CN108867164A - 一种改良高分子涂布液及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂布液制备技术领域，具体涉及一种改良高分子涂布液及其制备方法与应用。将聚乙烯醇‑124与丁二酸酐反应得到改性聚乙烯醇；再与壳聚糖的醋酸溶液反应得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；加入纳米碳酸钙、调节剂和钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入流平剂、附着力促进剂，得到改良高分子涂布液，使用时将该涂布液涂布于基纸表面，同时进行红外干燥和热风干燥，得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、光泽度好、抗氧化性强并且能保持优异的气体阻隔性能。

Description

一种改良高分子涂布液及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂布液制备技术领域领域，具体涉及一种改良高分子涂布液及其制备方法与应用。
背景技术
热转印指的是将花纹图案印刷到耐热性基材上，通过加热、加压，将油墨层的花纹图案转印到成品材料上的一种技术。即使是多种颜色的图案，由于转印作业是一个流程，故可以缩短印刷作业的时间，减少由印刷错误造成的材料的损失。目前生产的热转印产品主要是通过传统印刷将花纹图案印刷印在离型膜上，然后再将花纹图案经过热转印印刷在成品上，这种传统热转印属于有版印刷，不能解决色彩饱合度问题，应用产品相对单一，产能大，市场定位是大众化市场，不适合于生产小批量个性化产品，不能满足按需生产的简单、快捷、个性化等优点。在热转印薄膜中，一个很重要的问题是涂布液的选择，涂布液必须同时满足对基膜具有较好的附着力，同时与要在涂布液形成的涂布层上印刷的油墨近似，以使得印刷效果较好。现有技术中，由于涂布液配方不能兼顾多方面的因素，致使最后得到的转印标或者离型能力不好，离型不完全，或者转印后得到的产品效果不尽人意。
在网络化快速发展的环境下，数码喷墨印刷以一张起印、无需制版、即印即取、即时纠错、可变印刷、按需印刷等优势，已经取代了传统印刷工艺，成为印刷行业的发展趋势。而随着喷墨印刷的广泛应用，对于喷墨印刷纸需求量及质量的要求也逐渐增加。对于当前的喷墨印刷纸，其中专用的彩色相片纸，虽然能够在喷墨印刷时获得良好的印刷效果，但售价太高；而造价较低的普通铜版纸，容易出现墨层堆积、吸墨不足、图文黯哑、图像洇染、耐湿摩擦性差等问题；对于现有技术中以二氧化硅与常规聚乙烯醇搭配体系为主的喷墨印刷用纸，因其光泽度低，印后图文耐湿摩擦性差等问题，不能满足商用需求，且成本过高等局限因素也导致其无法实现量产。
发明内容
本发明的目的是提供一改良高分子涂布液及其制备方法与应用。将聚乙烯醇-124与丁二酸酐反应得到改性聚乙烯醇；将改性聚乙烯醇配成0.3wt％～0.5wt％水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％～0.5wt％壳聚糖的醋酸溶液中得到混合溶液；用浓度为0.01wt％～0.02wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5～6，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；加入纳米碳酸钙、调节剂和钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入流平剂、附着力促进剂，得到改良高分子涂布液，使用时将该涂布液涂布于基纸表面，同时进行红外干燥和热风干燥，得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、光泽度好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
本发明的技术方案为：
一种改良高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在60℃～80℃下将溶解有丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到溶解有聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，搅拌反应后冷却，滴加氢氧化钠的乙醇溶液，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.3wt％～0.5wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％～5wt％壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)0.01wt％～0.02wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5～6，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)加入纳米碳酸钙、调节剂和钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入流平剂、附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
优选地，步骤(1)中聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液质量浓度为15％～25％，丁二酸酐的二甲基亚砜溶液的质量浓度为15％～25％，氢氧化钠的乙醇溶液质量浓度为5％～10％。
优选地，步骤(1)中搅拌速度为500r/min～1000r/min，搅拌反应时间为3h～8h。
