CN109810227A - 一种用于啤酒标签的水性乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于标签技术领域，具体公开一种用于啤酒标签的水性乳液及其制备方法，水性乳液包括以下重量份的成分：A相：丙烯酸树脂80～150份、去离子水250～350份；B相：反应型乳化剂1～10份、去离子水3～5份；C相：引发剂0.5～1.5份、去离子水1～15份；D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物10～25份、去离子水5～15份；E相：混合反应剂250～400份；E1相：混合反应剂20～40份；所述的双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼的质量比为2～3:1。本发明的水性乳液属于自交联型，具有优异的耐碱、附着力、耐贴瓶胶水性能，克服了现有技术中的啤酒标签涂料的耐碱不好、耐贴瓶胶水不好、耐水不好，潮湿附着力差，原有涂料存在低粘度，难清洗等技术难题，能够更好回收，且更加环保，减少对环境的污染。

Description

一种用于啤酒标签的水性乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及标签技术领域，具体是涉及一种用于啤酒标签的水性乳液及其制备方法。

背景技术

水性涂料由于不含挥发性有机化合物，大大减少了有机挥发物(VOC)的排放，从而减轻了大气污染，将其应用于制作标签，不仅改善了操作人员的环境和总体环境质量，有利于职工健康。此外，它不仅可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，还可以减少印刷表面残留的毒性，方便清洗印刷设备。因此，水性涂料是为解决溶剂型涂料造成的挥发性有机化合物排放等问题应运而生的，具有突出的环保优势，被业界认为是极具市场潜力的环保烟标之一。

目前，国内啤酒标签涂料，存在以下的明显不足：耐碱不好、耐贴瓶胶水不好、耐水不好，潮湿附着力差，原有涂料存在低粘度，难清洗等技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题而提供一种使得啤酒标签纸更好回收更加环保，减少对环境的污染的水性乳液及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是用于啤酒标签的水性乳液，包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂80～150份、去离子水250～350份；

B相：反应型乳化剂1～10份、去离子水3～5份；

C相：引发剂0.5～1.5份、去离子水1～15份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物10～25份、去离子水5～15份；

E相：混合反应剂250～400份；

E1相：混合反应剂20～40份；

本发明采用双丙酮丙烯酰胺，向水性聚合物乳液中的聚合物大分子链上引入酮羰基，以已二酰肼作为交联剂使乳液实现室温交联成为国内外研究的热点问题。本发明双胺(DAAM)的毒性小，特别是对增强粘结性能大有好处，所以现在主要用DAAM作官能单体，向丙烯酸酯乳液共聚物链上引入酮羰基。在此乳液中加入一定量的己二酸肼，当乳液成膜后，酮羰基于肼基在酸性条件下就可以发生脱水反应生成腙类化合物，从而使聚合物乳液实现室温交联。在存放期间，乳液维持碱性，不发生交联反应，施工后由于可挥发碱的挥发，体系转化为酸性，羰基和酰肼基在室温下缩合产生交联，使聚合物乳液实现室温交联，通过采用上述原料制备水性乳液，并严格控制各原料的重量份，能使制得的水性乳液对烟票有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。

所述的双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼的质量比为2～3:1。交联反应的发生影响乳胶膜的致密性，从而对其的耐碱，耐水的影响。制备过程中，DAAM含量的使用对乳胶膜的交联密度影响，从而对其的耐碱，耐水的影响。本申请发明人经过研究发现，在此质量比范围内，耐碱，耐水的性能较佳。

优选地，所述C相中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种。本发明采用的过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠属于受热分解产生自由基的引发剂，溶解度高，半衰期短，引发效果好，通过采用上述的引发剂并严格控制其重量份，能提高反应进程的转化率和稳定性，并提高乳液的产量和质量。

优选地，所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50～75份、异辛酯76～131份、丙烯酸丁酯56～70份、硅烷偶联剂6～7份、特种环氧有机硅3.5～7份、甲基丙烯酸叔丁基10～15份、阳离子乳化剂3.5～8份、非离子乳化剂5～10份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。

优选的，所述E1相中，混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯5～7.5份、异辛酯10.5～13.5份、丙烯酸丁酯5.5～7份、硅烷偶联剂0.6～0.7份、特种环氧有机硅0.3～0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1～1.5份、阳离子乳化剂0.2～0.6份、非离子乳化剂0.4～0.6份、甲基丙烯酸甲酯1～1.5份。

