CN109385195A - 一种环保水性高光光油及其制备方法 - Google Patents

一种环保水性高光光油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保水性高光光油及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60‑90份、非成膜硬树脂乳液10‑30份、高光添加剂3‑8份、爽滑耐磨剂0.5‑1份、水性润湿分散剂1‑5份、消泡剂0.5‑1.5份、水性流平剂0.5‑1份、成膜助剂1‑5份、附着力促进剂1‑2份、催干剂1‑3份以及去离子水5‑20份，本发明的制备过程简单，能够大规模生产，原料绿色环保，干燥速度快，附着力强，成膜固化后，膜层具有优良的柔韧性、抗粘连性和耐磨性，对光的反射率达95%以上，显著提高印刷品的高光明亮效果，能广泛应用于印刷品及包装领域。

Description

一种环保水性高光光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，特别是一种环保水性高光光油。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对精美印刷品及高端包装产品的质量要求也不断提高，因此印刷厂在产品印刷完成后大多会上一层光油，可以提高印刷品的光泽度，防水性和耐磨性。目前市场上常见的光油有溶剂型光油、UV光油和水性光油。溶剂型光油虽然具有优良的耐摩性和较高的光泽度，但其含有的大量有机挥发物(VOC)，会对人体和环境造成巨大危害，而UV光油虽然在光固化后几乎没有VOC的排放，但光固化单体具有较强的刺激性气味和毒性，光固化设备造价高昂，使用与维护成本过高。
水性上光油作为一种新兴的绿色环保印刷材料，其环保性、安全性不言而喻。水性上光油的溶剂主要是水，挥发性几乎为零，且流平性能非常好，但水性光油也存在其不足之处，比如干燥速度较慢、光泽性较差、耐摩擦性能较差及容易造成产品尺寸不稳定等。
为了解决这一问题，公开号为“105385285A”的专利文献公开了一种高耐磨水性光油及其制备方法，制备原料包括两种玻璃化温度不同的丙烯酸乳液、弹性乳液、蜡乳液等，该方案有效提高了水性光油的耐磨性和抗粘连性，但该发明使用的丙烯酸乳液具有较强碱性，成膜后会在一定程度上降低膜的机械性能，而且原料中使用的蜡乳液会降低膜层的光泽度，影响印品的美观性。
公开号为“101974269B”的专利文献公开了一种高光高耐磨水性罩光油及其制备方法，该方法以水溶性固体丙烯酸树脂为成膜树脂，水性蜡乳为耐磨爽滑剂，制备了具有优异耐摩擦性、光泽度高、抗划痕的水性光油，但该发明专利配方中的水溶性固体丙烯酸树脂溶解工艺复杂且耗时，难以大规模生产，且其光泽度最高仅为78％，不能满足高端精美印品领域的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有高耐磨性的环保水性高光光油及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60-90份、非成膜硬树脂乳液10-30份、高光添加剂3-8份、爽滑耐磨剂0.5-1份、水性润湿分散剂1-5份、消泡剂0.5-1.5份、水性流平剂0.5-1份、成膜助剂1-5份、附着力促进剂1-2份、催干剂1-3份以及去离子水5-20份。
所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液或水性聚氨酯乳液中的至少一种，优选地，所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的混合液，所述水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的质量比为1:3-3:1。单一的水性聚氨酯乳液具有高耐磨性和良好的力学性能，但是固含量低、自增稠性及成膜后的耐水性和光泽性较差，而单一的水性丙烯酸酯乳液成膜后韧性、耐水耐气候性强，但是耐磨性较差，因此将两种原料结合起来，可以优势互补，使材料的性能得到明显提高。
所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-100℃的水性苯丙乳液，优选地，所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-90℃的水性苯丙乳液，较高的玻璃化温度可以保证本发明成膜后的硬度和高温不返粘的特性。
所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡、硬脂酸铝和油墨亮光浆中的至少一种，优选地，所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的混合物，所述非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的质量比为1:1-5:1。油墨亮光浆是经典的高光添加剂，但是单一使用时，膜层容易出现泛黄倾向，而非离子型高密度聚乙烯蜡可以降低膜表面的摩擦系数，使物体接触膜表面时，滑动倾向大于划伤倾向，从而有效减轻膜层因摩擦而被抛光的倾向，保持膜层长久的光泽度，但是本发明的成膜原料中包含水性聚氨酯乳液，而聚乙烯蜡对水性聚氨酯乳液有一定程度上的消光特性，因此将两者以一定比例混合以弥补彼此的缺陷。
所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液中的至少一种，优选地，所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的混合液，所述水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的质量比为1:1-3:1。高分子量水性硅酮液相比于水性有机硅乳液化学性质稳定，疏水性强，在树脂中分散性更好，易于混合，可以明显提高膜层的滑爽性，增进膜表面丝质触感，但成本较高，因此将其与一定比例的水性有机硅乳液混合，在保证效果的前提下，降低生产成本。
所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体，不仅具有起泡低、分散效率高、提高体系稳定性等优点，还能够有效降低动态表面张力，有利于本发明的涂敷。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。聚二甲基硅氧烷的特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低，较好的热稳定性和化学稳定性，与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡，但是纯粹的聚二甲基硅氧烷，不经分散处理是难以作为消泡剂，因此本发明采用的是改性聚二甲基硅氧烷分散液。
所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂，能有效降低本发明的表面张力，提高本发明的流平性和均匀性。
所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂，具有优越的附着力、胶着力与键结力，能够明显改善膜层的抗潮湿性能、抗盐雾性能与耐热性能。
