CN108795166A - 一种高耐磨环保水性光油及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨环保水性光油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光油技术领域，具体涉及一种高耐磨环保水性光油及其制备方法，包括如下重量份的原料：苯丙乳液20‑60份、高光树脂5‑15份、蜡乳液2‑6份、手感助剂1‑5份、润湿流平剂1‑3份、脱模剂1‑2份、去离子水20‑40份。本发明的高耐磨环保水性光油具有较高的耐磨性能，同时具有光泽高、柔韧性好、干燥快和抗粘连性好的优点，还具有良好的成膜性，相容性和优异的基材附着性，对纸基材影响小，光泽度高，粘结力好，有很强的抗污性，耐水耐酸碱性好，抗老化，无毒无异味，低碳环保，成本低廉。

Description

一种高耐磨环保水性光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及光油技术领域，具体涉及一种高耐磨环保水性光油及其制备方法。
背景技术
水性光油的耐磨性能主要是由蜡乳液提供的，蜡乳液粒径与涂膜厚度在同一数量级，成膜过程中产生蜡的漂浮效应，使得蜡漂浮到涂膜最上层且被包裹光油树脂中，并部分裸露在涂膜外部；当涂膜表层受到外力作用时，由于蜡保护层的滑移作用，减弱外力对涂膜表面的损伤。
传统水性光油中，涂膜对蜡乳液粒子的束缚力小或过于刚性，摩擦过程中会导致蜡乳液粒子脱落，最终导致水性光油的耐磨性能下降，加入过多的蜡乳液也会导致光泽度降低。由于传统水油的耐磨性能不能达到理想效果，在兼顾耐磨性同时，光泽度不佳，造成了印后加工适性的降低。
中国专利CN104946115A公开了一种快干耐磨型水性光油及其制备方法，采用矽酸醇类耐磨树脂、水性聚氨酯树脂和水性涂料耐磨促进剂等，制得耐磨水性光油，虽然耐磨性能有所提高，但生产成本也会相应增加。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高耐磨环保水性光油，该高耐磨环保水性光油具有较高的耐磨性能，同时具有光泽高、柔韧性好、干燥快和抗粘连性好的优点，还具有良好的成膜性，相容性和优异的基材附着性，对纸基材影响小，光泽度高，粘结力好，有很强的抗污性，耐水耐酸碱性好，抗老化，无毒无异味，低碳环保，成本低廉。
本发明的另一目的在于提供一种高耐磨环保水性光油的制备方法，该制备方法步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
本发明的高耐磨环保水性光油通过采用上述原料复配使用，并严格控制各原料的重量配比，制得的高耐磨环保水性光油具有较高的耐磨性能，同时具有光泽高、柔韧性好、干燥快和抗粘连性好的优点，还具有良好的成膜性，相容性和优异的基材附着性，对纸基材影响小，光泽度高，粘结力好，有很强的抗污性，耐水耐酸碱性好，抗老化，无毒无异味，低碳环保，成本低廉。
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
本发明的苯丙乳液通过采用上述原料，并严格控制各原料的重量配比，制得的苯丙乳液耐水、耐碱、耐洗擦性能好。
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：2-4：2-4：1.5-2.5：1-2组成的混合物。本发明通过严格控制丙烯酸酯单体的种类、复配及配比，使得光油的Tg在合适的范围，既能使胶膜具有较高的硬度和拉伸强度，还具有较低的成膜温度。
更为优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：2-4：2-4：1.5-2.5：1-2：1-2：0.5-1.5组成的混合物。
本发明通过在丙烯酸酯单体中添加双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼，在合成聚合物乳液的时候，在单体中引入一定数量的双丙酮丙烯酰胺，双丙酮丙烯酰胺中的活泼双键会参与共聚反应，形成带有酮羰基的聚合物，在反应完成之后，加入己二酸二酰肼。聚合物中酮羰基与两个己二酸二酰肼中的活泼氢进行反应，形成腙类化合物，并生成少量的水，从而完成了交联反应。由于此反应在常温下可自行完成，并不需要加热或者额外的条件，即常温自交联反应，所合成的乳液为常温自交联乳液。
其成膜原理为：从液相分布到固相排布的过程，即成膜的过程，或者固化的过程。这个成膜的过程一共有三个阶段，如下详细的分述：
第一阶段：己二酸二酰肼分布在带有酮羰基的聚合物乳液中；
第二阶段：乳液涂布之后，水分挥发，乳胶粒子挤压凝聚；
第三阶段：水分挥发完成之后，聚合物中酮羰基与两个己二酸二酰肼中的活泼氢进行反应，形成交联反应，从而逐渐固化。
从以上成膜原理和四大常温自交联体系比较可知，由双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼构建成的常温自交联乳液具有众多的优势：
1)在聚合物中引入交联基团，可以让乳液实现交联反应，实现乳液由线性体向空间网状结构的转变。因此，乳液的诸多性能也随着提高：乳液本身的强度大大增加，乳液与基材的附着力大大增加，乳液的耐水性和耐擦洗性大大提高。
2)乳液由线性体向空间网状结构的转变，都需要交联反应，即固化反应，也就说需要两个组分的物质进行反应。这两个组分的物质可以在常温下存在于同一个体系中，而不发生化学反应，待乳液成膜后才能交联反应，可以制作形成单组分的固化体系，这便是双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼作为常温自交联反应独特的优势所在。
3)双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼对皮肤与眼睛的刺激指数为零，同时交联的过程不产生副产物，无甲醛。属于环保的交联体系，符合当今社会安全环保的要求。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比0.8-1.2：1组成的混合物。本发明通过严格控制引发剂的种类、复配及配比，可以在较低温度下引发聚合反应，可以提高反应速率，降低能耗。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比2-4：0.5-1.5：1组成的混合物。本发明通过严格控制乳化剂的种类、复配及配比，其乳化效果好，可以提高光油的稳定性，确保乳液聚合的顺利进行。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1-2：1组成的混合物。本发明通过严格控制缓冲剂的种类、复配及配比，可以保持反应体系的酸碱值。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至65-70℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至85-90℃，保温3-4h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
本发明的苯丙乳液的制备方法方便简单，环保无污染，原料易得，设备投资少，便于操作，制得的苯丙乳液耐水、耐碱、耐洗擦性能好。
