CN110016102A - 一种pp或pe薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂及其制备方法 - Google Patents

一种pp或pe薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂及其制备方法，达到提高对PP或PE的附着力的优点，涉及高分子乳液聚合合成领域，其技术方案要点是：配方的重量份数为：甲基丙烯酸甲酯5‑9份，己二酸二酰肼2‑4份，丙烯酸1‑3份，甲基丙烯酸1‑3份，丙烯酸丁酯25‑30份，甲基丙烯酸丁酯40‑50份，交联单体2‑4份，复合乳化剂5‑8份，引发剂0.2‑0.5份，氨水0.5‑2份，去离子水90‑110份。

Description

一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子乳液聚合合成领域,更具体地说，它涉及一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂及其制备方法。
背景技术
在市场上印刷油墨多为溶剂型，这种溶剂型油墨挥发性高，有毒又可燃，不利于环境保护和人体的健康。水性油墨由于以水为溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点，安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生。
包装印刷行业因的VOCs排放量受到冲击，水性油墨因其较低的VOCs排放量，安全的生产环境受到包装印刷行业的青睐。
但水性油墨的性能与溶剂型油墨还存在较大差距，特别是在PP或PE上的附着力需要改善。
发明内容
本发明的优点是提供一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，达到提高对PP或PE的附着力的优点。
本发明的上述技术优点是通过以下技术方案得以实现的：一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其配方的重量份数为：
甲基丙烯酸甲酯 5-9份
己二酸二酰肼 2-4份
丙烯酸 1-3份
甲基丙烯酸 1-3份
丙烯酸丁酯 25-30份
甲基丙烯酸丁酯 40-50份
交联单体 2-4份
复合乳化剂 5-8份
引发剂 0.2-0.5份
氨水 0.5-2份
去离子水 90-110份
其中复合乳化剂是非离子乳化剂和阴离子乳化剂的混合物。
通过采用上述技术方案，按照以上述步骤制备的丙烯酸树脂，可以在经电晕处理的PP或PE薄膜上有优异的附着力、印刷适应性、耐水性，且低VOCs排放，环保无污染。
优选的，所述交联单体是1,4-丁二醇二丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
优选的，所述引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠、维生素C-过硫酸钠氧化还原体系、维生素C和焦亚硫酸钠混合物-过硫酸钠氧化还原体系中的一种或任意组合。
优选的，所述阴离子乳化剂是(C12-C14)脂肪醇醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、（C10-16）脂肪醇聚氧乙烯醚-3-羧基-1-磺基丙酸酯二钠盐中的一种或几种；所述非离子乳化剂是（C12－14仲醇）聚烷基醚、（C12－14仲醇）聚环氧乙烷烷基醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供一种制备上述一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的方法，包括以下步骤：
步骤1称重：按重量份数称量甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体、复合乳化剂、引发剂、氨水、去离子水；
步骤2预乳化：将部分复合乳化剂加入部分去离子水中，待用恒速搅拌器搅拌均匀后加入甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体搅拌30min以上；
步骤3配置：将引发剂加入部分去离子水中，搅拌均匀；
