CN111304961A - 无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料 - Google Patents

无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料，该无碳复写纸用微胶囊包括染料、溶剂油、乳化剂、壁材及固形份调整剂，其中，乳化剂为改性淀粉；通过上述方式，本申请能够降低成本、保护环境，且发色效果良好。

Description

无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料
技术领域
本申请涉及造纸技术领域，特别是涉及无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料。
背景技术
无碳复写纸(No Carbon Required，NCR)复写份数多、字迹清晰、使用方便、广泛应用于银行、税务、电信、保险等方面，一般是由二种或三种纸页组成。
无碳复写纸背面涂有微胶囊，本申请的发明人在长期的研发过程中，发现微胶囊的原料不够环保，且成本较高。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供无碳复写纸用微胶囊及其制备方法、无碳复写纸及其涂料，能够减少环境污染、降低成本，且发色效果良好。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种无碳复写纸用微胶囊，包括：染料、溶剂油、乳化剂、壁材及固形份调整剂；其中，乳化剂为改性淀粉。
其中，改性淀粉为磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉、马来酸酐酯化淀粉中的一种或多种。
其中，改性淀粉由木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种经改性得到。
其中，壁材为六甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体中的一种或多种。
其中，染料为无色染料，固形份调整剂为水，无色染料为2-6质量份、溶剂油为50-100质量份、乳化剂为3-8质量份、壁材为7-20质量份、水为30-100质量份。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种无碳复写纸用微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将2-6质量份的无色染料溶解在50-100质量份的溶剂油中，得到芯材；
将芯材和3-8质量份的改性淀粉与30-100质量份的水混合并搅拌，以进行乳化处理；
将乳化处理后得到的乳液与7-20质量份的壁材混合并搅拌得到混合物；
对混合物进行固化处理，得到微胶囊。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种无碳复写纸用涂料，包括：微胶囊、间隔剂及胶黏剂，微胶囊为上述任一微胶囊。
其中，间隔剂为小麦淀粉及改性小麦淀粉中的一种或多种；胶黏剂为涂布淀粉、丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇中的一种或多种。
其中，微胶囊为50-100质量份、间隔剂为20-80质量份、胶黏剂为5-25质量份。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种无碳复写纸，包括：原纸层和背涂层，其中，背涂层采用上述任一无碳复写纸用涂料涂布形成。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种无碳复写纸用微胶囊，包括：染料、溶剂油、乳化剂、壁材及固形份调整剂；其中，乳化剂为改性淀粉。本申请采用可再生的改性淀粉代替传统的不可再生的苯乙烯-马来酸酐盐等作为乳化剂，不仅可以减小污染、保护环境，还可以降低成本，且发色效果良好。
附图说明
图1是本发明无碳复写纸用微胶囊制备方法的一实施方式的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