优选的，所述蜡乳液为固含量在30％-50％的氧化聚乙烯蜡。本发明通过采用固含量在30％-50％的氧化聚乙烯蜡作为蜡乳液，使得光油具有较好的耐磨性能。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：0.8-1.2：1.4-2.2组成的混合物。本发明通过严格控制润湿流平剂的种类、复配及配比，通过降低光油表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，而把物料润湿；并能提高其流平性和均匀性，可改善光油的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然，使得光油在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，800-1000rpm转速下搅拌20-60min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在150-300rpm转速下搅拌15-35min，制得高耐磨环保水性光油。
本发明的有益效果在于：本发明的高耐磨环保水性光油具有较高的耐磨性能，同时具有光泽高、柔韧性好、干燥快和抗粘连性好的优点，还具有良好的成膜性，相容性和优异的基材附着性，对纸基材影响小，光泽度高，粘结力好，有很强的抗污性，耐水耐酸碱性好，抗老化，无毒无异味，低碳环保，成本低廉。
本发明的制备方法步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：2：2：1.5：1组成的混合物。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比0.8：1组成的混合物。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比2：0.5：1组成的混合物。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1：1组成的混合物。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至65℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至85℃，保温3h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
优选的，所述蜡乳液为固含量在30％的氧化聚乙烯蜡。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：0.8：1.4组成的混合物。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，800rpm转速下搅拌20min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在150rpm转速下搅拌15min，制得高耐磨环保水性光油。
实施例2
一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：2.5：2.5：1.8：1.2组成的混合物。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比0.9：1组成的混合物。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比2.5：0.8：1组成的混合物。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1.2：1组成的混合物。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至66℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至86℃，保温3.5h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
优选的，所述蜡乳液为固含量在35％的氧化聚乙烯蜡。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：0.9：1.6组成的混合物。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，850rpm转速下搅拌30min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在180rpm转速下搅拌20min，制得高耐磨环保水性光油。
实施例3
一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：3：3：2：1.5组成的混合物。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比1：1组成的混合物。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比3：1：1组成的混合物。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1.5：1组成的混合物。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至68℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至88℃，保温3.5h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
优选的，所述蜡乳液为固含量在40％的氧化聚乙烯蜡。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：1：1.8组成的混合物。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，900rpm转速下搅拌40min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在220rpm转速下搅拌25min，制得高耐磨环保水性光油。
实施例4
一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：3.5：3.5：2.2：1.8组成的混合物。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比1.1：1组成的混合物。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比3.5：1.2：1组成的混合物。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1.8：1组成的混合物。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至69℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至89℃，保温3.5h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