步骤4聚合：将剩余乳化剂加入剩余去离子水中，开启搅拌，升温至80-85度，再依次加入部分配置的引发剂和部分预乳化液，待开始反应后，同时滴加剩余步骤2和步骤3，滴加时间为1.5-3个小时，滴加完成后继续反应1-3个小时，降温到30-45度，调节pH至7-9，最后过滤得到水性丙烯酸树脂。
优选的，所述恒速搅拌器包括底座、安装在底座上的支撑架以及设置在支撑架顶部的恒速搅拌装置；所述底座上开设有供容器瓶放入的嵌入槽，所述嵌入槽的槽壁上开设有若干放置槽，所述放置槽一侧槽壁延伸出底座上表面，各个所述放置槽内均设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端固定在放置槽的槽底，另一端延伸出放置槽的槽口且在延伸出的一端设有与容器瓶外壁抵触的挤压块。
通过采用上述技术方案，将容器瓶放入嵌入槽内，此时挤压块在压缩弹簧的挤压力的作用下抵触在容器瓶的外壁，进而将容器瓶固定在嵌入槽，此时便于挤压块固定不同尺寸的容器瓶，满足使用要求。
优选的，当所述挤压块位于放置槽内时，所述底座上设有环形的封闭各个放置槽槽口的且与嵌入槽的槽壁抵触的插入板。
通过采用上述技术方案，插入板的设置便于将挤压块固定在放置槽内，进而便于容器瓶放入嵌入槽内，当容器瓶放入嵌入槽内后，将插入板从嵌入槽内取出，此时挤压块将在压缩弹簧的作用力下从放置槽内移出且与容器瓶外壁抵触。
优选的，所述放置槽的数量设为三个且均匀设置在嵌入槽上，所述插入板上开设有分别供三个放置槽内挤压块移出放置槽的第一开口、第二开口、第三开口，所述第一开口宽度、高度的尺寸为挤压块的宽度和高度尺寸，所述第二开口、第三开口的宽度、高度的尺寸在第一开口的尺寸上以公差为一个挤压块的宽度和高度尺寸呈等差数列开设。
通过采用上述技术方案，当需要将挤压块移入放置槽内时，将第一开口对准其中一个挤压块，然后转动插入板，使得与第一开口正对的挤压块受到插入板的外壁抵触，此时将与第二开口正对的挤压块也推入相对应的放置槽内，此时继续转动插入板，使得与第一开口、第二开口正对的挤压块受到插入板的外壁抵触，将与第三开口正对的挤压块也推入相对应的放置槽内，此时继续转动插入板，使得与第一开口、第二开口、第三开口正对的挤压块均受到插入板的外壁抵触，进而将便于操作者一人将各个挤压块移入放置槽内。
综上所述，本发明具有以下有益效果：按照以上述步骤制备的丙烯酸树脂，可以在经电晕处理的PP或PE薄膜上有优异的附着力、印刷适应性、耐水性，且低VOCs排放，环保无污染。
附图说明
图1是实施例1中恒速搅拌器的结构示意图；
图2是实施例1中用于体现第一开口、第二开口、第三开口的结构示意图。
图中：1、底座；11、支撑架；12、恒速搅拌装置；13、嵌入槽；131、放置槽；132、压缩弹簧；133、挤压块；134、插入板；135、第一开口；1、136、第二开口；137、第三开口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其配方的重量份数为：
甲基丙烯酸甲酯 5-9份
己二酸二酰肼 2-4份
丙烯酸 1-3份
甲基丙烯酸 1-3份
丙烯酸丁酯 25-30份
甲基丙烯酸丁酯 40-50份
交联单体 2-4份
复合乳化剂 5-8份
引发剂 0.2-0.5份
氨水 0.5-2份
去离子水 90-110份
其中复合乳化剂是非离子乳化剂和阴离子乳化剂的混合物。
交联单体是1,4-丁二醇二丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠、维生素C-过硫酸钠氧化还原体系、维生素C和焦亚硫酸钠混合物-过硫酸钠氧化还原体系中的一种或任意组合。
阴离子乳化剂是(C12-C14)脂肪醇醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、（C10-16）脂肪醇聚氧乙烯醚-3-羧基-1-磺基丙酸酯二钠盐中的一种或几种；非离子乳化剂是（C12－14仲醇）聚烷基醚、（C12－14仲醇）聚环氧乙烷烷基醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
制备上述PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的方法，包括以下步骤：
