CN110922815B - 一种金属包装罐内涂水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属包装罐内涂水性涂料及其制备方法，所述水性涂料包括聚烯烃乳液、催化剂、乙二醇单丁醚、正丁醇、基材润湿剂和去离子水，作为优选方案，还可以包括糊精；其制备方法，包括以下步骤：S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，搅拌均匀，得到混合物；S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌，得到初成品；S3、将步骤S2得到的初成品过滤，即得，本发明的综合性能良好，涂膜具有较好的附着力和耐腐蚀性，柔韧性好，可以满足不同形状的加工需求，同时，不含双酚，安全性极高，为食品安全提供了保障，同时也满足了国际市场对食品包装涂料不含双酚的要求。

Description

一种金属包装罐内涂水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于食品金属包装内涂料技术领域，具体涉及一种金属包装罐内涂水性涂料及其制备方法。

背景技术

食品金属容器被称作为“特殊的食品添加剂”，是现代食品工业的最后一道工序，是食品不可分割的一部分，食品金属容器安全是食品安全的重要组成部。近年来，由包装引起的食品安全事故层出不穷，由此，行业内外开始关注食品金属容器的安全性问题。

金属容器材料因具有优良的力学性能和保护性能，外表美观，加工性能好，循环使用等众多优势，而被广泛使用。然而，它的缺点也是显而易见的，如化学稳定性差，易腐蚀，耐酸碱能力较弱，特别是易受酸性食品腐蚀以致金属离子析出而影响食品质量，故一般均需内涂层来保护。金属包装内涂料的安全性是目前国内外涂料界研究开发的热点之一。

CN102408814A公开了一种金属罐头内壁用涂料的制备方法，该方法的制备步骤如下：将100质量份苯酚、40-45质量份甲醛、5质量份氨水、10质量份三乙基铝和30-40质量份丁醇加热至沸腾1h，与70℃下真空脱水，然后将200质量份的环氧树脂加入其中进行搅拌均匀，该发明对金属罐头内表面进行涂饰处理，且不与食品发生反应，还能保持食品的色香味不变。但是涂料含有游离甲醛或游离酚等有害物质，不适合作为食品金属包装内涂料使用。

CN106433391A公开了一种用于食品包装的易拉罐内壁涂料，按其重量份计由如下原料配制而成：水性环氧树酯50-60份、聚乙二醇10-13份、山梨醇酯1-3份、三苯基磷0.1-0.3份、水性聚酰胺0.3-0.5份、磷酸溶液20-25份、去离子水6-10份。该涂料具有极强的耐高温性，成膜光泽度好，流平性好，涂料附着力强，不易脱落，具有很好的柔韧性，适用于饮料及罐头包装。但是，该涂料中仍含有有害物质苯，长期使用给人们的身体健康带来了安全隐患。

CN108822698A公开了一种无双酚A的食品包装内喷涂料，其包括以下重量百分比的组分：聚酯树脂53.8-56.6％；酚醛树脂6.6-10.8％；氨基树脂4.3-6.6％；溶剂16.2-18.9％；助剂2.2-3.8％；颜料7.5-12.7％。该发明的内喷涂料采用聚酯树脂替代了原先的环氧树脂的使用，但是由于酚醛树脂及氨基树脂自身结构，均存在游离甲醛或游离酚的迁移，仍然存在安全风险隐患。

目前，金属包装罐内涂料均以常规的环氧、丙烯酸、聚酯体系为主，其常用固化剂为酚醛树脂或氨基树脂，上述产品在固化交联后，由于酚醛树脂及氨基树脂自身结构，均存在游离甲醛或游离酚的迁移，造成潜在的食品安全问题，且无法满足国家市场不含双酚A的要求。

因此，亟需一种高度安全的金属包装罐内涂水性涂料。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种金属包装罐内涂水性涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种金属包装罐内涂水性涂料，包括聚烯烃乳液、催化剂、乙二醇单丁醚、正丁醇、基材润湿剂和去离子水。

优选地，所述聚烯烃乳液的固含量为40％，粒径为100-1000nm，软化点为110-128℃。

优选地，所述基材润湿剂为炔二醇乙氧基化合物。

优选地，所述的金属包装罐内涂水性涂料，包括以下重量百分比的组分：

进一步优选地，所述的金属包装罐内涂水性涂料，包括以下重量百分比的组分：

以上技术方案均能够实现本发明所述的技术效果，但在一些优选的实施方案中，所达到的技术效果优于其他方案。

例如：

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料中，聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材湿润剂的质量比为140-180：20-30：1；

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料，按重量百分比计还包括糊精0.5-1.2％；进一步优选为0.8-1.1％，最优选为1.0％。

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料中，聚烯烃乳液和糊精的质量比为46:1。

本发明还提供了上述金属包装罐内涂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，搅拌均匀，得到混合物；

S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌，得到初成品；

S3、将步骤S2得到的初成品过滤，即得。

优选地，步骤S3中所述的过滤为为过2-10μm滤袋。

本发明的有益效果为：

(1)本发明以不含双酚的聚烯烃乳液为基础，通过乙二醇单丁醚、催化剂、正丁醇和基材润湿剂等不同组分的复配，提供了一种金属包装罐内涂水性涂料，该水性涂料的综合性能良好，涂膜具有较好的附着力和耐腐蚀性，柔韧性好，可以满足不同形状的加工需求，同时，不含双酚，安全性极高，为食品安全提供了保障，同时也满足了国际市场对食品包装涂料不含双酚的要求。