优选的，所述蜡乳液为固含量在45％的氧化聚乙烯蜡。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：1.1：2组成的混合物。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，950rpm转速下搅拌50min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在250rpm转速下搅拌30min，制得高耐磨环保水性光油。
实施例5
一种高耐磨环保水性光油，包括如下重量份的原料：
优选的，所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
优选的，所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：4：4：2.5：2组成的混合物。
优选的，所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比1.2：1组成的混合物。
优选的，所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比4：1.5：1组成的混合物。
优选的，所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比2：1组成的混合物。
优选的，所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至70℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至90℃，保温4h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
优选的，所述蜡乳液为固含量在50％的氧化聚乙烯蜡。
优选的，所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：1.2：2.2组成的混合物。
一种高耐磨环保水性光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，1000rpm转速下搅拌60min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在300rpm转速下搅拌35min，制得高耐磨环保水性光油。
实施例6
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：2：2：1.5：1：1：0.5-1.5组成的混合物。
实施例7
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：2.5：2.5：1.8：1.2：1.2：0.8组成的混合物。
实施例8
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：3：3：2：1.5：1.5：1组成的混合物。
实施例9
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：3.5：3.5：2.2：1.8：1.8：1.2组成的混合物。
实施例10
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比1：4：4：2.5：2：2：1.5组成的混合物。
本发明的高耐磨环保水性光油具有较高的耐磨性能，同时具有光泽高、柔韧性好、干燥快和抗粘连性好的优点，还具有良好的成膜性，相容性和优异的基材附着性，对纸基材影响小，光泽度高，粘结力好，有很强的抗污性，耐水耐酸碱性好，抗老化，无毒无异味，低碳环保，成本低廉。
实施例1-5所获得的产品涂布干燥后通过TF-804耐摩擦仪进行耐磨性能测试，以轻微掉色无露白为标准，经测试，本发明的高耐磨环保水性光油的耐磨次数可以达到2000次以上。
经测试，本发明的高耐磨环保水性光油光泽度可以达到92％以上，粘结强度在3.3N/15mm以上，附着力可以达到1级。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：包括如下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述苯丙乳液由如下重量份的原料制成：
3.根据权利要求2所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述丙烯酸酯单体是由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和N-羟甲基丙烯酰胺以重量比1：2-4：2-4：1.5-2.5：1-2组成的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述引发剂是由过硫酸铵和亚硫酸氢钠以重量比0.8-1.2：1组成的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述乳化剂是由脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠和聚萘甲醛磺酸钠盐以重量比2-4：0.5-1.5：1组成的混合物。
6.根据权利要求2所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述缓冲剂是由碳酸氢铵和碳酸氢钠以重量比1-2：1组成的混合物。
7.根据权利要求2所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述苯丙乳液的制备方法包括如下步骤：
A、将乳化剂与去离子水搅拌均匀，加入苯乙烯、丙烯酸酯单体和缓冲剂，搅拌均匀并升温至65-70℃；
B、缓慢滴加引发剂，升温至85-90℃，保温3-4h，降温后过滤，制得苯丙乳液。
8.根据权利要求1所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述蜡乳液为固含量在30％-50％的氧化聚乙烯蜡。
9.根据权利要求1所述的一种高耐磨环保水性光油，其特征在于：所述润湿流平剂是由聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷以重量比1：0.8-1.2：1.4-2.2组成的混合物。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种高耐磨环保水性光油的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将苯丙乳液倒入容器中，依次加入高光树脂、蜡乳液和手感助剂，800-1000rpm转速下搅拌20-60min；
(2)依次缓慢滴加润湿流平剂、脱模剂和去离子水，在150-300rpm转速下搅拌15-35min，制得高耐磨环保水性光油。
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