CN111592810B - 一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)按质量份数称取双酚A型环氧树脂＝70‑80份、端羟基长链聚合物D‑411＝5‑10份、缩水甘油醚＝5‑10份、苯甲醇＝5‑10份，并依次将上述组分加入高速分散机中进行分散，得混合液A1；(2)按质量份数称取消泡剂＝0.1‑0.3份、流平剂＝0.1‑0.3份、抑菌剂＝0.1‑0.3份，并依次将上述组分加入高速分散机中进行分散，得混合液B1；(3)按质量份数称取碳纤维＝5‑10份、纳米二氧化硅＝1‑5份、活化液＝1‑5份、硅烷偶联剂WD60＝1‑5份，并依次将上述组分超声分散均匀，得混合液C1；(4)将混合液A1、混合液B1、混合液C1加入高速分散机中进行分散，分散均匀后即得，出料包装；本发明所得环氧涂料具有耐高低温性能和优异的附着力。

Description

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的逐步提高，人们越来越意识到食品安全的重要性。饮用类食品是一种腐蚀性较强的溶剂，尤其是饮料、调味品、酒类等对其容器的腐蚀性较大，对食品容器耐腐蚀性的要求较高。因此，为防止饮用食品对食品容器内壁的腐蚀，以及食品容器中的有害物质向食品中迁移，常常在有些食品容器的内壁涂上一层耐酸、耐油、耐碱的防腐蚀涂料。目前，我过允许使用的食品容器内壁涂料有：环氧树脂涂料、过氯乙烯涂料和漆酚涂料等。过氯乙烯树脂含有氯乙烯单体，氯乙烯是一种致癌的有毒化合物，成膜后的过氯乙烯涂料中仍可能含有氯乙烯的残留。漆酚涂料是对人体有一定的过敏性，其涂膜一道成膜较薄，此类涂料近年来很少被采用。目前，国内外容器内壁涂料大多采用环氧树脂涂料，但该类涂料大多采用有机溶剂，随着环保理念日益深入，有机溶剂类涂料的应用逐步受到限制，因此，需要对环氧树脂涂料的制备工艺进行改进。

目前中国专利CN104152101B中公开了一种食品或药品包装层压复合用水性聚氨酯及其制备方法。该发明的食品或药品包装层压复合用水性聚氨酯是由100质量份丙烯酸酯改性水性聚氨酯分散体、0.05-0.25质量份润湿剂、0.05-0.2质量份流平剂、0.1-0.2质量份消泡剂以及适量低分子多元醇扩链剂复配而成，其中，低分子多元醇扩链剂为乙二胺。该水性聚氨酯具有高固含量、低粘度等优点。

乙二胺的毒性大，易挥发，很容易出现不同程度缺陷的涂料，对施工人员安全以及环境保护造成很大的隐患。且现有技术中应用于食品容器内壁上的涂料通常存在毒性大，韧性差的缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，本技术方案中的原料均为绿色原材料，所得涂料无毒且具有韧性强的特点，有效的弥补了现有技术制备的涂料存在的缺陷。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51＝70-80份、端羟基长链聚合物D-411＝5-10份、缩水甘油醚＝5-10份、苯甲醇＝5-10份、消泡剂＝0.1-0.3份、流平剂＝0.1-0.3份、抑菌剂＝0.1-0.3份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺＝20-30份、改性芳香胺＝40-50份、聚酰胺＝10-20份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维＝5-10份、纳米二氧化硅＝1-5份、活化液＝1-5份、硅烷偶联剂WD60＝1-5份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入一定量的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散20-25min，最后在一定速度下机械搅拌0.5-1h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水一定时间，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装。

优选的，该食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的组成成分包括如下重量份数原料：双酚A型环氧树脂E51 75-78份、端羟基长链聚合物D-411 6-8份、缩水甘油醚6-8份、苯甲醇6-8份、消泡剂0.15-0.2份、流平剂0.15-0.2份、抑菌剂0.15-0.2份、曼尼斯胺20-25份、改性芳香胺40-45份、聚酰胺12-15份、碳纤维6-8份、纳米二氧化硅2-3份、活化液2-3份、硅烷偶联剂WD60 2-3份。

优选的，该食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的组成成分包括如下重量份数原料：双酚A型环氧树脂E51 75份、端羟基长链聚合物D-411 8份、缩水甘油醚8份、苯甲醇8份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、抑菌剂0.2份、曼尼斯胺20份、改性芳香胺40份、聚酰胺15份、碳纤维8份、纳米二氧化硅2份、活化液2份、硅烷偶联剂WD60 2份。