在一实施方式中，提供一种无碳复写纸用微胶囊，该微胶囊可包括：染料、溶剂油、乳化剂、壁材以及固形份调整剂；其中，乳化剂可以为改性淀粉。
微胶囊是无碳复写纸的重要组成部分，在很大程度上左右着无碳复写纸的质量。微胶囊的制备方法通常为利用天然或合成的高分子成膜材料把分散均匀的固体颗粒、液体或气体包覆形成微小固体颗粒。其中包裹在微胶囊内部的物质称为芯材，微胶囊外部的包覆膜称为壁材。
本申请无碳复写纸用微胶囊的芯材为染料和溶剂油，染料溶解在溶剂油中。书写或打印时产生较大的压力，将微胶囊压破，使含有染料的溶剂油流出并被下层纸面上的涂层吸收，进而与显色剂接触，发生显色反应，从而达到复写的目的。
由于微胶囊为微小的固体颗粒，因此芯材也需要均匀分散才能进一步形成固体颗粒。溶解了染料的溶剂油通过使用乳化剂，使溶剂油均匀的在固形份调整剂中乳化成均匀分散的液体颗粒。
传统的乳化剂为聚苯乙烯马来酸酐盐、聚磺化乙烯丙烯酸盐等高分子材料，但由于传统乳化剂原材料基于石油化工，为不可再生资源，同时苯乙烯-马来酸酐等化工原料在加碱蒸煮过程中，会产生大量酸性粉尘，从而对环境造成较大的伤害，且相对生产成本较高。
本申请采用改性淀粉代替传统的乳化剂，改性淀粉属于可再生资源，不仅可以减小污染、保护环境，还可以降低成本，且制造出的微胶囊发色效果良好。
在一实施方式中，微胶囊可包括2-6质量份(例如，2质量份、4质量份、6质量份)的无色染料、50-100质量份(例如，50质量份、60质量份、80质量份、100质量份)的溶剂油、3-8质量份(例如，3质量份、6质量份、8质量份)的乳化剂、7-20质量份(例如，7质量份、10质量份、14质量份、17质量份、20质量份)的壁材以及30-100质量份(例如，30质量份、50质量份、70质量份、90质量份、100质量份)的固形份调整剂。其中，染料可以是无色染料，固形份调整剂可以是水。
具体地，改性淀粉可以磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉、马来酸酐酯化淀粉中的一种或多种，上述改性淀粉均为阴离子酯化改性淀粉。溶解了颜料的溶剂油在水中乳化的过程中，改性淀粉由于具有疏水的酯化基团，因此有助于溶剂油在水中均匀乳化。同时，由于改性淀粉具有阴离子性，因此乳化后的芯材也具备阴离子性。
微胶囊的壁材可以为六甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体中的一种或多种。上述壁材为阳离子性预聚体，在阴离子性乳化剂的作用下，会沉积在芯材表面并逐步固化成型，最终形成微胶囊。
具体地，改性淀粉可以由木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种经改性得到，上述淀粉均为自然界常见淀粉，不仅可再生无污染，且价格便宜。
基于此，本申请提供一种无碳复写纸用微胶囊的制备方法，请参阅图1，图1是本申请无碳复写纸用微胶囊制备方法的一实施方式的流程示意图，该方法包括：
步骤S101：将2-6质量份的无色染料溶解在50-100质量份的溶剂油中，得到芯材。
为了使无色染料能够充分溶解在溶剂油中，可以对溶剂油进行加热，并且一边搅拌一边加入无色颜料。
步骤S102：将芯材和3-8质量份的改性淀粉乳化剂与30-100质量份的水混合并搅拌，以进行乳化处理。
乳化剂可以是改性淀粉乳化剂，主要可为磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉、马来酸酐酯化淀粉等中的一种或多种，将芯材、乳化剂、水混合后在一定转速下进行乳化，获得一定粒径的乳液，粒径范围可以在2μm-7μm(例如，2μm、4μm、5μm、7μm)。
步骤S103：将乳化处理后得到的乳液与7-20质量份的壁材混合并搅拌得到混合物。
壁材可以是六甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体等其中的一种或多种，壁材在搅拌状态下缓慢加入到上述乳化好的乳液中，然后搅拌均匀得到混合物。
步骤S104：对混合物进行固化处理，得到微胶囊。
对搅拌均匀的混合物逐步升温到75℃-110℃(例如，75℃、85℃、95℃、110℃)，保温3-5h(例如，3h、4h、5h)后固化成型。为了便于微胶囊的保存，对最终固化成型的微胶囊乳液，可以将pH调整到8-10(例如，8、9、10)，从而有利于保存使用。