步骤1称重：按重量份数称量甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体、复合乳化剂、引发剂、氨水、去离子水；
步骤2预乳化：将部分复合乳化剂加入部分去离子水中，待用恒速搅拌器搅拌均匀后加入甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体搅拌30min以上；
步骤3配置：将引发剂加入部分去离子水中，搅拌均匀；
步骤4聚合：将剩余乳化剂加入剩余去离子水中，开启搅拌，升温至80-85度，再依次加入部分配置的引发剂和部分预乳化液，待开始反应后，同时滴加剩余步骤2和步骤3，滴加时间为1.5-3个小时，滴加完成后继续反应1-3个小时，降温到30-45度，调节pH至7-9，最后过滤得到水性丙烯酸树脂。
如图1和图2，恒速搅拌器包括底座1、安装在底座1上的支撑架11以及设置在支撑架11顶部的恒速搅拌装置12，恒速搅拌装置12同公告号为CN203777992U的专利公开的一种恒速搅拌器中的恒速搅拌装置12；当需要将容器瓶放入底座1上时，底座1上开设有供容器瓶放入的嵌入槽13，嵌入槽13的槽口口径大于容器瓶的底部面积，便于更多尺寸的容器瓶放入嵌入槽13内，增大恒速搅拌器的使用范围；嵌入槽13的槽壁上开设有若干放置槽131，放置槽131一侧槽壁延伸出底座1上表面，各个放置槽131内均设有压缩弹簧132，压缩弹簧132的一端固定在放置槽131的槽底，另一端延伸出放置槽131的槽口且在延伸出的一端设有与容器瓶外壁抵触的挤压块133，此时压缩弹簧132与嵌入槽13的槽底平行设置，且压缩弹簧132处于自然状态时，各个挤压块133之间的距离小于容器瓶外径。
如图1和图2，当挤压块133位于放置槽131内时，底座1上设有环形的封闭各个放置槽131槽口的且与嵌入槽13的槽壁抵触的插入板134。插入板134的设置便于将挤压块133固定在放置槽131内，进而便于容器瓶放入嵌入槽13内，当容器瓶放入嵌入槽13内后，将插入板134从嵌入槽13内取出，此时挤压块133将在压缩弹簧132的作用力下从放置槽131内移出且与容器瓶外壁抵触。
如图1和图2，放置槽131的数量设为三个且均匀设置在嵌入槽13上，插入板134上开设有分别供三个放置槽131内挤压块133移出放置槽131的第一开口135、第二开口1136、第三开口137，第一开口135宽度、高度的尺寸为挤压块133的宽度和高度尺寸，第二开口1136、第三开口137的宽度、高度的尺寸在第一开口135的尺寸上以公差为一个挤压块133的宽度和高度尺寸呈等差数列开设，即若第一开口135的尺寸也为挤压块133的尺寸：D1，第二开口1136的尺寸为D2=D1+D1，第三开口137的尺寸为D3=D1+D1+D1。
如图1和图2，当需要将挤压块133移入放置槽131内，以便于在嵌入槽13的槽底放置容器瓶，将第一开口135对准其中一个挤压块133，然后转动插入板134，使得与第一开口135正对的挤压块133受到插入板134的外壁抵触，此时将与第二开口1136正对的挤压块133也推入相对应的放置槽131内，此时继续转动插入板134，使得与第一开口135、第二开口1136正对的挤压块133受到插入板134的外壁抵触，将与第三开口137正对的挤压块133也推入相对应的放置槽131内，此时继续转动插入板134，使得与第一开口135、第二开口1136、第三开口137正对的挤压块133均受到插入板134的外壁抵触，进而将便于操作者一人将各个挤压块133移入放置槽131内，操作方便，节约劳动力。
以下是实施例2-实施例6按照不同原料的用量制得各自的乳液。
实施例7：
实施案例7与实施案例4原料的种类和用量相同，此案例设计成核壳结构，聚合工艺改变，具体的方式如下。
原料如下：丙烯酸用量1.17份，甲基丙烯酸用量1.17份，丙烯酸丁酯用量26.54份，甲基丙烯酸丁酯44.08份，甲基丙烯酸甲酯7.85份，交联单体（双丙酮丙烯酰胺）2.88份、己二酸二酰肼2.37份，阴离子乳化剂 C12-C14脂肪醇醚硫酸钠（EO=12）用量3.73份，非离子乳化剂 C12－14仲醇聚烷基醚（EO=40）用量为2.15份，引发剂（过硫酸铵）用量0.27份，氨水用量1.24份，去离子水101.62份。
核单体预乳化：