优选地，步骤(2)中醋酸溶液是指为质量度为0.5％～1％的醋酸水溶液。
优选地，步骤(4)中各组分的比例为：壳聚糖改性聚乙烯醇溶液65～115重量份、纳米碳酸钙0.5～5重量份、调节剂2～8重量份、钛酸酯偶联剂0.08～0.5重量份、流平剂0.1～0.5重量份、附着力促进剂0.8～3重量份。
优选地，所述调节剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
优选地，所述流平剂为聚丙烯酸或甲基纤维素。
以上方法制备得到的一种改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液在涂布印刷纸工艺中的应用，具体方法为：将该涂布液涂布于基纸表面，同时进行红外干燥和热风干燥，干燥时间为2～6s，红外干燥的温度设置为100℃～120℃，热风干燥的温度设置为110℃～135℃。
本发明原理为：通过壳聚糖对聚乙烯醇进行改性得到壳聚糖改性聚乙烯醇，引入基团将聚乙烯醇的羟基适当封闭，从而达到聚乙烯醇疏水的目的，进而改善其耐水性能。纳米材料具有4个基本效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，这使得纳米微粒在热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等方面不同于常规粒子，纳米改性可提高涂料的力学性能，如附着力、柔韧性等，同时可提高耐老化、耐腐蚀、阻隔等性能。纳米碳酸钙可提高填充产品的补强性能、硬度、触变性能和流平性能以及阻隔性能。使用钛酸酯偶联剂可有效地将纳米碳酸钙分散于壳聚糖改性聚乙烯醇中，将壳聚糖和纳米碳酸钙对聚乙烯醇进行双重改性。增强聚乙烯醇涂布液的耐水性、附着力、涂布均匀性、抗氧化性和阻隔性能。
本发明的有益效果如下：
本发明将聚乙烯醇-124与丁二酸酐反应得到改性聚乙烯醇；将改性聚乙烯醇配成0.3wt％～0.5wt％水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％～0.5wt％壳聚糖的醋酸溶液中得到混合溶液；用浓度为0.01wt％～0.02wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5～6，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；加入纳米碳酸钙、调节剂和钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入流平剂、附着力促进剂，得到改良高分子涂布液，使用时将该涂布液涂布于基纸表面，同时进行红外干燥和热风干燥，得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、涂布均匀性好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种改良高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在75℃下将溶质量浓度为20％的丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到质量浓度为18％的聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，800r/min的转速下搅拌反应6h后，冷却至室温，滴加质量浓度为8％的氢氧化钠乙醇溶液，其中，控制丁二酸酐与聚乙烯醇-124中的羟基的摩尔比为1:6，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.4wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％壳聚糖的醋酸溶液(溶剂为0.8wt％的醋酸水溶液)中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)用0.01wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5.5，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)取100重量份上述壳聚糖改性聚乙烯醇溶液，加入2重量份纳米碳酸钙、5重量份调节剂乙醇和0.1重量份钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入0.2重量份流平剂聚丙烯酸、1.2重量份附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液采用绕线棒刮刀结合的涂布方式，对印刷纸进行双面涂布，其中两面的涂布参数均为10g/m2，即每平方米的印刷纸上涂布绝干量为10g的涂布液，然后对涂布了该涂布液的印刷纸进行烘干，采用同时进行红外干燥和热风干燥的方式，干燥时间为5s，在实现红外和热风干燥的设备中红外干燥的温度设置为120℃，热风干燥的温度设置为135℃。对经过烘干的印刷纸进行压光整饰得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、涂布均匀性好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
实施例2