优选的，所述步骤(3)中蒸馏水的加入量为碳纤维、纳米二氧化硅、活化液和硅烷偶联剂WD60质量之和的0.2-0.3倍。

优选的，所述步骤(3)中机械搅拌速度为950-1000r/min。

优选的，所述步骤(4)中真空脱水时间为20-30min。

本发明的有益效果是：

(1)本产品为无溶剂双组分环氧涂料，不含填料，不含有机溶剂，具有耐高低温性能，优异的附着力和耐腐蚀性能，优异的耐水性，以及优异的耐磨性和抗机械损伤能力。A组分为环氧树脂改性物，B组分为胺类复配固化剂，A、B组分混合后形成的漆膜柔韧性号，强度高，表面光滑，耐水及耐酸碱化学介质优异。

(2)本方案中，双酚A型环氧树脂具有良好的粘结性能、耐磨性和化学稳定性，但双酚A型环氧树脂的分子链难以滑动，故而双酚A型环氧树脂的耐疲劳性和抗冲击韧性较差；端羟基长链聚合物D-411是遥爪聚合物，其分子链两端的活性羧基官能团可与双酚A型环氧树脂的环氧基反应，并在反应过程中离析出橡胶相，当由双酚A型环氧树脂和端羟基长链聚合物D-411合成的涂料受到破坏时，分散相粒子使得裂纹的扩展分叉、转向(消散了大量能量)，从而达到了增韧和耐疲劳的目的。

(3)本方案中，碳纤维经过活化液处理后，其表面形成了一层高活性的薄膜，该薄膜富含氨基等亲水性基团，因而，碳纤维表面由疏水亲油性变为疏油亲水性。此外，活化液极易黏附于碳纤维表面，使得活化液中的部分亲水基团与碳纤维表面的羟基等活性基团发生化学键合，因此交联形成具有黏附力较大的薄膜，从而增强了所合成的涂料的附着力。

(4)本方案中，纳米二氧化硅粒径较小，比表面积大，外表面富含羟基，因此亲水疏油，在双酚A型环氧树脂与其他化合物形成的溶液中容易发生团聚，纳米二氧化硅经过硅烷偶联剂WD60改性后，纳米二氧化硅表面接枝了油性长链分子，亲有效果提升，以此使得各组分粒子在双酚A型环氧树脂中分散的更加均匀，从而使得所得涂料混合更加充分。

(5)本方案降低了施工环境污染，降低施工人员劳动强度，降低对施工人员的专业要求，简化施工配料，精简施工现场备料，缩短拌料时间，提高施工效率。

(6)本方案提高了生产储运容器的卫生级别，并大力延长容器的使用寿命，具有显著的长远经济效益。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51＝70份、端羟基长链聚合物D-411＝10份、缩水甘油醚＝5份、苯甲醇＝10份、消泡剂＝0.1份、流平剂＝0.3份、抑菌剂＝0.1份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺＝30份、改性芳香胺＝40份、聚酰胺＝20份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维＝5份、纳米二氧化硅＝5份、活化液＝1份、硅烷偶联剂WD60＝5份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入0.3倍于四者质量之和的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散25min，最后在950r/min的速度下机械搅拌1h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水时间为20min，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装。

实施例2：

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51＝80份、端羟基长链聚合物D-411＝5份、缩水甘油醚＝10份、苯甲醇＝5份、消泡剂＝0.3份、流平剂＝0.1份、抑菌剂＝0.3份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺＝20份、改性芳香胺＝50份、聚酰胺＝10份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维＝10份、纳米二氧化硅＝1份、活化液＝5份、硅烷偶联剂WD60＝1份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入0.3倍于四者质量之和的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散20min，最后在1000r/min的速度下机械搅拌0.5h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水时间为30min，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装。

实施例3：

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51 75份、端羟基长链聚合物D-411 8份、缩水甘油醚6份、苯甲醇8份、消泡剂0.15份、流平剂0.2份、抑菌剂0.15份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺25份、改性芳香胺40份、聚酰胺15份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维6份、纳米二氧化硅3份、活化液2份、硅烷偶联剂WD60 3份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入0.3倍于四者质量之和的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散25min，最后在950r/min的速度下机械搅拌1h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水时间为20min，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装。

实施例4：

一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51 78份、端羟基长链聚合物D-411 6份、缩水甘油醚8份、苯甲醇6份、消泡剂0.2份、流平剂0.15份、抑菌剂0.2份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺20份、改性芳香胺45份、聚酰胺12份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维8份、纳米二氧化硅2份、活化液3份、硅烷偶联剂WD60 3份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入0.3倍于四者质量之和的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散20min，最后在1000r/min的速度下机械搅拌0.5h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水时间为30min，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装。

