CN110804351A - 环保型水性pvc薄膜底涂剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于PVC薄膜底面处理技术领域，公开了一种环保型水性PVC薄膜底涂剂及其制备方法和应用，按照重量份数计，所述底涂剂主要由如下组分组成：水性改性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、填料、pH调节剂、去离子水；水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按6:1‑2:1的重量分数比混合而成，本发明中的环保型水性PVC薄膜底涂剂具有很好的耐热压性能，既能满足热压工艺又能满足吸塑工艺。

Description

环保型水性PVC薄膜底涂剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于PVC薄膜底面处理技术领域，尤其涉及一种环保型水性PVC薄膜底涂剂及其制备方法和应用。
背景技术
PVC薄膜主要成分为聚氯乙烯，另外加入其它成分增强其耐热性、韧性、延展性等。薄膜表面是油墨涂层或者透明PVC薄膜，最下层是PVC薄膜底涂剂。PVC材料深受广大消费者喜爱，是一种被广泛应用的合成材料。在建材行业中，因PVC具有独特的防雨、抗静电、耐火、易成型等性能，亦被人们所青睐。
PVC薄膜底涂剂是一种液态的PVC薄膜底面处理剂。这种底涂剂通过辊涂或者印刷等工艺涂覆在PVC薄膜底面。由于在PVC薄膜生产过程中，另外添加的助剂中含有润滑剂、增塑剂等成分，对PVC薄膜在其他家居或包装等基材上的吸塑粘接力产生负面影响。因此，这种PVC薄膜底涂剂显得尤为重要。其为PVC薄膜与其他材料间提供了一座桥梁，将两者紧紧的粘合在一起。
PVC薄膜底涂剂作为PVC薄膜应用的关键产品，很显然的，必须采用专用的底涂剂才能满足其需求。其必须满足的两点性能：1）PVC薄膜复合加工热压中，不会对热压程序产生负面影响，如底涂层脱落、底涂层将高温辊和PVC薄膜粘合在一起（粘辊）等；2）PVC薄膜成品和其他材料间的粘合，底涂剂能够提供桥梁作用，将薄膜及其他材料通过吸塑等工艺牢牢的粘合在一起。传统的底涂剂都是溶剂型底涂剂，其中所使用的甲苯、二甲苯等有机溶剂不仅污染环境，而且对底涂剂生产人员、PVC热压操作人员身体健康造成了危害。
近年来，随着社会的发展以及人们物质需求持续增长，PVC薄膜使用量也逐年增大。这对无苯型、醇酯型以及水性PVC薄膜底涂剂的发展提出了更高的要求。水性PVC薄膜底涂剂，是以水、水性乳液、水性助剂等成分制备而成的环保型液体底涂剂。其不仅减少了VOC排放，而且具有不燃不爆、无毒、无刺激味、无腐蚀、操作简便、涂后附着力佳等优点。而现有的水性PVC薄膜底涂剂存在着热压中涂层脱落、粘辊以及吸塑工艺中吸塑粘接力差的缺陷。因此开发出一种既能满足热压工艺又能满足吸塑工艺的水性底涂剂是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的之一在于提供了一种环保型水性PVC薄膜底涂剂，该底涂剂具有很好的耐热压性能，既能满足热压工艺又能满足吸塑工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种环保型水性PVC薄膜底涂剂，按照重量份数计，所述底涂剂主要由如下组分组成：
水性改性聚氨酯乳液 5-40
水性丙烯酸乳液 5-40
润湿剂 0.1-0.3
流平剂 0.1-0.5
消泡剂 0.1-0.3
增稠剂 0.5-1.0
填料 2-20
pH调节剂 0.1-0.5
去离子水 5-65；
所述水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按6:1-2:1的重量分数比混合而成。
作为优选，所述水性改性聚氨酯乳液的重量份数为20-38；
和/或，所述水性丙烯酸乳液的重量份数为10-33。
作为优选，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的固含量为44%-46%，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的pH值为7-8，所述环氧改性水性聚氨酯乳液中环氧改性水性聚氨酯的粒径为110nm；
和/或，所述硅改性水性聚氨酯的固含量为39%-41%，所述硅改性水性聚氨酯的pH值为7-8，所述硅改性水性聚氨酯乳液中硅改性水性聚氨酯的粒径为70nm。
作为优选，所述水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度为55-110℃，所述水性丙烯酸乳液的分子量为10万-30万。