所述成膜助剂为丙二醇甲醚、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、苯甲醇、异丙醇中的至少一种，优选地，所述成膜助剂为丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的混合物，两者能协同作用改善本发明的成膜机理，扩大成膜温度，帮助成膜。
所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂含有钴皂、锰盐以及锆的配位化合物，优选地，所述钴锰锆复合催干剂中含有1％-3％二价锰、4％-10％二价钴以及6％-12％四价锆，四价锆与钴盐配合使用，能提高二价钴的催干性，从而膜层的保色性，硬度和柔韧性，二价锰的主要作用在于调整干燥速度的均一性。
一种制备所述环保水性高光光油的方法，步骤如下：
1)按所述重量份往反应釜中加入成膜软树脂乳液、非成膜硬树脂乳液和去离子水，搅拌混合均匀后再加入所述重量份的水性润湿分散剂、消泡剂、水性流平剂、成膜助剂、附着力促进剂、催干剂，以500r/min的速度搅拌30-60分钟；
2)按所述重量份计取高光添加剂、爽滑耐磨剂和去离子水，用高速分散机预分散20min后加入到反应釜中，以1000-18000r/min的速度搅拌15-30分钟后，过滤，即制得所述环保水性高光光油。
本发明的有益效果是：制备过程简单，能够大规模生产，原料绿色环保，干燥速度快，附着力强；成膜固化后，膜层具有优良的柔韧性、抗粘连性和耐磨性，对光的反射率达95％以上，显著提高印刷品的高光明亮效果，能够广泛应用于印刷品及包装领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明和分析。
实施例1：
一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60份、非成膜硬树脂乳液30份、高光添加剂5份、爽滑耐磨剂1份、水性润湿分散剂5份、消泡剂1份、水性流平剂0.5份、成膜助剂4份、附着力促进剂2份、催干剂3份以及去离子水5份。
所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的混合液，所述水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的质量比为1:3。
所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-90℃的水性苯丙乳液。
所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的混合物，所述非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的质量比为1:1。
所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的混合液，所述水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的质量比为3:1。
所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。
所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂。
所述所述成膜助剂为丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的混合物。
所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂。
所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂中含有1％二价锰、10％二价钴以及8％四价锆。
一种制备所述环保水性高光光油的方法，步骤如下：
1)按所述重量份往反应釜中加入成膜软树脂乳液、非成膜硬树脂乳液和去离子水，搅拌混合均匀后再加入所述重量份的水性润湿分散剂、消泡剂、水性流平剂、成膜助剂、附着力促进剂、催干剂，以500r/min的速度搅拌30-60分钟；
2)按所述重量份计取高光添加剂、爽滑耐磨剂和去离子水，用高速分散机预分散20min后加入到反应釜中，以1000-18000r/min的速度搅拌15-30分钟后，过滤，即制得所述环保水性高光光油。
实施例2：
一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60份、非成膜硬树脂乳液30份、高光添加剂5份、爽滑耐磨剂1份、水性润湿分散剂5份、消泡剂1份、水性流平剂0.5份、成膜助剂4份、附着力促进剂2份、催干剂3份以及去离子水5份。
所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的混合液，所述水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的质量比为2:2。
所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-90℃的水性苯丙乳液。
所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的混合物，所述非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的质量比为2:1。
所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的混合液，所述水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的质量比为2:1。
所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。
所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂。
所述所述成膜助剂为丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的混合物。
所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂。
所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂中含有3％二价锰、4％％二价钴以及12％四价锆。
制备所述环保水性高光光油的方法与实施例1相同。
实施例3：
一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60份、非成膜硬树脂乳液30份、高光添加剂5份、爽滑耐磨剂1份、水性润湿分散剂5份、消泡剂1份、水性流平剂0.5份、成膜助剂4份、附着力促进剂2份、催干剂3份以及去离子水5份。
所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的混合液，所述水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的质量比为3:1。