需要指出的是，通过本实施方式中的方法能够制备上述无碳复写纸用微胶囊实施方式中的微胶囊，关于微胶囊的其它相关内容，与上述实施方式相同，此处不再赘述。
本申请还提供一种无碳复写纸用涂料，在一实施方式中无碳复写纸用涂料可包括50-100质量份(例如，50质量份、60质量份、80质量份、100质量份)的微胶囊、20-80质量份(例如，20质量份、40质量份、60质量份、80质量份)的间隔剂以及5-25质量份(例如，5质量份、10质量份、20质量份、25质量份)的胶黏剂。有关无碳复写纸用微胶囊的相关内容详细说明请参见上面的说明，在此不做赘述。
具体地，间隔剂可为小麦淀粉及改性小麦淀粉中的一种或多种；胶黏剂可为涂布淀粉、丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇中的一种或多种。
涂料中还可以包括其他助剂，如增稠剂、耐水化剂以及界面活性剂，其中增稠剂可以是羧甲基纤维素钠，耐水化剂可以是聚酰胺聚尿素、碳酸锆钾、碳酸锆铵中的一种或多种，界面活性剂可以是油酸二乙醇酰胺、丁二酸二辛基磺酸钠、失水山梨醇单月桂酸酯中的一种或多种。通过添加多种助剂能够调整涂料的整体性能。
基于上述无碳复写纸用涂料，本申请还提供一种无碳复写纸，该无碳复写纸包括原纸层和背涂层，其中，原纸层的正面用于承受书写或打印压力，原纸层的背面设有背涂层；背涂层由无碳复写纸用涂料在原纸层上涂布形成，原纸层正面接受压力时，会将微胶囊压破，使含有染料的溶剂油流出并被下层纸面上的涂层吸收，进而与显色剂接触，发生显色反应，从而达到复写的目的。有关无碳复写纸用涂料的相关内容详细说明请参见上面的说明，在此不做赘述。
下面将通过几组具体实验例和对比实验例来对本申请进行说明、解释，但不应用来限制本申请的范围。
实施例1
制备无碳复写纸用微胶囊，其配方具体参见表1，制备步骤如下：
将5质量份的无色染料在加热的条件下溶解在70质量份的溶剂油中得到芯材；
将6质量份的磷酸酯化木薯淀粉加入到上述的芯材中，充分搅拌后进行乳化，粒径控制在2μm-7μm；
将13质量份的壁材添加在乳化处理后的乳液中，并搅拌均匀；
在搅拌的情况下逐步升温到85℃进行固化，制成微胶囊；
最终将微胶囊乳液pH调整到8-10进行保存使用。
表1实施例1微胶囊制备配方
Figure BDA0002391903880000061
以质量份计，准备上述制备好的高均匀性微胶囊80份、改性小麦淀粉70份，胶黏剂15份、羧甲基纤维素钠1份、耐水化剂1份、界面活性剂0.8份，加水搅拌均匀后得到涂料，调节涂料固含量为28％，在涂布车速为1000m/min的幕帘涂布方式下生产无碳复写纸。对无碳复写纸的物性进行测试，测试结果详见表5。
实施例2
制备无碳复写纸用微胶囊，其配方具体参见表2，制备步骤如下：
将5质量份的无色染料在加热的条件下溶解在70质量份的溶剂油中得到芯材；
将7质量份的醋酸酯化马铃薯淀粉加入到上述的芯材中，充分搅拌后进行乳化，粒径控制在2μm-7μm；
将15质量份的壁材添加在乳化处理后的乳液中，并搅拌均匀；
在搅拌的情况下逐步升温到95℃进行固化，制成微胶囊；
最终将微胶囊乳液pH调整到8-10进行保存使用。
表2实施例2微胶囊制备配方
Figure BDA0002391903880000071
以质量份计，准备上述制备好的高均匀性微胶囊80份、改性小麦淀粉70份，胶黏剂15份、羧甲基纤维素钠1份、耐水化剂1份、界面活性剂0.8份，加水搅拌均匀后得到涂料，调节涂料固含量为28％，在涂布车速为1000m/min的幕帘涂布方式下生产无碳复写纸。对无碳复写纸的物性进行测试，测试结果详见表5。
实施例3
制备无碳复写纸用微胶囊，其配方具体参见表3，制备步骤如下：
将5质量份的无色染料在加热的条件下溶解在70质量份的溶剂油中得到芯材；
将6质量份的马来酸酐酯化玉米淀粉加入到上述的芯材中，充分搅拌后进行乳化，粒径控制在2μm-7μm；
将15质量份的壁材添加在乳化处理后的乳液中，并搅拌均匀；
在搅拌的情况下逐步升温到110℃进行固化，制成微胶囊；
最终将微胶囊乳液pH调整到8-10进行保存使用。
表3实施例3微胶囊制备配方
Figure BDA0002391903880000081
以质量份计，准备上述制备好的高均匀性微胶囊80份、改性小麦淀粉70份，胶黏剂15份、羧甲基纤维素钠1份、耐水化剂1份、界面活性剂0.8份，加水搅拌均匀后得到涂料，调节涂料固含量为28％，在涂布车速为1000m/min的幕帘涂布方式下生产无碳复写纸。对无碳复写纸的物性进行测试，测试结果详见表5。