一种改良高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在65℃下将溶质量浓度为22％的丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到质量浓度为20％的聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，800r/min的转速下搅拌反应5h后，冷却至室温，滴加质量浓度为10％的氢氧化钠乙醇溶液，其中，控制丁二酸酐与聚乙烯醇-124中的羟基的摩尔比为1:8，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.5wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％壳聚糖的醋酸溶液(溶剂为1wt％的醋酸水溶液)中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)用0.016wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5.5，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)取105重量份上述壳聚糖改性聚乙烯醇溶液，加入1重量份纳米碳酸钙、6重量份调节剂乙醇和0.1重量份钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入0.2重量份流平剂甲基纤维素、2重量份附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液采用绕线棒刮刀结合的涂布方式，对印刷纸进行双面涂布，其中两面的涂布参数均为8g/m2，即每平方米的印刷纸上涂布绝干量为8g的涂布液，然后对涂布了该涂布液的印刷纸进行烘干，采用同时进行红外干燥和热风干燥的方式，干燥时间为6s，在实现红外和热风干燥的设备中红外干燥的温度设置为110℃，热风干燥的温度设置为125℃。对经过烘干的印刷纸进行压光整饰得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、涂布均匀性好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
实施例3
一种改良高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在80℃下将溶质量浓度为18％的丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到质量浓度为20％的聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，1000r/min的转速下搅拌反应8h后，冷却至室温，滴加质量浓度为6％的氢氧化钠乙醇溶液，其中，控制丁二酸酐与聚乙烯醇-124中的羟基的摩尔比为1:9，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.5wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.5wt％壳聚糖的醋酸溶液(溶剂为0.6wt％的醋酸水溶液)中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)用0.02wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至6，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)取96重量份上述壳聚糖改性聚乙烯醇溶液，加入2重量份纳米碳酸钙、7重量份调节剂乙醇和0.2重量份钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入0.2重量份流平剂聚丙烯酸、3重量份附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液采用绕线棒刮刀结合的涂布方式，对印刷纸进行双面涂布，其中两面的涂布参数均为12g/m2，即每平方米的印刷纸上涂布绝干量为12g的涂布液，然后对涂布了该涂布液的印刷纸进行烘干，采用同时进行红外干燥和热风干燥的方式，干燥时间为6s，在实现红外和热风干燥的设备中红外干燥的温度设置为120℃，热风干燥的温度设置为125℃。对经过烘干的印刷纸进行压光整饰得到具有涂层的印刷纸。经过处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、涂布均匀性好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
对比例1
一种高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
取100重量份上述聚乙烯醇水溶液溶液，加入2重量份纳米碳酸钙、5重量份调节剂乙醇和0.1重量份钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入0.2重量份流平剂聚丙烯酸、1.2重量份附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液采用绕线棒刮刀结合的涂布方式，对印刷纸进行双面涂布，其中两面的涂布参数均为10g/m2，即每平方米的印刷纸上涂布绝干量为10g的涂布液，然后对涂布了该涂布液的印刷纸进行烘干，采用同时进行红外干燥和热风干燥的方式，干燥时间为5s，在实现红外和热风干燥的设备中红外干燥的温度设置为120℃，热风干燥的温度设置为135℃。对经过烘干的印刷纸进行压光整饰得到具有涂层的印刷纸。
对比例2
一种改良高分子涂布液的制备方法，包括以下步骤：
