CN109777337B - 一种高光泽度水性吸塑油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高光泽度水性吸塑油及其制备方法,包含如下重量份的组分:芳香族水性聚氨酯分散体35‑65份,丙烯酸共聚物乳液35‑65份,消泡剂0.05‑0.5份,润湿剂0.1‑1份,增稠剂0.1‑1份,成膜助剂2‑6份,去离子水2‑12份。采用本发明产品用于吸塑包装领域,无需磨光过程就可以达到高光泽度,简化了工艺过程,同时具有高粘接强度、不反粘、低成本的特点。
Description
技术领域
本发明涉及吸塑包装领域,具体涉及一种高光泽度、高粘接强度、不反粘、低成本的水性吸塑油及其制备方法。
背景技术
吸塑包装被广泛地应用在电子产品、文具、玩具、五金用品、日用品等小体积物品的包装中,对产品起到保护作用的同时,还能更好地展示产品特点。其工艺过程是通过对PET、PVC等塑料片材加热使其变软,采用真空吸塑工艺使塑料片材吸附于模具表面成型制成塑料泡壳,再将泡壳与卡纸粘接在一起。吸塑油涂布在卡纸表面,在泡壳与卡纸压合处起到粘合剂的作用,而未压合处还需要起到装饰卡纸表面的作用。因此,吸塑油可以算做是一种具有粘合剂性能的特殊光油,光泽度是其重要指标之一。
目前市售的吸塑油产品主要以溶剂型为主,市场“油转水”转化率不足10%。这是因为溶剂型吸塑油工艺已经非常成熟,但是,溶剂型吸塑油多以苯类化合物为溶剂,具有很大毒性,严重影响生产、操作人员的身心健康,同时排放到大气中,造成环境污染。随着国家法律法规的逐步收紧,开发具有优异性能特点的水性吸塑油重要而紧迫。
近年来,在研究人员的不断努力下,水性吸塑油应对粘接强度、抗粘连等问题,已有一些方案。但是对于光泽度的需求,尤其是高光泽度,尚无合适解决方案。中国专利CN201610520211.7虽提及了吸塑油的光泽度控制,但是主要介绍了通过气相二氧化硅的加入得到哑光型吸塑油,即达到光泽度小于30%,对如何实现高光泽度却没有提及。中国专利CN108822653A采用粒径差异大的水性丙烯酸乳液、水性丙烯酸树脂分散体和水性聚氨酯复配,是难以实现高光泽度要求的。另外,蜡乳液的加入虽能提升耐磨性能,但是不可避免会使光泽度进一步下降。
为了满足客户对高光泽度的要求,一些水性吸塑油供应商会建议客户使用时加入稀释剂改善成膜光泽度,但是稀释剂的主要成分还是含苯类化合物,失去了水性吸塑油环保减排的初衷。另一种提高光泽度的方法就是将上过吸塑油卡纸通过磨光机磨光,增加了一步工艺过程,且对吸塑油的耐磨性提出了较高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高光泽度水性吸塑油及其制备方法,该水性吸塑油无需磨光过程就可以达到高光泽度,简化了工艺过程,同时具有高粘接强度、不反粘、低成本的特点。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种高光泽度水性吸塑油,包含如下重量份的组分:
优选地,本发明的高光泽度水性吸塑油包括:
所述的芳香族水性聚氨酯分散体固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低热活化温度为60-70℃,最低成膜温度为0-10℃。在此粒径范围内的水性聚氨酯分散体可以促进水性吸塑油在卡纸表面的渗透效果,获得优异的破纸率。在此最低热活化温度下的水性聚氨酯在60℃以下表面干爽不反粘。
所述的芳香族水性聚氨酯分散体是由芳香族异氰酸酯、聚酯多元醇、小分子二元醇及含有亲水基团化合物聚合反应得到的。所述的芳香族异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯甲烷二异氰酸酯;所述的聚酯多元醇的数均分子量一般为100-6000道尔顿,优选聚己二酸-乙二醇酯、聚己二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸-1,6-己二醇酯中的一种或多种;所述的小分子二元醇选自一缩二乙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、己二醇中的一种或多种;所述的含亲水基团化合物为含有羧基的化合物,选自二羟甲基丙酸和/或二羟甲基丁酸。含有亲水基团化合物的可以是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的0.5~12wt%,优选3-8wt%;小分子二元醇可以是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的0.5~6wt%,优选1~3wt%,所述的芳香族异氰酸酯与聚酯多元醇的摩尔比可以为1.5~8:1,优选2~6:1。具体制备方法如下:将反应物芳香族异氰酸酯、聚酯多元醇、小分子二元醇、含亲水基团化合物,以及反应物总质量10-30wt%的丙酮加入反应釜中升温到60-90℃,反应约2-4h至理论NCO%值以下,加入反应物总质量40-60wt%的丙酮稀释降温至30-40℃,加入与含有亲水基团化合物等摩尔量的中和剂三乙胺进行中和,然后加入一定量去离子水进行高速剪切分散,得到含有丙酮的水性聚氨酯分散体,通过蒸馏除去丙酮得到芳香族水性聚氨酯分散体。
所述的丙烯酸共聚物乳液为阴离子型丙烯酸共聚物乳液,可以使用任意作为阴离子型丙烯酸共聚物乳液从市场上购买到的产品,优选的,所述的丙烯酸共聚物乳液可以选自万华化学的4509、4508等中的一种或多种,固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低成膜温度为30-50℃。在此粒径范围内的丙烯酸共聚物乳液一方面可以促进水性吸塑油在卡纸表面的渗透效果,一方面可以协同相同粒径范围的芳香族水性聚氨酯分散体形成相同角度的折射,达到高光泽度的表观效果。在此成膜温度范围内的丙烯酸共聚物乳液不仅具有较好的硬度和表面干爽度,同时不需要添加大量的成膜助剂就可以成膜。