本发明还提供了一种用于啤酒标签专用水性乳液的制备方法，该制备方法操作简便，通过严格控制各原料的添加时间、反应时间和反应温度，能保持制备乳液过程前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，使制得的水性乳液对有优异的附着力、抗化学性和耐贴瓶胶水。

一种所述水性乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至82～85℃，保温6-10min，然后将3-7％的E相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在80～83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至83～87℃，保温10～60min，继续加入E1相得到反应液；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81～84℃，然后加入D相，保温35～60min，再降温至70～75℃，得到耐酸碱专用水性乳液。

本发明通过采用上述制备水性乳液的步骤，操作简便，绿色环保，并严格控制各原料的反应温度和反应时间，能控制反应前后期的反应速率均衡，提高反应的稳定性；另外，通过将E相进行分批加入，并将C相和剩余的E相同时加入，完毕后，再加入E1相，30分钟。能减少反应过程的变化，提高反应的转化率和稳定性。

优选地，E相的添加时间为8-16min，B相的添加时间为10～20min。

优选地，所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2～4.4h，剩余的E相的添加时间为3.1～4.6h。

优选地，所述步骤(2)中，添加E相结束后，用水冲洗E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

优选地，所述步骤(3)中，D相的添加时间为5～16min。

本发明通过严格控制E相分批加入的添加时间以及C相、D相的添加时间，能保持反应前后期的反应速率均衡，使反应充分、完全，减少反应过程的变化，并能提高反应的稳定性以及乳液体系的各项综合性能；

本发明的有益效果：本发明的水性乳液属于自交联型，对挥发性有机化合物具有突出的环保优势，对有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，用于啤酒标签。其具有优异的耐碱：30-90秒；耐贴瓶胶水：胶水反应≥30min；潮湿附着力：镀铝样水中浸泡5min，用刷子刷50次不掉铝。本发明的乳液耐碱，耐水，抗贴瓶胶水腐蚀，达到啤酒标签纸环保的需求。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

作为本发明一种啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂80份、去离子水250份；

B相：反应型乳化剂1份、去离子水3份；

C相：引发剂0.5份、去离子水1份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物15份、去离子水10份；

E相：混合反应剂250份；

E1相：混合反应剂24.8份；

所述C相中，引发剂为过硫酸钾；所述D相双丙酮丙烯酰胺与已二酰肼的质量比为2:1。

所述E相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50份、异辛酯105份、丙烯酸丁酯56份、硅烷偶联剂6份、特种环氧有机硅4份、甲基丙烯酸叔丁基10份、阳离子乳化剂4份、非离子乳化剂5份、甲基丙烯酸甲酯10份。

所述E1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯5份、异辛酯10.5份、丙烯酸丁酯5.6份、硅烷偶联剂0.6份、特种环氧有机硅0.3份、甲基丙烯酸叔丁基1份、阳离子乳化剂0.3份、非离子乳化剂0.5份、甲基丙烯酸甲酯1份。

上述的用于啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至85℃，保温10min，然后将3％的E相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在80℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至83℃，保温10min，得到反应液；继续加入E1相加入至反应装置中；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至80℃，然后加入D相，保温60min，再降温至70℃，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。

所述步骤(1)中，E相的添加时间为10min，B相的添加时间为15min。

所述步骤(2)中，C相的添加时间为4h，剩余的E相的添加时间为3.8h。

所述步骤(2)中，添加E相结束后，用水冲洗E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

所述步骤(3)中，D相的添加时间为5min。

实施例2

作为本发明一种啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂100份、去离子水280份；

B相：反应型乳化剂3.5份、去离子水4份；

C相：引发剂0.8份、去离子水5份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物10份、去离子水5份；

E相：混合反应剂234.1份；

E1相：混合反应剂27.52份；

所述C相中，引发剂为过硫酸钾；所述D相双丙酮丙烯酰胺与已二酰肼的质量比为2.5:1。

所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯55份、异辛酯76份、丙烯酸丁酯60份、硅烷偶联剂6.1份、特种环氧有机硅3.5份、甲基丙烯酸叔丁基12份、阳离子乳化剂3.5份、非离子乳化剂6份、甲基丙烯酸甲酯12份。

所述E1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯5.6份、异辛酯12份、丙烯酸丁酯6.1份、硅烷偶联剂0.62份、特种环氧有机硅0.4份、甲基丙烯酸叔丁基1.2份、阳离子乳化剂0.2份、非离子乳化剂0.4份、甲基丙烯酸甲酯1份。

上述的用于啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温6min，然后将4％的E相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在81℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至84℃，保温35min，继续加入E1相得到反应液；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81℃，然后加入D相，保温35min，再降温至72℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。

