CN108560311B - 改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸及其加工方法。该改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，涂料层的涂料通过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涂布纸及其加工方法
技术领域
本发明涉及涂布纸技术领域，特别是涉及改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸及其加工方法。
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 BDA0001533817360000012
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，开发一种具有较高柔韧性的涂布纸成为人们研究的热点。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有较高柔韧性的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
此外，本申请还提供一种上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法。
一种改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，包括纸张和涂覆于所述纸张表面的涂料层，所述涂料层的涂料主要由以下质量份数的原料制备而成：
Figure BDA0001533817360000011
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涂布纸的加工方法，包括以下步骤：
提供上述任一项所述涂料层的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，得到所述涂料；
采用所述涂料对纸张表面进行涂覆，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
在其中一个实施例中，采用所述涂料对纸张表面进行涂覆，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的步骤具体为：
将纸张放卷后，采用所述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆，烘干得到基纸；
将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理，得到涂布膜；
将所述涂布膜和所述基纸贴合，得到复合纸；
将所述复合纸上清漆后烘干，冷却，收卷，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
在其中一个实施例中，所述涂料的涂敷量为4.5g/m2～5.5g/m2；所述薄膜的上胶量为5.5g/m2～6.0g/m2。
在其中一个实施例中，所述烘干得到基纸的步骤中，烘干的温度为80℃～110℃。
在其中一个实施例中，将所述复合纸上清漆后烘干的步骤中，烘干的温度为80℃～120℃。
上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，涂料层的涂料通过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。
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涂布纸，包括纸张和涂覆于纸张表面的涂料层。其中，涂料层的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，该涂料由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涂布纸，涂料层的涂料通过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。
需要说明的是，上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，不限于以上描述的结构，在其他实施方式中，上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸还可以包括膜层、清漆层等其他结构层。
一实施方式的上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，包括以下步骤S110～S140：
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。
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，得到涂料。
其中，第二次聚合的温度为75℃～95℃，时间为1～10小时。
S140、采用上述涂料对纸张的表面进行涂覆，得到改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
优选地，步骤S140具体包括以下步骤S1401～S1404：
S1401、将纸张放卷后，采用上述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆，烘干得到基纸。
其中，涂料的涂敷量为4.5g/m2～5.5g/m2。
烘干得到基纸的步骤中，烘干的温度为80℃～110℃。
采用上述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆，涂料在纸张表面形成致密的膜层，可有效改善纸张的柔韧性和平整度。
此外，该涂料中含有大量水分，涂覆在纸张的表面，可增加纸张的湿度，避免后续工艺中因纸张水分丢失引起卷翘，从而影响产品性能。
S1402、将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理，得到涂布膜。
其中，薄膜的上胶量为5.5g/m2～6.0g/m2。
可以理解，这里对薄膜进行上胶处理的胶液可以是对应产品需求的任何胶液。
S1403、将上述涂布膜和基纸贴合，得到复合纸。
S1404、将上述复合纸上清漆后烘干，冷却，收卷，得到改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
其中，将上述复合纸上清漆后烘干的步骤中，烘干的温度为80℃～120℃。
上述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，通过在纸张表面涂覆能在纸张表面形成致密膜层的涂料，使得加工而成的涂布纸具有较高的柔韧性和耐折度，且平整度也较高。
以下为具体实施例。
实施例1
(1)提供涂料层的涂料：
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，得到涂料。其中，二次聚合的温度为80℃，时间为8小时。
(2)将纸张放卷后，采用上述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆(涂敷量为5g/m2)，在100℃烘干得到基纸。
(3)将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理(薄膜上胶量为5.5g/m2)，得到涂布膜。
(4)上述涂布膜和基纸贴合后，上清漆，在110℃烘干，冷却，收卷，得到改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
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的涂料中未使用γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。
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的涂料中未使用活性稀释剂。
实施例2
(1)提供涂料层的涂料：
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，得到涂料。其中，二次聚合的温度为90℃，时间为6小时。
(2)将纸张放卷后，采用上述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆(涂敷量为5.5g/m2)，在110℃烘干得到基纸。
(3)将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理(薄膜上胶量为6.0g/m2)，得到涂布膜。
(4)上述涂布膜和基纸贴合后，上清漆，在120℃烘干，冷却，收卷，得到改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
实施例3
(1)提供涂料层的涂料：
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，得到涂料。其中，二次聚合的温度为95℃，时间为10小时。
(2)将纸张放卷后，采用上述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆(涂敷量为4.5g/m2)，在80℃烘干得到基纸。
(3)将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理(薄膜上胶量为5.5g/m2)，得到涂布膜。
(4)上述涂布膜和基纸贴合后，上清漆，在90℃烘干，冷却，收卷，得到改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
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涂布纸的耐折弯性测试
样例 耐折弯
实施例1 无变化
实施例2 无变化
实施例3 无变化
对比例1 开裂
对比例2 开裂
由表1可以看出，实施例1～3加工的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸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涂布纸具有高柔韧性。
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 (10)

1.一种改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，其特征在于，包括纸张和涂覆于所述纸张表面的涂料层，所述涂料层的涂料主要由以下质量份数的原料制备而成：
Figure FDA0002572178830000011
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；
其中，所述涂料层的涂料的制备方法，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、所述乳化剂和所述水混合，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，在剩余所述引发剂作用下进行第二次聚合，得到所述涂料。
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸，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涂布纸，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涂布纸，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涂布纸，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涂布纸的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供所述涂料层的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，得到所述涂料；
采用所述涂料对纸张表面进行涂覆，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
7.根据权利要求6所述的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，其特征在于，采用所述涂料对纸张表面进行涂覆，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的步骤具体为：
将纸张放卷后，采用所述涂料分别对纸张的正面和背面进行涂覆，烘干得到基纸；
将薄膜放卷后，对薄膜进行上胶处理，得到涂布膜；
将所述涂布膜和所述基纸贴合，得到复合纸；
将所述复合纸上清漆后烘干，冷却，收卷，得到所述改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸。
8.根据权利要求7所述的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，其特征在于，所述涂料的涂敷量为4.5g/m2～5.5g/m2；所述薄膜的上胶量为5.5g/m2～6.0g/m2。
9.根据权利要求7所述的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，其特征在于，所述烘干得到基纸的步骤中，烘干的温度为80℃～110℃。
10.根据权利要求7所述的改性聚丙烯酸酯涂料涂布纸的加工方法，其特征在于，将所述复合纸上清漆后烘干的步骤中，烘干的温度为80℃～120℃。
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