对比例1：

其他组分、反应条件和组分含量均与实施例1相同，其与实施例1的区别技术特征在于未添加端羟基长链聚合物D-411。

对比例2：

其他组分、反应条件和组分含量均与实施例2相同，其与实施例1的区别技术特征在于未添加碳纤维。

对比例3：

其他组分、反应条件和组分含量均与实施例2相同，其与实施例1的区别技术特征在于未添加活化液。

对比例4：

其他组分、反应条件和组分含量均与实施例3相同，其与实施例1的区别技术特征在于未添加硅烷偶联剂WD60。

对比例5：

其他组分、反应条件和组分含量均与实施例3相同，其与实施例1的区别技术特征在于未添加纳米二氧化硅。

将本发明实施例1-4与对比例1-5所得环氧树脂涂料和现有技术中的环氧树脂涂料作对比性能测试，结果如下表：

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下几个步骤：

(1)按质量份数称取A组分原料：双酚A型环氧树脂E51＝70-80份、端羟基长链聚合物D-411＝5-10份、缩水甘油醚＝5-10份、苯甲醇＝5-10份、消泡剂＝0.1-0.3份、流平剂＝0.1-0.3份、抑菌剂＝0.1-0.3份，并依次将双酚A型环氧树脂E51、端羟基长链聚合物D-411、缩水甘油醚、苯甲醇加入高速分散机中进行分散，待各组分分散均匀后，再依次加入消泡剂、流平剂、抑菌剂，继续将各组分分散为均匀液体，得混合液A1；

(2)按质量份数称取B组分原料：曼尼斯胺＝20-30份、改性芳香胺＝40-50份、聚酰胺＝10-20份，并依次将曼尼斯胺、改性芳香胺、聚酰胺加入高速分散机中进行分散，分散均匀后得混合液B1；

(3)按质量份数称取C组分原料：碳纤维＝5-10份、纳米二氧化硅＝1-5份、活化液＝1-5份、硅烷偶联剂WD60＝1-5份，并依次将碳纤维、纳米二氧化硅、活化液、硅烷偶联剂WD60加入三口烧瓶中，随后加入一定量的蒸馏水，随后将三口烧瓶置于超声分散容器中常温分散20-25min，最后在一定速度下机械搅拌0.5-1h，得混合液C1；

(4)将混合液A1、混合液B1和混合液C1共同加入容器内，随后将该容器置于真空干燥箱内，调节温度为110℃，压强为0.1MPa，真空脱水一定时间，随后置于高速分散机中进行分散，分散至均匀液体后即得，出料包装；

碳纤维经过活化液处理后，其表面形成了一层高活性的薄膜，该薄膜富含氨基亲水性基团，碳纤维表面由疏水亲油性变为疏油亲水性；活化液极易黏附于碳纤维表面，使得活化液中的部分亲水基团与碳纤维表面的羟基活性基团发生化学键合，交联形成具有黏附力较大的薄膜，从而增强了涂料的附着力。

2.根据权利要求1所述的食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，该食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的组成成分包括如下重量份数原料：双酚A型环氧树脂E5175-78份、端羟基长链聚合物D-4116-8份、缩水甘油醚6-8份、苯甲醇6-8份、消泡剂0.15-0.2份、流平剂0.15-0.2份、抑菌剂0.15-0.2份、曼尼斯胺20-25份、改性芳香胺40-45份、聚酰胺12-15份、碳纤维6-8份、纳米二氧化硅2-3份、活化液2-3份、硅烷偶联剂WD602-3份。

3.根据权利要求2所述的食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，该食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的组成成分包括如下重量份数原料：双酚A型环氧树脂E5175份、端羟基长链聚合物D-4118份、缩水甘油醚8份、苯甲醇8份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、抑菌剂0.2份、曼尼斯胺20份、改性芳香胺40份、聚酰胺15份、碳纤维8份、纳米二氧化硅2份、活化液2份、硅烷偶联剂WD602份。

4.根据权利要求1所述的食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中蒸馏水的加入量为碳纤维、纳米二氧化硅、活化液和硅烷偶联剂WD60质量之和的0.2-0.3倍。

5.根据权利要求1所述的食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中机械搅拌速度为950-1000r/min。

6.根据权利要求1所述的食品容器内壁用食品级环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中真空脱水时间为20-30min。