所述步骤(1)中，E相的添加时间为10min，B相的添加时间为10min。

所述步骤(2)中，C相的添加时间为4.2h，剩余的E相的添加时间为3.8h。

所述步骤(2)中，添加E相结束后，用水冲洗E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

所述步骤(3)中，D相的添加时间为12min。

实施例3

作为本发明一种啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂125份、去离子水300份；

B相：反应型乳化剂5份、去离子水5份；

C相：引发剂1份、去离子水12份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物15份、去离子水10份；

E相：混合反应剂256份；

E1相：混合反应剂28.05份；

所述C相中，引发剂为过硫酸铵；所述D相双丙酮丙烯酰胺与已二酰肼的质量比为2.2:1。

所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯60份、异辛酯80份、丙烯酸丁酯65份、硅烷偶联剂6.5份、特种环氧有机硅5份、甲基丙烯酸叔丁基13份、阳离子乳化剂5份、非离子乳化剂7.5份、甲基丙烯酸甲酯14份。

所述E1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯6份、异辛酯10.5份、丙烯酸丁酯6.5份、硅烷偶联剂0.65份、特种环氧有机硅0.5份、甲基丙烯酸叔丁基1.3份、阳离子乳化剂0.5份、非离子乳化剂0.6份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。

上述的用于啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温12min，然后将5％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在82℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至85℃，保温60min，继续加入E1相得到反应液；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至83℃，然后加入D相，保温50min，再降温至73℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。

所述步骤(1)中，E相的添加时间为8min，B相的添加时间为12min。

所述步骤(2)中，C相的添加时间为4.1h，剩余的E相的添加时间为4.05h。

所述步骤(2)中，添加E相结束后，继续加入E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

所述步骤(3)中，D相的添加时间为13min。

实施例4

作为本发明一种啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂125份、去离子水320份；

B相：反应型乳化剂7.5份、去离子水5份；

C相：引发剂1.5份、去离子水12份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物20份、去离子水15份；

E相：混合反应剂294份；

E1相：混合反应剂31.7份；

所述C相中，引发剂为过硫酸铵；所述D相双丙酮丙烯酰胺与已二酰肼的质量比为2.8:1。

所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯70份、异辛酯100份、丙烯酸丁酯70份、硅烷偶联剂6.5份、特种环氧有机硅5份、甲基丙烯酸叔丁基13.5份、阳离子乳化剂6份、非离子乳化剂8份、甲基丙烯酸甲酯15份。

所述E1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯6.5份、异辛酯13.5份、丙烯酸丁酯6.5份、硅烷偶联剂0.7份、特种环氧有机硅0.5份、甲基丙烯酸叔丁基1.3份、阳离子乳化剂0.6份、非离子乳化剂0.6份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。

上述的用于啤酒标签耐酸碱水性专用乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温15min，然后将6％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至85℃，保温55min，继续加入E1相得到反应液；；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至82℃，然后加入D相，保温45min，再降温至74℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。

所述步骤(1)中，E相的添加时间为20min，B相的添加时间为20min。

所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2h，剩余的E相的添加时间为3.1h。

所述步骤(2)中，添加E相结束后，用水冲洗E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

所述步骤(3)中，D相的添加时间为12min。

实施例5

作为本发明一种啤酒标签耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂150份、去离子水350份；

B相：反应型乳化剂10份、去离子水5份；

C相：引发剂1.5份、去离子水15份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物25份、去离子水15份；

E相：混合反应剂331份；

E1相：混合反应剂33.1份；

所述C相中，引发剂为过硫酸钠；所述D相双丙酮丙烯酰胺与已二酰肼的质量比为3:1。

所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯75份、异辛酯131份、丙烯酸丁酯65份、硅烷偶联剂7份、特种环氧有机硅7份、甲基丙烯酸叔丁基15份、阳离子乳化剂8份、非离子乳化剂10份、甲基丙烯酸甲酯13份。

所述E1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯7.5份、异辛酯13.1份、丙烯酸丁酯7份、硅烷偶联剂0.7份、特种环氧有机硅0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1.5份、阳离子乳化剂0.6份、非离子乳化剂0.5份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。

实施例6

对实施例1～5制备的用于啤酒标签耐酸耐碱专用水性乳液的特性如下表1所示：

表1

由上述数据可知，本发明制得的耐酸耐碱专用水性乳液的固含量为44％-46％、布氏粘度<400cps，pH值为7.5-8.5，最低成膜温度为7℃，玻璃化温度为-8℃，乳液呈半透明乳白色液体，各项性能优异。