(2)同时，本发明意外的发现，糊精可以提高水性涂料的附着力和抗冲击性，且当聚烯烃乳液和糊精的质量比为46:1时制备的水性涂料具有较佳的附着性和抗冲击性。

(3)本发明的制备方法简单，对设备要求不高，能耗低，适合大规模的工业化生产。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。

本发明实施例中采用的聚烯烃乳液为聚烯烃树脂水性分散体，购自日本三井化学，货号为：Chemiperarl W100，所述基材润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；如：美国气体化学Surfynol420、Surfynol 465，所述催化剂为：N,N,N,N-四(2-羟乙基)己二酰胺。

基础实施例

一种金属包装罐内涂水性涂料，包括以下重量百分比的组分：

其中，所述聚烯烃乳液的固含量为40％，粒径为100-1000nm，软化点为110-128℃。

进一步优选地，所述的金属包装罐内涂水性涂料，包括以下重量百分比的组分：

以上技术方案均能够实现本发明所述的技术效果，但在一些优选的实施方案中，所达到的技术效果优于其他方案。

例如：

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料中，聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材湿润剂的质量比为140-180：20-30：1；

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料，按重量百分比计还包括糊精0.5-1.2％。

在一些优选的实施方案中，所述的金属包装罐内涂水性涂料中，聚烯烃乳液和糊精的质量比为46:1。

本发明还提供了上述金属包装罐内涂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，搅拌均匀，得到混合物；

S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌，得到初成品；

S3、将步骤S2得到的初成品经2-10μm滤袋过滤，即得。

实施例1-5的原料和含量如表1所示，其中“-”表示不存在。

表1实施例1-7的原料和含量

上述金属包装罐内涂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，在室温环境(15-28℃)下，以1000rpm的转速搅拌20min，得到混合物；

S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌20min，得到初成品；

S3、将步骤S2得到的初成品经2μm滤袋过滤，即得。

实施例8-11的原料和含量如表2所示，其中“-”表示不存在。

表2实施例8-11的原料和含量

上述金属包装罐内涂水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，在室温环境(15-28℃)下，以1000rpm的转速搅拌20min，得到混合物；

S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌20min，得到初成品；

S3、将步骤S2得到的初成品经10μm滤袋过滤，即得。

对比例1

本对比例与实施例8的区别在于，所述基材润湿剂为阴离子型表面活性剂。

对比例2

本对比例与实施例8的区别在于，所述聚烯烃乳液的粒径为3μm。

对比例3

本对比例与实施例8的区别在于，制备过程中，步骤S3中初成品经1μm滤袋过滤。

对比例4

本对比例与实施例8的区别在于，制备过程中，步骤S3中初成品经15μ滤袋过滤。

金属包装罐内涂水性涂料的性能测试

涂层的制备

按上述实施例的涂料用14#线棒涂覆到马口铁基材上，200℃烘烤3min，固化完全，干膜重3-5gsm(克每平方米)，膜厚度约为3-5μm。经测试，涂料剂成膜性能如下表3和4所示。

表3

注：“-”表示未检出。

表4

注：“-”表示未检出。

表5

检测项目	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
					薄膜外观	平整光亮	平整光亮	平整光亮	平整光亮
铅笔硬度	1H	2H	2H	2H
					冲击强度kg·cm	35	46	45	48
耐高温杀菌(30min@121℃，pH＝7)	发白	发白	发白	发白
					附着力	2级	3级	2级	2级
抗性30min@121℃
					-柠檬酸溶液(2％)	发白、脱落	发白、脱落	发白、不脱落	发白、不脱落
-醋酸溶液(3％)	发白、脱落	发白、脱落	发白、不脱落	发白、不脱落
					-醋酸溶液(5％)	发白、起泡	发白、起泡	发白、不起泡	发白、不起泡
抗L(行标)
					-抗硫(0.1％Na<sub>2</sub>S)	不发白	发白	发白	发白
-3％NaCl	发白	发白	不发白	不发白
					-表面状况	有气泡、鱼眼	有气泡、鱼眼	有气泡、鱼眼	有气泡、鱼眼
苯酚含量ng/L	-	-	-	-
					甲醛含量ng/L	-	-	-	-

注：“-”表示未检出。

由上述表3-5可知，本发明的金属包装罐内涂水性涂料不含双酚A，高度安全，为食品安全提供了保障，也满足了国际市场对食品包装涂料不含双酚的要求，同时，本发明的金属包装罐内涂水性涂料综合性能较好，具有较好的附着力、耐腐蚀性和柔韧性好，可以满足不同形状的加工需求。

同时，由实施例5-8和实施例11可知，糊精可以提高水性涂料的附着力和抗冲击性，且当聚烯烃乳液和糊精的质量比为46:1时，本发明具有较佳的附着性和抗冲击性；由实施例8-10可知，当聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材湿润剂的质量比为140-180：20-30：1时，金属包装罐内涂水性涂料具有较好的柔韧性和抗腐蚀性能。

以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种金属包装罐内涂水性涂料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

所述聚烯烃乳液的固含量为40％，粒径为100-1000nm，软化点为110-128℃；

所述基材润湿剂为炔二醇乙氧基化合物；

所述催化剂为N,N,N,N-四(2-羟乙基)己二酰胺；

所述聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材湿润剂的质量比为140-180：20-30：1且所述聚烯烃乳液和糊精的质量比为46:1。

2.一种根据权利要求1所述的金属包装罐内涂水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将聚烯烃乳液、乙二醇单丁醚和基材润湿剂混合，搅拌均匀，得到混合物；

S2、向步骤S1得到的混合物中加入催化剂、正丁醇、糊精和去离子水，继续搅拌，得到初成品；

S3、将步骤S2得到的初成品过滤，即得。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述的过滤为过2-10μm滤袋。