作为优选，所述润湿剂为Tego wet 500、Tego Twin 4100、BYK3400和BYK345中的一种或几种按照任意比例的组合。
作为优选，所述流平剂为BYK301、BYK306和BYK307中的一种或几种按照任意比例的组合。
作为优选，所述消泡剂为Tego Foamex 825或Tego Foamex 810或两者按照任意比的组合。
作为优选，所述增稠剂为Rheolate 299或Rheovis PU1190或两者按照任意比的组合。
作为优选，所述填料为轻质碳酸钙、钠基蒙脱土、膨润土和超细氧化铝粉中的一种或任意两种按照任意比的组合。
作为优选，所述pH调节剂为25%浓度的氨水溶液。
其中，环氧树脂具有优异的热稳定性，在与聚氨酯反应中其多羟基官能团可以直接引入主链，使聚氨酯成为部分网络结构，提高聚氨酯的耐热性；
Si-O化学键键能达到451.4kj/mol，在聚氨酯中引入Si-O键对聚氨酯主体耐热性能有较大提升；
由于该水性丙烯酸树脂引入丙烯氰，对粘接力有较大提升，提高了吸塑粘接力效果。
本申请的另一目的是提供一种环保型水性PVC薄膜底涂剂的制备方法，该制备方法操作简单，常温常压，无化学反应属于物理机械搅拌，环保无污染，制备出的底涂剂耐热压性能以及吸塑性能优异。
具体技术方案为：
一种环保型水性PVC薄膜底涂剂的制备方法，包括如下具体步骤：
1）将环氧改性水性聚氨酯乳液加入到分散罐中，在转速500r/min条件下，边搅拌边加入硅改性水性聚氨酯乳液，分散20min，搅拌均匀，得到改性水性聚氨酯乳液。
2）向步骤1）得到的改性水性聚氨酯乳液中加入填料，在转速2000r/min的条件下，分散20min，并搅拌均匀，得到混合溶液M。
3）向步骤2）得到的混合溶液M中同时加入水性丙烯酸乳液和消泡剂，在转数500r/min条件下，分散10min，得到混合溶液N。
4）向步骤3）得到的混合溶液N中依次加入润湿剂、流平剂、增稠剂和pH调节剂，在转数500r/min条件下，分散15min，得到溶液L。
5）向步骤4）得到的溶液L中加入去离子水，在500r/min条件下分散5min，然后调节粘度，使粘度达到zhan杯-2#，25℃：45-60秒，得到水性PVC薄膜底涂剂。
本发明的另一目的是提供了一种环保型水性PVC薄膜底涂剂的应用，该应用方法简单，解决了PVC薄膜在家居或包装等基材上的吸塑粘接力差等缺陷，有助于，PVC薄膜与其它材料的粘合。
具体技术方案为：
一种环保型水性PVC薄膜底涂剂的应用，所述环保型水性PVC薄膜底涂剂用于PVC薄膜底面的处理，利用辊涂或印刷的方式涂布在PVC薄膜底面，经60℃烘箱20S烘烤并放置2h后，得到既满足热压工艺，又满足吸塑工艺的PVC薄膜底涂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的环保型水性PVC薄膜底涂剂，采用水性产品，使得制备得到的环保型水性PVC薄膜底涂剂减少了VOC排放，具有不燃、不爆、无毒、无刺激味、无腐蚀、操作简便、涂层附着力优异、有益于底涂剂生产人员和PVC热压操作人员；引入水性改性聚氨酯乳液，提高了普通水性PVC薄膜底涂剂的耐热压性能，同时，又引入了水性丙烯酸乳液，实现了环保型水性PVC薄膜底涂剂热压工艺及吸塑工艺的整体优异性能；
2、本发明提供的环保型水性PVC薄膜底涂剂的制备方法，操作简单，制备过程中对操作人员身体无害，制备出来的底涂剂耐热压性能好；
3、本发明提供的环保型水性PVC薄膜底涂剂的应用，应用方法简单，有效解决了PVC薄膜在家居或包装等基材上的吸塑粘接力差等缺陷，有助于，PVC薄膜与其它材料的粘合。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
环保型水性PVC薄膜底涂剂的组成组分及各组分含量如下：
水性改性聚氨酯乳液23g，水性丙烯酸乳液23g，润湿剂0.2g，流平剂0.3g，消泡剂0.2g，增稠剂 0.8g，填料11g，pH调节剂0.3g，去离子水35g。
其中，水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按6:1的重量分数比混合而成。
环保型水性PVC薄膜底涂剂的制备方法，包括如下具体步骤：
1）将环氧改性水性聚氨酯乳液加入到分散罐中，在转速500r/min条件下，边搅拌边加入硅改性水性聚氨酯乳液，分散20min，搅拌均匀，得到改性水性聚氨酯乳液。
2）向步骤1）得到的改性水性聚氨酯乳液中加入填料，在转速2000r/min的条件下，分散20min，并搅拌均匀，得到混合溶液M。
3）向步骤2）得到的混合溶液M中同时加入水性丙烯酸乳液和消泡剂，在转数500r/min条件下，分散10min，得到混合溶液N。