实施例7

对实施例1～5以及市售的的用于啤酒标签耐酸耐碱专用水性乳液进行耐碱、耐刷洗、耐贴瓶胶水测试，测试方法：

耐碱(碱渗透)测试：1)将水浴锅内装水，调至温度80-85℃，用烧杯配制质量比2.5％的氧化钠溶液，将其放置于水浴锅中，升温至80-85℃；2)用剪刀剪刮样纸，将其叠成开口的方体并固定，刮样面向外；3)在折好的刮样内，用毛刷涂一层酚酞(粉末状)，务必保证均匀、轻刷；4)氢氧化钠水溶液温度在80-85℃，将涂有酚酞的开口方体刮样纸放入此烧杯中，记录酚酞变色的时间；5)用镊子将变色的刮样纸从烧杯中拿出并依次进行测试。

耐刷洗(铝层潮湿附着力)测试：1)将刮样用水浸泡5min取出，放置在放有玻璃的电子秤上，用牙刷来回刷40秒钟。在此过程中务必用力200g且均匀并速度相同；2)刷过后，将其放入烘箱烘干，并观察刮样涂层脱掉程度。

耐贴瓶胶水测试：1)在涂有乳液的一面的中间放贴瓶胶水，将刮样对折，用手轻轻压，使其贴合，并记下时间；2)将放有贴瓶胶水的刮样放置0.5h后观察贴瓶胶水渗透纸张程度；3)将放置2h的刮样面上的贴瓶胶水回收，用水将其冲洗干净，烘干后观察腐蚀程度。

测试结果如表2所示：

表2

本发明的水性乳液耐碱在30-90秒，最高<120秒。耐贴瓶胶水，0.5h贴瓶胶水不渗透纸张；8h不会有腐蚀或变哑现象(镀铝样，铝层不掉)，一般2h时可初步观察。耐刷洗涂层基本不掉(镀铝样，铝层不掉)，具有优异的耐碱、附着力、耐贴瓶胶水性能，克服了现有技术中的啤酒标签涂料耐碱不好、耐贴瓶胶水不好、耐水不好，潮湿附着力差，原有涂料存在低粘度，难清洗等技术难题，能够更好回收，且更加环保，减少对环境的污染。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于啤酒标签的水性乳液，其特征在于，包括以下重量份的成分：

A相：丙烯酸树脂80～150份、去离子水250～350份；

B相：反应型乳化剂1～10份、去离子水3～5份；

C相：引发剂0.5～1.5份、去离子水1～15份；

D相：双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼组成的复合物10～25份、去离子水5～15份；

E相：混合反应剂250～400份；

E1相：混合反应剂20～40份；

所述的双丙酮丙烯酰胺和已二酰肼的质量比为2～3:1。

2.根据权利要求1所述的水性乳液，其特征在于，所述C相中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种。

3.根据权利要求1所述的水性乳液，其特征在于，所述E相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50～75份、异辛酯76～131份、丙烯酸丁酯56～70份、硅烷偶联剂6～7份、特种环氧有机硅3.5～7份、甲基丙烯酸叔丁基10～15份、阳离子乳化剂3.5～8份、非离子乳化剂5～10份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。

4.根据权利要求1所述的水性乳液，其特征在于，所述E1相中混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯5～7.5份、异辛酯10.5～13.5份、丙烯酸丁酯5.5～7份、硅烷偶联剂0.6～0.7份、特种环氧有机硅0.3～0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1～1.5份、阳离子乳化剂0.2～0.6份、非离子乳化剂0.4～0.6份、甲基丙烯酸甲酯1～1.5份。

5.一种如权利要求1至4任一项所述水性乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)将A相加入至反应装置中，升温至82～85℃，保温6～10min，然后将3～7％的E相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；

(2)在80～83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的E相同时加入至反应装置中，然后升温至83～87℃，保温10～60min，继续加入E1相得到反应液；

(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81～84℃，然后加入D相，保温35～60min，再降温至70～75℃，得到耐酸碱专用水性乳液。

6.根据权利要求5所述的水性乳液，其特征在于，所述E相的添加时间为8～16min，B相的添加时间为10～20min。

7.根据权利要求5所述的水性乳液，其特征在于，所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2～4.4h，剩余的E相的添加时间为3.1～4.6h。

8.根据权利要求5所述的水性乳液，其特征在于，所述步骤(2)中，添加E相结束后，用水冲洗E相的装载容器，并将E1相加入反应装置中。

9.根据权利要求5所述的水性乳液，其特征在于，所述步骤(3)中，D相的添加时间为5～16min。