CN111087512A - 一种用于pet薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法，所述乳液由如下质量配比的原料制成：阳离子乳化剂0.34％～0.7％、非离子乳化剂0.18％～0.4％、丙烯酸酯类单体14.6％～23％、甲基丙烯酸酯类单体3.7％～6.7％、苯乙烯单体6.8％～12.2％、功能性单体0.7％～2.78％、羟基丙烯酸酯类单体0.35％～1％、引发剂0.02％～0.03％、pH调节剂0.29％～1.17％，本发明通过采用阳离子树脂作为连接料，在树脂合成的过程中添加羟基单体、季铵盐单体和季铵盐乳化剂制备的丙烯酸乳液，用该乳液制备的涂料用于PET预涂膜领域，可提高树脂的干燥速度和对PET薄膜的附着力。

Description

一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜预涂膜技术领域，具体为一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法。
背景技术
PET薄膜是一种性能比较全面的包装薄膜。其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性；防潮性中等，在低温下透湿率下降。PET薄膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多；且挺力好，尺寸稳定，适于印刷、纸袋等二次加工。
为了提高PET薄膜的表面性能，以改善印刷的适应性，通常采用电晕处理的方法来提高薄膜的表面张力。但是，电晕法存在时效性等问题，特别是在高温、高湿的环境里，电晕处理后的薄膜张力很容易衰减，使得PET薄膜的色牢度和耐水性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法，以解决上述背景技术中为了提高PET薄膜的表面性能，以改善印刷的适应性，通常采用电晕处理的方法来提高薄膜的表面张力。但是，电晕法存在时效性等问题，特别是在高温、高湿的环境里，电晕处理后的薄膜张力很容易衰减，使得PET薄膜的色牢度和耐水性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法，所述乳液由如下质量配比的原料制成：
阳离子乳化剂0.34％～0.7％、非离子乳化剂0.18％～0.4％、丙烯酸酯类单体14.6％～23％、甲基丙烯酸酯类单体3.7％～6.7％、苯乙烯单体 6.8％～12.2％、功能性单体0.7％～2.78％、羟基丙烯酸酯类单体0.35％～ 1％、引发剂0.02％～0.03％、pH调节剂0.29％～1.17％，余量为水。
所述乳液由如下质量配比的原料制成：
阳离子乳化剂1.68％，丙烯酸酯类单体26.16％，甲基丙烯酸酯类单体 6.54％，功能性单体2.61，引发剂0.23％，pH调节剂1.09％，余量为水。
所述阳离子乳化剂为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基氯化铵其中的一种或两种以上任意组合，优选十六烷基三甲基氯化铵。
所述丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯其中的一种或两种以上任意组合，优选丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯的组合。
所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸异辛酯其中的一种或两种以上任意组合，优选甲基丙烯酸甲酯。
所述功能性单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵其中的一种或两种以上任意组合，优选甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
所述羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯其中的一种或两种以上任意组合，优选甲基丙烯酸羟乙酯。
所述引发剂为高氯酸、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐其中的一种或两种以上任意组合，优选偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二异丁脒盐酸盐。
所述pH调节剂为乙酸、磷酸、盐酸和柠檬酸其中的一种或其中以上任意组合，优选乙酸。
一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液的制备方法，包括如下步骤：
S1、将配方量的30％阳离子乳化剂和部分去离子水混合，并搅拌均匀，搅拌结束后水浴升温至50℃，再加入配方量的5％丙烯酸类单体、甲基丙烯酸类单体、苯乙烯单体、羟基丙烯酸酯类单体和功能性单体以及配方量的10％引发剂加入反应釜内，升至70℃，保温20-40min。
S2、将剩余丙烯酸类单体、甲基丙烯酸类单体、功能性单体、阳离子乳化剂、引发剂和水制成预乳液，于3-4h内缓慢匀速滴加至釜内，滴加完毕后保温40-60min，最终降温至40℃，取滤液即得PET薄膜涂层材料用丙烯酸乳液。
本发明提供了一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液及其制备方法，具备以下有益效果：
(1)本发明制备的丙烯酸乳液由半连续种子乳液聚合制备而成，外观呈半透明泛蓝光，pH值为5±0.5，固含量为35±5％，乳液粒径为50-100nm。
(2)本发明通过采用阳离子树脂作为连接料，在树脂合成的过程中添加羟基单体、季铵盐单体和季铵盐乳化剂制备的丙烯酸乳液，用该乳液制备的涂料用于PET预涂膜领域，可提高树脂的干燥速度和对PET薄膜的附着力，帮助墨水或染料吸附固定，从而达到避免墨水渗化、混色的目的，在后期薄膜的数码打印中可提高印刷内容的清晰度、耐水性、色牢度及粘色牢度，提高展色性、降低颜料的相互渗化。
附图说明
图1为本发明所用到的十六烷基三甲基氯化铵结构式。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.4375g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、1.9g丙烯酸丁酯、1.9g丙烯酸异辛酯、3.2g苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至70℃，将余下1.75g 十六烷基三甲基氯化铵、1.75g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、36.1g 丙烯酸丁酯、36.1g丙烯酸异辛酯、60.8g苯乙烯、5.25g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2.196g乙酸、95g水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后70℃保温1h，保温结束后将0.25g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐 (AIBI)溶于20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、 0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
实施例2
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.4375g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、1.75g丙烯酸丁酯、1.75g丙烯酸异辛酯、3.5g苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至75℃，将余下1.75g 十六烷基三甲基氯化铵、1.75g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、33.25g 丙烯酸丁酯、33.25g丙烯酸异辛酯、66.5g苯乙烯、7.61g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、95g水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA) 溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后75℃保温1h，保温结束后将0.25g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)溶于20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、 0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
实施例3