4）向步骤3）得到的混合溶液N中依次加入润湿剂、流平剂、增稠剂和pH调节剂，在转数500r/min条件下，分散15min，得到溶液L。
5）向步骤4）得到的溶液L中加入去离子水，在500r/min条件下分散5min，然后调节粘度，使粘度达到zhan杯-2#，25℃：45-60秒，得到水性PVC薄膜底涂剂。
其中，环氧改性水性聚氨酯乳液的固含量为44%-46%，pH值为7-8，环氧改性水性聚氨酯乳液中环氧改性水性聚氨酯的粒径为110nm。
硅改性水性聚氨酯乳液的固含量为39%-41%，pH值为7-8，硅改性水性聚氨酯乳液中硅改性水性聚氨酯的粒径为70nm。
水性丙烯酸乳液的玻璃化转变温度为55-110℃，所述水性丙烯酸乳液的分子量为10万-30万。
实施例2
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
环保型水性PVC薄膜底涂剂的组成组分及各组分含量如下：
水性改性聚氨酯乳液5g，水性丙烯酸乳液5g，润湿剂0.1g，流平剂0.1g，消泡剂0.1g，增稠剂0.5g，填料2g，pH调节剂0.1g，去离子水5g。
实施例3
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
环保型水性PVC薄膜底涂剂的组成组分及各组分含量如下：
水性改性聚氨酯乳液40g，水性丙烯酸乳液40g，润湿剂0.3g，流平剂0.5g，消泡剂0.3g，增稠剂1.0g，填料20g，pH调节剂0.5g，去离子水65g。
实施例4
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按4:1的重量分数比混合而成。
实施例5
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按2:1的重量分数比混合而成。
对比例1
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
水性改性聚氨酯乳液为氟改性水性聚氨酯乳液。
对比例2
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
水性改性聚氨酯乳液为环氧改性水性聚氨酯乳液。
对比例3
本实施例与实施例1相同的特征不再赘述，本实施例与实施例1不同的特征在于：
水性改性聚氨酯乳液为硅改性水性聚氨酯乳液。
对比例4
环保型水性PVC薄膜底涂剂的组成组分及各组分含量如下：
水性聚氨酯乳液23g，水性丙烯酸乳液23g，润湿剂0.2g，流平剂0.3g，消泡剂0.2g，增稠剂 0.8g，填料11g，pH调节剂0.3g，去离子水35g。
其中，水性聚氨酯乳液是从市面购买得到。
对比例5
环保型水性PVC薄膜底涂剂的组成组分及各组分含量如下：
水性改性聚氨酯乳液23g，润湿剂0.2g，流平剂0.3g，消泡剂0.2g，增稠剂 0.8g，填料11g，pH调节剂0.3g，去离子水35g。
在上述实施例1-5和对比例1-5中：
润湿剂为Tego wet 500、Tego Twin 4100、BYK3400和BYK345中的一种或几种按照任意比例的组合；
流平剂为BYK301、BYK306和BYK307中的一种或几种按照任意比例的组合；
消泡剂为Tego Foamex 825或Tego Foamex 810或两者按照任意比的组合；
增稠剂为Rheolate 299或Rheovis PU1190或两者按照任意比的组合。
填料为轻质碳酸钙、钠基蒙脱土、膨润土和超细氧化铝粉中的一种或任意两种按照任意比的组合；
pH调节剂为25%浓度的氨水溶液，经过多次试验上述助剂一一进行了选择性适用，上述每种助剂选择其中的任意一种，或者几种组合，对本发明的技术效果影响不大，由于篇幅限制，不在此展开。
性能验证试验一
将实施例1-5和对比例1-4制得的水性底涂剂分别涂布在4cm*8cm、27丝的PVC薄膜上，待完全干燥后，保持镜面辊170±2℃，将涂层贴在镜面辊上做压力热贴测试，压力保持0.5-0.7kg 0.5s后泄压，然后待10s结束，将PVC薄膜从镜面辊上拉离。观测镜面辊上残留结果，并做对比。
其中，级别判定如表一所示；
各实施例及各对比例的残留试验结果如表二所示。
级别0 完全镜面效果，无任何涂层残留
级别1 涂层部分残留无PVC薄膜粘合辊的现象，残留面积10%
级别2 涂层部分残留或和热辊粘合一起，残留面积10%-50%，粘合面积0-50%
级别3 涂层部分残留或和热辊粘合一起，残留面积50-80%，粘合面积50-80%
级别4 涂层完全将PVC薄膜和热辊粘合在一起或涂层完全脱落在热辊表面，残留面积80-100%，粘合面积80-100%