所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-90℃的水性苯丙乳液。
所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的混合物，所述非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的质量比为4:1。
所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的混合液，所述水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的质量比为1:1。
所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。
所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂。
所述所述成膜助剂为丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的混合物。
所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂。
所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂中含有2％二价锰、6％二价钴以及10％四价锆。
制备所述环保水性高光光油的方法与实施例1相同。
实施例4：
一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60份、非成膜硬树脂乳液30份、高光添加剂5份、爽滑耐磨剂1份、水性润湿分散剂5份、消泡剂1份、水性流平剂0.5份、成膜助剂4份、附着力促进剂2份、催干剂3份以及去离子水5份。
所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的混合液，所述水性丙烯酸酯乳液和水性聚氨酯乳液的质量比为1:2。
所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-90℃的水性苯丙乳液。
所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的混合物，所述非离子型高密度聚乙烯蜡和油墨亮光浆的质量比为5:1。
所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的混合液，所述水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液的质量比为1:1。
所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。
所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂。
所述所述成膜助剂为丙二醇甲醚和3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇的混合物。
所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂。
所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂中含有3％二价锰、8％二价钴以及6％四价锆。
制备所述环保水性高光光油的方法与实施例1相同。
光泽度检测：将实施例1至4制得的水性高光光油成品分别涂覆于基材表面，室温干燥24h以上，即可得到涂层，通过WG60光泽度仪对所述涂层的光泽度进行检测。
实验结果：实施例1涂覆所得的涂层光泽度为97％，实施例2涂覆所得的涂层光泽度为95％，实施例3涂覆所得的涂层光泽度为96％，实施例4涂覆所得的涂层光泽度为95％，由数据可得出本发明的光泽度均达95％以上，可显著增加印刷品及产品包装的精制性和美观性。
耐磨性检测：通过Sutherland 2000油墨磨擦仪对实施例1至4涂覆所得的涂层进行检测。
实验结果：实施例1至4涂覆所得的涂层均达到1级标准，因此本发明提供的环保水性高光光油具有优越的耐磨性。
以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种环保水性高光光油，由以下重量份数的原料制成：成膜软树脂乳液60-90份、非成膜硬树脂乳液10-30份、高光添加剂3-8份、爽滑耐磨剂0.5-1份、水性润湿分散剂1-5份、消泡剂0.5-1.5份、水性流平剂0.5-1份、成膜助剂1-5份、附着力促进剂1-2份、催干剂1-3份以及去离子水5-20份。
2.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述成膜软树脂乳液为水性丙烯酸酯乳液或水性聚氨酯乳液中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述非成膜硬树脂乳液为玻璃化转变温度为80-100℃的水性苯丙乳液。
4.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述高光添加剂为非离子型高密度聚乙烯蜡、硬脂酸铝和油墨亮光浆中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述爽滑耐磨剂为水性有机硅乳液和高分子量水性硅酮液中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述水性润湿分散剂为乳液型聚醚硅氧烷共聚物稀释体，所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷分散液。
7.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述水性流平剂为炔二醇类非离子型表面活性剂，所述附着力促进剂为磷酸酯丙烯酸树脂。
8.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述成膜助剂为丙二醇甲醚、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、苯甲醇、异丙醇中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的环保水性高光光油，其特征在于所述催干剂为钴锰锆复合催干剂，所述钴锰锆复合催干剂含有钴皂、锰盐以及锆的配位化合物。
10.一种制备权利要求1所述的环保水性高光光油的方法，其特征在于步骤如下：
1）按所述重量份往反应釜中加入成膜软树脂乳液、非成膜硬树脂乳液和去离子水，搅拌混合均匀后再加入所述重量份的水性润湿分散剂、消泡剂、水性流平剂、成膜助剂、附着力促进剂、催干剂，以500 r/min的速度搅拌30-60分钟；
2）按所述重量份计取高光添加剂、爽滑耐磨剂和去离子水，用高速分散机预分散20min后加入到反应釜中，以1000-18000 r/min的速度搅拌15-30分钟后，过滤，即制得所述环保水性高光光油。
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