂料具有很好的耐折弯性，而不加活性稀释剂或不加γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷，均降低了涂料的耐折弯性。因此，本申请的改性聚丙烯酸酯涂料具有高柔韧性。
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)

1.一种改性聚丙烯酸酯涂料，其特征在于，主要由以下质量份数的原料制备而成：
Figure FDA0002573231600000011
所述活性稀释剂选自季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯及二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种；
所述改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法包括以下步骤：
将所述丙烯酸异辛酯、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸羟乙酯、所述甲基丙烯酸甲酯、所述活性稀释剂、所述乳化剂和水混合，在部分所述引发剂作用下进行第一次聚合，得到反应乳液；
将所述反应乳液和所述γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在剩余的所述引发剂作用下进行第二次聚合，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的组合，在所述活性稀释剂中季戊四醇四丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的质量比为0.5～1∶0.8～2∶2～3。
3.根据权利要求1～2任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的至少一种。
4.根据权利要求1～2任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述乳化剂为磷酸酯类乳化剂。
5.根据权利要求1～2任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料，其特征在于，所述乳化剂选自壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯和异构十三醇醚磷酸酯中的至少一种。
6.一种权利要求1～5任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供所述改性聚丙烯酸酯涂料配方中的各原料；
将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、活性稀释剂、乳化剂和水混合，在部分引发剂作用下进行第一次聚合，得到反应乳液；
将所述反应乳液和γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷混合，在剩余引发剂作用下进行第二次聚合，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料。
7.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，所述部分引发剂的用量为引发剂总质量的40％～60％。
8.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酸酯涂料的制备方法，其特征在于，所述第一次聚合的温度为70℃～80℃，时间为20～30分钟；所述第二次聚合的温度为75℃～95℃，时间为1～10小时。
9.一种权利要求1～5任一项所述的改性聚丙烯酸酯涂料在纸张中的应用。
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