表一
实施例1-5 对比例1-3 对比例4
镜面辊上涂层残留状况（级别0-4） 0 3 4
表二
性能验证试验二
吸塑测试
将27丝空白PVC薄膜切成20cm*28大小，将实施例1和对照实施例5分别涂布均匀后，彻底干燥，经热贴工艺完毕，用于打磨完毕的基材（密度板）做吸塑工艺测试。使用拉力机对吸塑粘接力进行测试。
测试结果如表三
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表三
从上述性能验证试验一中可以明显看出，本发明采用的复配的水性改性聚氨酯乳液能够提高水性PVC薄膜底涂剂的耐热压性能；从性能验证试验二中可以看出，本发明通过添加水性丙烯酸乳液，能够提高水性PVC薄膜底涂剂热压工艺及吸塑工艺的整体优异性能。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，按照重量份数计，所述底涂剂主要由如下组分组成：
水性改性聚氨酯乳液 5-40
水性丙烯酸乳液 5-40
润湿剂 0.1-0.3
流平剂 0.1-0.5
消泡剂 0.1-0.3
增稠剂 0.5-1.0
填料 2-20
pH调节剂 0.1-0.5
去离子水 5-65；
所述水性改性聚氨酯乳液由环氧改性水性聚氨酯乳液和硅改性水性聚氨酯乳液按6:1-2:1的重量分数比混合而成。
2.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的固含量为44%-46%，所述环氧改性水性聚氨酯乳液的pH值为7-8，所述环氧改性水性聚氨酯乳液中环氧改性水性聚氨酯的粒径为110nm；
和/或，所述硅改性水性聚氨酯乳液的固含量为39%-41%，所述硅改性水性聚氨酯乳液的pH值为7-8，所述硅改性水性聚氨酯乳液中硅改性水性聚氨酯的粒径为70nm。
3.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述润湿剂为Tegowet 500、Tego Twin 4100、BYK3400和BYK345中的一种或几种按照任意比例的组合。
4.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述流平剂为BYK301、BYK306和BYK307中的一种或几种按照任意比例的组合。
5.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述消泡剂为TegoFoamex 825或Tego Foamex 810或两者按照任意比的组合。
6.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述增稠剂为Rheolate 299或Rheovis PU1190或两者按照任意比的组合。
7.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述填料为轻质碳酸钙、钠基蒙脱土、膨润土和超细氧化铝粉中的一种或任意两种按照任意比的组合。
8.根据权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂，其特征在于，所述pH调节剂为25%浓度的氨水溶液。
9.一种如权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
将环氧改性水性聚氨酯乳液加入到分散罐中，在转速500r/min条件下，边搅拌边加入硅改性水性聚氨酯乳液，分散20min，搅拌均匀，得到改性水性聚氨酯乳液；
向步骤1）得到的改性水性聚氨酯乳液中加入填料，在转速2000r/min的条件下，分散20min，并搅拌均匀，得到混合溶液M；
向步骤2）得到的混合溶液M中同时加入水性丙烯酸乳液和消泡剂，在转数500r/min条件下，分散10min，得到混合溶液N；
向步骤3）得到的混合溶液N中依次加入润湿剂、流平剂、增稠剂和pH调节剂，在转数500r/min条件下，分散15min，得到溶液L；
向步骤4）得到的溶液L中加入去离子水，在500r/min条件下分散5min，然后调节粘度，使粘度达到zhan杯-2#，25℃：45-60秒，得到水性PVC薄膜底涂剂。
10.一种如权利要求1所述的环保型水性PVC薄膜底涂剂的应用，其特征在于，所述环保型水性PVC薄膜底涂剂用于PVC薄膜底面的处理，利用辊涂或印刷的方式涂布在PVC薄膜底面，经60℃烘箱20S烘烤并放置2h后，得到既满足热压工艺，又满足吸塑工艺的PVC薄膜底涂。
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