所述的消泡剂可以选自毕克化学的BYK-024、BYK-028中的一种或多种;所述的润湿剂可以选自氰特的OT-75、迪高的Tego wet KL 245、Tego wet 270中的一种或多种;所述的增稠剂可以选自万华化学的聚氨酯缔合型增稠剂U902、U601、U505、U300中的一种或多种;所述的成膜助剂可以选自二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、丙二醇中的一种或多种。
本发明进一步提供了以上所述的高光泽度水性吸塑油的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照配方所述重量比,将芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液投入分散釜并搅拌(例如10-20分钟);
(2)将成膜助剂和去离子水搅拌混合后投入分散釜并搅拌(例如10-20分钟);
(3)添加消泡剂并搅拌(例如10-20分钟);
(4)添加润湿剂并搅拌(例如10-20分钟);
(5)最后添加增稠剂并搅拌(例如20-30分钟),调整至合适粘度范围。
本发明所述水性吸塑油所具有的优点在于:无需磨光过程就可以达到高光泽度,60度角光泽测量达到70以上,简化了工艺过程;同时具有高粘接强度、不反粘的特点;芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液的复配使用,不仅兼顾了两类产品的优势,同时较纯水性聚氨酯分散体吸塑油成本上有明显的降低。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实施方案,但是本发明不限于所列出的实施例,还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
水性吸塑油各项性能测试方法如下:
将水性吸塑油用15微米的线棒涂布到卡纸上,用电热风机热风档吹干。
(1)光泽度测试
用MN268型光泽度测试仪测试,主要记录60度角光泽度。
(2)反粘性测试
将上油后的卡纸堆叠,压半径2cm,重1kg砝码,60度烘烤24h,观察负重处粘连情况。
(3)粘接强度测试
将PVC和PET片材分别裁成5cm*1cm尺寸,覆于上油后的卡纸表面,经热压机热压,条件为120度5秒,室温冷却5分钟后手撕并观察纸破情况。
制备例
本实施例中,芳香族水性聚氨酯分散体的制备方式如下:将200g经过脱水处理的聚己二酸-乙二醇酯(数均分子量2000)、60gTDI-80、80g丙酮、18g二羟甲基丙酸、5g一缩二乙二醇加入到装有氮气进出口的1L四口圆底烧瓶中,在60~80℃搅拌该混合物反应3h直到NCO%达到1.46%。加入160g丙酮稀释并降温到40℃,加入13.6g三乙胺中和约5min,然后添加425g水将该混合物高速剪切分散15min。再蒸馏分离出丙酮之后获得了无溶剂的芳香族水性聚氨酯分散体,其粒径为76nm,固含为40wt%。
实施例1
高光泽度水性吸塑油由如下重量份的原料制备:
本实施例中高光泽度水性吸塑油通过以下步骤制备:按照配方所述重量比,将以上制备的芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液4509投入分散釜,搅拌10-20分钟;将成膜助剂二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚和去离子水搅拌混合后投入分散釜,搅拌10-20分钟;添加消泡剂BYK024搅拌10-20分钟;添加润湿剂OT-75,搅拌10-20分钟;最后添加增稠剂U601、U300,搅拌20-30分钟,调整粘度至涂四杯25-35s。
实施例2
高光泽度水性吸塑油由如下重量份的原料制备:
本实施例中高光泽度水性吸塑油通过以下步骤制备:按照配方所述重量比,将以上制备的芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液4509投入分散釜,搅拌10-20分钟;将成膜助剂二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚和去离子水搅拌混合后投入分散釜,搅拌10-20分钟;添加消泡剂BYK024搅拌10-20分钟;添加润湿剂OT-75,搅拌10-20分钟;最后添加增稠剂U601、U300,搅拌20-30分钟,调整粘度至涂四杯25-35s。
实施例3
高光泽度水性吸塑油由如下重量份的原料制备:
本实施例中高光泽度水性吸塑油通过以下步骤制备:按照配方所述重量比,将以上制备的芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液4509投入分散釜,搅拌10-20分钟;将成膜助剂二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚和去离子水搅拌混合后投入分散釜,搅拌10-20分钟;添加消泡剂BYK024搅拌10-20分钟;添加润湿剂OT-75,搅拌10-20分钟;最后添加增稠剂U601、U300,搅拌20-30分钟,调整粘度至涂四杯25-35s。
对比例1
水性吸塑油由如下重量份的原料制备:
本对比例中脂肪族水性聚氨酯分散体U58固含为49-51%,粒径为180-240nm,最低热活化温度为50-70度。本对比例中丙烯酸共聚物乳液4509固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低成膜温度为30-50度。