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.3125g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、1.75g丙烯酸丁酯、1.75g丙烯酸异辛酯、3.5g苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至70℃，将余下1.75g 十六烷基三甲基氯化铵、1g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、31.45g 丙烯酸丁酯、31.45g丙烯酸异辛酯、3.6g甲基丙烯酸羟乙酯、66.5g苯乙烯、 7.61g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、95g水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后70℃保温1h，保温结束后将0.25g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、 0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
实施例4
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.4375g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸丁酯、2g丙烯酸异辛酯、3g 苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至75℃，将余下1.75g十六烷基三甲基氯化铵、1.75g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、38g丙烯酸丁酯、 38g丙烯酸异辛酯、57g苯乙烯、7.61g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、95g 水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后75℃保温1h，保温结束后温度降至70℃，将0.25g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于 20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、 0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
实施例5
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.3125g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸丁酯、2g丙烯酸异辛酯、3g 苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至75℃，将余下1.75g十六烷基三甲基氯化铵、1g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、36.2g丙烯酸丁酯、 38g丙烯酸异辛酯、1.8g甲基丙烯酸羟乙酯、57g苯乙烯、5.25g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、2.196g乙酸、95g水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后75℃保温1h，保温结束后温度降至70℃，将0.25g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
实施例6
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，加入0.875g 十六烷基三甲基氯化铵、0.4375g非离子乳化剂、0.12g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)、1.75g甲基丙烯酸甲酯、1.5g丙烯酸丁酯、1.75g丙烯酸异辛酯、3.75g苯乙烯和155g去离子水。搅拌并水浴升温至70℃，将余下1.75g 十六烷基三甲基氯化铵、1.75g非离子乳化剂、33.25g甲基丙烯酸甲酯、28.5g 丙烯酸丁酯、33.25g丙烯酸异辛酯、71.25g苯乙烯、7.61g甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、95g水配置成预乳液，将0.875g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐(AIBI)溶于60g去离子水中，两者一并于3h内缓慢匀速滴加至釜内。滴加结束后70℃保温1h，保温结束后将0.25g偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐 (AIBI)溶于20g水中，于0.5h滴加至釜内后引发未反应单体，再保温0.5h。结束后降温至40℃以下，过滤得阳离子丙烯酸乳液。
取所得阳离子丙烯酸乳液95g于调漆罐中，加入0.2g消泡剂BYK-024、 0.2g润湿剂Tego245、0.2g流平剂BYK-346、0.1g碱调节剂Amp-95、0.3g附着力促进剂ACP-16W、0.2g增稠剂PU-30、3.8g去离子水，500r/Min分散20 分钟，过滤即得到PET涂层材料。
对实施例1-6制备的丙烯酸乳液机进行性能检测，得到的结果如下表所示：
Figure RE-GDA0002423205400000071
Figure RE-GDA0002423205400000081
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于，所述乳液由如下质量配比的原料制成：
阳离子乳化剂0.34％～0.7％、非离子乳化剂0.18％～0.4％、丙烯酸酯类单体14.6％～23％、甲基丙烯酸酯类单体3.7％～6.7％、苯乙烯单体6.8％～12.2％、功能性单体0.7％～2.78％、羟基丙烯酸酯类单体0.35％～1％、引发剂0.02％～0.03％、pH调节剂0.29％～1.17％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述乳液由如下质量配比的原料制成：
阳离子乳化剂1.68％，丙烯酸酯类单体26.16％，甲基丙烯酸酯类单体6.54％，功能性单体2.61，引发剂0.23％，pH调节剂1.09％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述阳离子乳化剂为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基氯化铵其中的一种或两种以上任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述丙烯酸类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯其中的一种或两种以上任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正辛酯和甲基丙烯酸异辛酯其中的一种或两种以上任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述功能性单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵其中的一种或两种以上任意组合。
7.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯其中的一种或两种以上任意组合。
8.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述引发剂为高氯酸、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丁基脒盐酸盐其中的一种或两种以上任意组合。
9.根据权利要求1所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液，其特征在于：所述pH调节剂为乙酸、磷酸、盐酸和柠檬酸其中的一种或其中以上任意组合。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种用于PET薄膜涂层材料的丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将配方量的30％阳离子乳化剂和部分去离子水混合，并搅拌均匀，搅拌结束后水浴升温至50℃，再加入配方量的5％丙烯酸类单体、甲基丙烯酸类单体、苯乙烯单体、羟基丙烯酸酯类单体和功能性单体以及配方量的10％引发剂加入反应釜内，升至70℃，保温20-40min。
S2、将剩余丙烯酸类单体、甲基丙烯酸类单体、功能性单体、阳离子乳化剂、引发剂和水制成预乳液，于3-4h内缓慢匀速滴加至釜内，滴加完毕后保温40-60min，最终降温至40℃，取滤液即得PET薄膜涂层材料用丙烯酸乳液。
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