首先，将16.92份的去离子水加入到烧瓶中，加入阴离子乳化剂1.14份和非离子乳化剂0.76份，开启搅拌，然后加入丙烯酸1.17份，甲基丙烯酸1.17份，丙烯酸丁酯11.07份，甲基丙烯酸甲酯7.85份，甲基丙烯酸丁酯13.05份，双丙酮丙烯酰胺2.88份，搅拌30min。
壳单体预乳化：
首先，将21.16份的去离子水加入烧瓶中，然后加入阴离子乳化剂0.73份，非离子乳化剂 0.78份，开启搅拌。然后，加入甲基丙烯酸丁酯31.03份，丙烯酸丁酯15.46份。
水性丙烯酸树脂的制备：
首先，将引发剂过硫酸铵0.27份加到18.69份的去离子水中，并搅拌溶解；
其次，将41.92份的去离子水加入到反应烧瓶中，然后加入阴离子乳化剂的1.87份和非离子乳化剂 的0.62份，开启搅拌，升温至81-83度；
然后，将15%的核预乳化液和10%的引发剂加入到反应瓶中，反应30min后，滴加和预乳化液和40%的引发剂，60min内滴加结束，结束后继续反应30min；
继续滴加壳预乳化液和剩余的引发剂，在60min内滴加结束，滴加结束后保温60min；
最后，降温至40度以下，将己二酸二酰肼2.37份和去离子水2.31份的水溶液加入反应烧瓶中，然后再加入1.24份的氨水，最后过滤出料。
在电晕的PP或PE上，均匀涂布一层漆膜，在140度烘箱内烘干10-15秒，考察其漆膜的附着力，耐水性，耐溶剂性能。
附着力检测：
将配好的测试样用手辗仪在基材上涂膜，涂膜干燥放置24h；用3M胶带粘在油墨印刷表面，用一定载荷的压辊在上面滚压3次，放置5min，将测试样夹在固定端，胶带夹在移动端上，按照测试180度剥离强度的方法，以0.6-1.0m/s的速度拉动，揭开胶带；用2mm*2mm的半透明塑料板放在被揭部分，按下面公式计算附着力
S=
A1为剥落的面积，A0为总面积。
算出的结果按照以下分级：
0切割边缘完全平滑，无一格脱落；
1交叉处有少许涂层脱落，受影响面积不能明显大于5%；
2在切口交叉处或沿切口边缘有涂层脱落，影响面积为5%-15%；
3涂层沿切割边缘部分或全部以大面积脱落受影响的交叉切割面积在15%-35%；
5沿边缘整条脱落，有些格子部分或全部脱落，受影响面积35%-65%；
6剥落的程度超过4级；
耐水性检测方法：
在每个测试区域，根据因泰方法0611涂两次配方，配方至少在室温下干燥16小时以上，用一个盘子标识，大约3cm直径盖在涂有配方的瓷砖上，另一个可能用一个圆直径3cm的滤纸，0.5ml水放在滤纸上，或圆圈里等待30min，在30分钟结束后，用没有擦过的面纸将水轻快的擦掉水基板，在恢复后（1小时）目测。实验结果等级：
不白，没有任何光泽失去；
不白，有轻微的痕迹；
轻微的白，没有水泡；
白，没有水泡；
白，有些水泡；
严重白，有水泡，失去附着力。
耐醇性检测方法：
在每个测试区域，根据因泰方法涂三次配方，配方至少在室温下干燥16小时以上，用一个圆直径4.8cm的滤纸，在0.5ml乙醇放在滤纸上，盖上表面皿，等待30min，在30分钟结束后，用没有擦过的面纸将水轻快的擦掉，实验结束后一个小时目测。实验结果等级：
不白：没有任何光泽失去；
不白：有轻微的痕迹；
轻微的白：没有水泡；
白：没有水泡；
白：有些水泡；
严重白：有水泡，失去附着力。
以下表为实施例2-实施例7的漆膜的综合性能：
检测项目 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
外观 乳白色带蓝光液体 乳白色带蓝光液体 乳白色带蓝光液体 乳白色带蓝光液体 乳白色带蓝光液体 乳白色带蓝光液体
粘度/mPa·s 100 110 120 150 180 300
固含量（%） 44% 44% 44% 44% 44% 44%
pH 8 8 8 8 8 8
耐水性（2h） 白 轻微的白 轻微的白 轻微的白 轻微的白 轻微的白
附着力 PP:2级，PE：3级 PP:0级，PE：1级 PP:0级，PE：1级 PP:0级，PE：1级 PP:0级，PE：1级 PP:0级，PE：0级
耐溶剂 白 轻微的白 轻微的白 轻微的白 轻微的白 轻微的白
从上述表格从可以看出，按照以上述步骤制备的丙烯酸树脂，可以在经电晕处理的PP或PE薄膜上有优异的附着力、印刷适应性、耐水性，且低VOCs排放，环保无污染。
以上述 仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其特征是：其配方的重量份数为：
甲基丙烯酸甲酯 5-9份
己二酸二酰肼 2-4份