(1)在75℃下将溶质量浓度为20％的丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到质量浓度为18％的聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，800r/min的转速下搅拌反应6h后，冷却至室温，滴加质量浓度为8％的氢氧化钠乙醇溶液，其中，控制丁二酸酐与聚乙烯醇-124中的羟基的摩尔比为1:6，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.4wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％壳聚糖的醋酸溶液(溶剂为0.8wt％的醋酸水溶液)中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)用0.01wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5.5，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)取100重量份上述壳聚糖改性聚乙烯醇溶液，加入5重量份调节剂乙醇和0.1重量份钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入0.2重量份流平剂聚丙烯酸、1.2重量份附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
上述改良高分子涂布液采用绕线棒刮刀结合的涂布方式，对印刷纸进行双面涂布，其中两面的涂布参数均为10g/m2，即每平方米的印刷纸上涂布绝干量为10g的涂布液，然后对涂布了该涂布液的印刷纸进行烘干，采用同时进行红外干燥和热风干燥的方式，干燥时间为5s，在实现红外和热风干燥的设备中红外干燥的温度设置为120℃，热风干燥的温度设置为135℃。对经过烘干的印刷纸进行压光整饰得到具有涂层的印刷纸。
性能测试
将实施例1～3和对比例1～2中制备得到的印刷纸表面成膜的特性进行测试，包括氧气透过量、水蒸气透过量、耐水性、流平性、附着力和涂布均匀性测试，具体测试方法如下：
氧气透过量：根据国家标准GB/T1038-2000测定；
水蒸气透过量：根据国家标准GB/T1037-1988测定；
耐水性：在涂布后的印刷纸上不同部位截取三块尺寸为125mm×25mm印刷纸作为试样，然后将试样涂布层朝里贴于平板玻璃上，并用透明胶带封边。将三块试样板长度的2/3浸泡于水中48h，浸泡结束后，若涂布层无起泡、起皱、脱落等现象说明耐水性很好，否则则说明耐水性较差。
流平性：以涂膜恢复或达到均匀平滑表面所需时间来表示，10min之内流平的涂膜为流平性较好，否则较差。
涂层均匀性：取棉棒浸渍碘酒后，将其均匀涂抹于涂有涂层的表面，如果涂层呈现均匀的黄色或深褐色，则说明涂层涂布均匀；否则，如果涂层中出现未变色区域，则涂层不均匀。
粘附性：用透明胶带贴于涂布层表面，然后用180°剥离，如果涂布层被粘附下来说明附着力很差；如果涂布层粘附不下来说明附着力很好。
具体测试结果如下表1所示，其中***代表很好，**代表较好，*代表很差。
表1印刷纸图层的性能测试
通过以上实施例与对比例的对比测试结果可知，本发明结合壳聚糖和纳米碳酸钙对聚乙烯醇的双重改性制备得到的改良高分子涂布液，用该涂布液处理后的印刷纸涂层耐水性好、附着力强、流平性好、光泽度好、抗氧化性强并且能保持优异气体阻隔性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在60℃～80℃下将溶解有丁二酸酐的二甲基亚砜溶液滴加到溶解有聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液中，搅拌反应后冷却，滴加氢氧化钠的乙醇溶液，过滤析出物、洗涤、干燥，得到改性聚乙烯醇；
(2)将改性聚乙烯醇配成0.3wt％～0.5wt％的水溶液，然后逐滴加入到浓度为0.3wt％～5wt％壳聚糖的醋酸溶液中，搅拌均匀得到混合溶液；
(3)将浓度为0.01wt％～0.02wt％的NaOH溶液调节所述混合溶液的pH值至5～6，静置1小时，得到壳聚糖改性聚乙烯醇溶液；
(4)加入纳米碳酸钙、调节剂和钛酸酯偶联剂后，边搅拌边加入流平剂、附着力促进剂，得到改良高分子涂布液。
2.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚乙烯醇-124的二甲基亚砜溶液质量浓度为15％～25％，丁二酸酐的二甲基亚砜溶液的质量浓度为15％～25％，氢氧化钠的乙醇溶液质量浓度为5％～10％。
3.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌速度为500r/min～1000r/min，搅拌反应时间为3h～8h。
4.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述醋酸溶液的溶剂是指质量度为0.5％～1％的醋酸水溶液。
5.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，步骤(4)中各组分的比例为：壳聚糖改性聚乙烯醇溶液65～115重量份、纳米碳酸钙0.5～5重量份、调节剂2～8重量份、钛酸酯偶联剂0.08～0.5重量份、流平剂0.1～0.5重量份、附着力促进剂0.8～3重量份。
6.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，所述调节剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种改良高分子涂布液的制备方法，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸或甲基纤维素。
8.权利要求1至7中任一种方法制备得到的一种改良高分子涂布液。
9.权利要求8所述的一种改良高分子涂布液在涂布印刷纸工艺中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其方法为：将该涂布液涂布于基纸表面，同时进行红外干燥和热风干燥，干燥时间为2～6s，红外干燥的温度设置为100℃～120℃，热风干燥的温度设置为110℃～135℃。
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