本对比例中水性吸塑油通过以下步骤制备:按照配方所述重量比,将脂肪族水性聚氨酯分散体U58和丙烯酸共聚物乳液4509投入分散釜,搅拌10-20分钟;将成膜助剂二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚和去离子水搅拌混合后投入分散釜,搅拌10-20分钟;添加消泡剂BYK024搅拌10-20分钟;添加润湿剂OT-75,搅拌10-20分钟;最后添加增稠剂U300,搅拌20-30分钟,调整粘度至涂四杯25-35s。
对比例2
水性吸塑油由如下重量份的原料制备:
本对比例中脂肪族水性聚氨酯分散体U58固含为49-51%,粒径为180-240nm,最低热活化温度为50-70度。本对比例中丙烯酸共聚物乳液4509固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低成膜温度为30-50度。本对比例中聚乙烯蜡乳液Joncrylwax 35固含为33-35%,粒径小于1μm,软化点130度。
本对比例中水性吸塑油通过以下步骤制备:按照配方所述重量比,将脂肪族水性聚氨酯分散体U58、丙烯酸共聚物乳液4509和聚乙烯蜡乳液Joncrylwax 35投入分散釜,搅拌20-30分钟;将成膜助剂二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚和去离子水搅拌混合后投入分散釜,搅拌10-20分钟;添加消泡剂BYK024搅拌10-20分钟;添加润湿剂OT-75,搅拌10-20分钟;最后添加增稠剂U300,搅拌20-30分钟,调整粘度至涂四杯25-35s。
按上述方法分别测试上述实施例和对比例制备的水性吸塑油,其测试结果如表1所示。
表1:实施例和对比例性能测试结果
最后应当说明的是,以上实施例仅用以本发明的优选实施方式进行描述,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换作出的各种变型和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (11)
3.如权利要求1所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:所述的芳香族水性聚氨酯分散体的固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低热活化温度为60-70℃,最低成膜温度为0-10℃。
4.如权利要求1-3中任一项所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:所述的芳香族水性聚氨酯分散体是由芳香族异氰酸酯、聚酯多元醇、小分子二元醇及含亲水基团化合物聚合反应得到。
5.如权利要求4所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:所述的芳香族异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯甲烷二异氰酸酯;所述的聚酯多元醇的数均分子量为100-6000道尔顿,选自聚己二酸-乙二醇酯、聚己二醇酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯、聚己二酸-1,6-己二醇酯中的一种或多种;所述的小分子二元醇选自一缩二乙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、己二醇中的一种或多种;所述的含亲水基团化合物为含有羧基的化合物,选自二羟甲基丙酸和/或二羟甲基丁酸。
6.如权利要求5所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:含有亲水基团化合物的是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的0.5~12wt%,小分子二元醇是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的0.5~6wt%,所述的芳香族异氰酸酯与聚酯多元醇的摩尔比为1.5~8:1。
7.如权利要求6所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:含有亲水基团化合物的是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的3-8wt%,小分子二元醇是聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯总质量的1~3wt%,所述的芳香族异氰酸酯与聚酯多元醇的摩尔比为2~6:1。
8.如权利要求1-3中任一项所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:所述的丙烯酸共聚物乳液为阴离子型丙烯酸共聚物乳液。
9.如权利要求8所述的高光泽度水性吸塑油,其特征在于:所述的丙烯酸共聚物乳液固含为35-45%,粒径为50-100nm,最低成膜温度为30-50℃。
11.一种制备权利要求1-10中任一项所述的高光泽度水性吸塑油的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按照配方所述重量比,将芳香族水性聚氨酯分散体和丙烯酸共聚物乳液投入分散釜并搅拌;将成膜助剂和去离子水搅拌混合后投入分散釜并搅拌;添加消泡剂并搅拌;添加润湿剂并搅拌;最后添加增稠剂并搅拌,调整至合适粘度范围,得到高光泽度水性吸塑油。
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