丙烯酸 1-3份
甲基丙烯酸 1-3份
丙烯酸丁酯 25-30份
甲基丙烯酸丁酯 40-50份
交联单体 2-4份
复合乳化剂 5-8份
引发剂 0.2-0.5份
氨水 0.5-2份
去离子水 90-110份
其中复合乳化剂是非离子乳化剂和阴离子乳化剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其特征是：所述交联单体是1,4-丁二醇二丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其特征是：所述引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠、维生素C-过硫酸钠氧化还原体系、维生素C和焦亚硫酸钠混合物-过硫酸钠氧化还原体系中的一种或任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂，其特征是：所述阴离子乳化剂是(C12-C14)脂肪醇醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、（C10-16）脂肪醇聚氧乙烯醚-3-羧基-1-磺基丙酸酯二钠盐中的一种或几种；所述非离子乳化剂是（C12－14仲醇）聚烷基醚、（C12－14仲醇）聚环氧乙烷烷基醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
5.一种制备如上述任一权利要求1-4所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的方法，其特征是：
包括以下步骤：
步骤1称重：按重量份数称量甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体、复合乳化剂、引发剂、氨水、去离子水；
步骤2预乳化：将部分复合乳化剂加入部分去离子水中，待用恒速搅拌器搅拌均匀后加入甲基丙烯酸甲酯、己二酸二酰肼、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、交联单体搅拌30min以上；
步骤3配置：将引发剂加入部分去离子水中，搅拌均匀；
步骤4聚合：将剩余乳化剂加入剩余去离子水中，开启搅拌，升温至80-85度，再依次加入部分配置的引发剂和部分预乳化液，待开始反应后，同时滴加剩余步骤2和步骤3，滴加时间为1.5-3个小时，滴加完成后继续反应1-3个小时，降温到30-45度，调节pH至7-9，最后过滤得到水性丙烯酸树脂。
6.根据权利要求5所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征是：所述恒速搅拌器包括底座（1）、安装在底座（1）上的支撑架（11）以及设置在支撑架（11）顶部的恒速搅拌装置（12）；所述底座（1）上开设有供容器瓶放入的嵌入槽（13），所述嵌入槽（13）的槽壁上开设有若干放置槽（131），所述放置槽（131）一侧槽壁延伸出底座（1）上表面，各个所述放置槽（131）内均设有压缩弹簧（132），所述压缩弹簧（132）的一端固定在放置槽（131）的槽底，另一端延伸出放置槽（131）的槽口且在延伸出的一端设有与容器瓶外壁抵触的挤压块（133）。
7.根据权利要求6所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征是：当所述挤压块（133）位于放置槽（131）内时，所述底座（1）上设有环形的封闭各个放置槽（131）槽口的且与嵌入槽（13）的槽壁抵触的插入板（134）。
8.根据权利要求7所述的一种PP或PE薄膜印刷油墨用水性丙烯酸树脂的制备方法，其特征是：所述放置槽（131）的数量设为三个且均匀设置在嵌入槽（13）上，所述插入板（134）上开设有分别供三个放置槽（131）内挤压块（133）移出放置槽（131）的第一开口（135）、第二开口（1136）、第三开口（137），所述第一开口（135）宽度、高度的尺寸为挤压块（133）的宽度和高度尺寸，所述第二开口（1136）、第三开口（137）的宽度、高度的尺寸在第一开口（135）的尺寸上以公差为一个挤压块（133）的宽度和高度尺寸呈等差数列开设。
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