对比例
制备无碳复写纸用微胶囊，其配方具体参见表4，制备步骤如下：
将5质量份的无色染料在加热的条件下溶解在70质量份的溶剂油中得到芯材；
将6质量份的苯乙烯马来酸酐盐乳化剂加入到上述的芯材中，充分搅拌后进行乳化，粒径控制在2μm-7μm；
将13质量份的壁材添加在乳化处理后的乳液中，并搅拌均匀；
在搅拌的情况下逐步升温到85℃进行固化，制成微胶囊；
最终将微胶囊乳液pH调整到8-10进行保存使用。
以质量份计，准备上述制备好的高均匀性微胶囊80份、改性小麦淀粉70份，胶黏剂15份、羧甲基纤维素钠1份、耐水化剂1份、界面活性剂0.8份，加水搅拌均匀后得到涂料，调节涂料固含量为28％，在涂布车速为1000m/min的幕帘涂布方式下生产无碳复写纸。对无碳复写纸的物性进行测试，测试结果详见表5。
表4对比例微胶囊制备配方
Figure BDA0002391903880000091
表5实施例及对比例的无碳复写纸物性对比
Figure BDA0002391903880000092
由表5可知，采用改性淀粉作乳化剂制备的微胶囊，其粒径与传统乳化剂制备的微胶囊的粒径相似，且以改性淀粉基微胶囊为原料制备出的无碳复写纸与传统无碳复写纸相比，其发色性能仍然良好。
综上，本申请通过采用改性淀粉代替传统乳化剂制备无碳复写纸用微胶囊、涂料以及复写纸，复写纸不仅可以降低生产成本，减少环境危害，且发色性能良好。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无碳复写纸用微胶囊，其特征在于，包括：染料、溶剂油、乳化剂、壁材及固形份调整剂；其中，所述乳化剂为改性淀粉。
2.根据权利要求1所述的无碳复写纸用微胶囊，其特征在于，所述改性淀粉为磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉、马来酸酐酯化淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的无碳复写纸用微胶囊，其特征在于，所述改性淀粉由木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉中的一种或多种经改性得到。
4.根据权利要求1所述的无碳复写纸用微胶囊，其特征在于，所述壁材为六甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体、四甲氧基三聚氰胺甲醛预聚体中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的无碳复写纸用微胶囊，其特征在于，所述染料为无色染料，所述固形份调整剂为水，其中，所述无色染料为2-6质量份、所述溶剂油为50-100质量份、所述乳化剂为3-8质量份、所述壁材为7-20质量份、所述水为30-100质量份。
6.一种无碳复写纸用微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将2-6质量份的无色染料溶解在50-100质量份的溶剂油中，得到芯材；
将所述芯材和3-8质量份的改性淀粉与30-100质量份的水混合并搅拌，以进行乳化处理；
将乳化处理后得到的乳液与7-20质量份的壁材混合并搅拌得到混合物；
对所述混合物进行固化处理，得到所述微胶囊。
7.一种无碳复写纸用涂料，其特征在于，包括：微胶囊、间隔剂及胶黏剂，所述微胶囊为权利要求1-5任一所述微胶囊。
8.根据权利要求7所述的无碳复写纸用涂料，其特征在于，所述间隔剂为小麦淀粉及改性小麦淀粉中的一种或多种；
所述胶黏剂为涂布淀粉、丁苯胶乳、苯丙胶乳、聚乙烯醇中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的无碳复写纸用涂料，其特征在于，所述微胶囊为50-100质量份、所述间隔剂为20-80质量份、所述胶黏剂为5-25质量份。
10.一种无碳复写纸，其特征在于，包括：原纸层和背涂层，其中，所述背涂层采用如权利要求7-9任一项所述的无碳复写纸用涂料涂布形成。
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