CN111876019B - 一种水性光油及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性光油及制备工艺。水性光油由包含以下重量份的原料制成：改性苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液60‑80份、聚乙烯蜡5‑10份、消泡剂0.5‑1份、氨溶液1‑5份、氧化锌2‑4份、乳化剂0.5‑1份和水10‑20份，改性苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液是由苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、烯丙基醚酯单体、含氟烯烃单体的反应单体在在无氧环境中加入引发剂发生接枝共聚反应制得；其制备方法为：将改性苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液、65‑75%配方量的乳化剂和水混合，然后调节温度至80‑90℃混合搅拌，加入聚乙烯蜡、消泡剂、氧化锌以及剩余配方量的乳化剂，继续搅拌，最后加入氨水，搅拌降至室温，过滤后得到所述光油。本发明的水性光油具有具有干燥速度变快，稳定性和耐摩擦性好的优点。

Description

一种水性光油及制备工艺
技术领域
本发明涉及油墨的技术领域，尤其是涉及一种水性光油及制备工艺。
背景技术
随着市场经济和商品经济的快速稳步发展，人们对食品包装、书刊、杂志的封面、挂历、图片、药盒、烟包的印刷装潢越来越重视，且产品包装的表面处理工艺要求非常高，不但会在包装的表面上印刷有精美的彩色画面，而且在印刷彩色画面后进行上光工艺，即在印刷品表面涂上(或喷、印)一层无色透明光油涂料，经流平、干燥、压光、固化后，在印刷品表面形成一种薄而匀的透明光亮层，起到增强载体表面平滑度、保护印刷图文的精饰加工功能。
水性光油主要由主剂、溶剂、辅助剂三大类组成。主剂为成膜的合成树酯，它影响和支配着深层的各种物理性能和膜层的上光品质，如光泽性、附着性、干燥性等；国内外使用较为普遍的是丙烯酸体系的共聚树酯，水性丙烯酸共聚树酯具有成膜性好、光泽度好、透明度高、干燥速度快、耐磨、耐水等一系列优良性能，大量地应用在水性上光油中。助剂是为了改善水性上光油的理化性能及加工特性。溶剂的主要作用是分散或溶解合成树酯、各种助剂。
现有授权公告号CN108774915A的专利文件公开了一种耐高温防粘连罩光油。该罩光油按照质量份包含以下组份：苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液60～80份；水性自交联丙烯酸乳液5～10份；聚乙烯蜡乳液8～10份；溶剂6～10份。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：该光油的成膜物质为苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液为不饱和聚酯，在空气中，苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液会导致光油固化时出现表面发粘、只有下层固化的现象，影响光油的干燥速度，且成品的耐摩擦性不好。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种水性光油，其在固化时能防止表面发粘、且干燥速度快和耐磨擦性好。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种水性光油，由包含以下重量份的原料制成：改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液60-80份、聚乙烯蜡5-10份、消泡剂0.5-1份、氨水1-5份、氧化锌2-4份、乳化剂0.5-1份和水10-20份；所述改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液是由烯丙基醚酯单体、苯乙烯单体、丙烯酸酯单体、含氟烯烃单体的反应单体在在无氧环境中加入引发剂发生接枝共聚反应制得；
所述丙烯酸酯单体、所述苯乙烯单体、所述烯丙基醚酯单体、所述含氟烯烃单体与所述引发剂的重量比为：42-45：25-29：9-13：1-2：0.1-0.2。
通过采用上述技术方案，在原料中加入氧化锌提高光油的透明度和光泽，氨水作为稳定剂，并通过氨水、氧化锌、消泡剂以及乳化剂之间的协同作用，提高成膜的稳定性，通过水代替有机溶剂，增加光油的安全性；通过向丙烯酸酯中引入了苯乙烯链段，使得丙烯酸酯的粘结性提高，使其成膜性能提高，并通过加入烯丙基醚酯单体，能够对空气中的氧有较大的阻聚作用，从而防止苯乙烯丙烯酸酯聚合物中的不饱和键与空气中的氧所阻聚，避免了成膜后的表层软而下层固化，并通过含氟烯烃单体的加入，能够提高丙烯酸酯的防粘性和韧性；通过以上原料的配比制得改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，进一步提高该成膜主剂的干燥速度。因此，获得干燥速度快和耐磨擦性好的效果。
进一步地，所述含氟烯烃单体选自四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯中的至少一种。
通过采用上述技术方案，该含氟烯烃单体还有碳碳双键，能够与苯乙烯以及丙烯酸酯的形成含氟聚合物，通过氟原子的加入使提高该改性丙烯酸酯溶液的防粘性和韧性。
进一步地，所述引发剂选自过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
通过采用上述技术方案，在氧化二碳酸二异丙酯和/或过氧化二碳酸二环己酯的作用下能够加快使丙烯酸酯、苯乙烯、含氟的烯烃类单体、烯丙基醚酯单体发生聚合反应，从而缩短聚合反应的反应时间。
进一步地，所述改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液58-71份，所述聚乙烯蜡7-8份，所述消泡剂0.7-0.9份，所述氨水2-3.5份，所述氧化锌3-4份，所述乳化剂0.7-0.8份，所述水14-17份。
通过采用上述技术方案，对光油的原料配比进行优化，进一步提高该光油的稳定性、摩擦性以及干燥速度。
进一步地，所述乳化剂选自丁二酸酯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。
通过采用上述技术方案，丁二酸酯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠以及十二烷基磺酸钠作为乳化剂，以共价键的方式键合的丙烯酸酯乳胶粒表面，对乳液颗粒有保护作用，改善丙烯酸酯乳液的性能，使丙烯酸酯乳液具有较高的稳定性。
进一步地，所述消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、二甲基硅氧烷、高级脂肪酸酰胺中的至少一种。
通过采用上述技术方案，通过聚二甲基硅氧烷、二甲基硅氧烷、高级脂肪酸酰胺的加入能够减少该溶液中气泡效果，消除在对物品进行涂料的过程中产生小泡影响效果。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
水性光油的制备工艺，包括如下步骤：
S1:将改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、65-75％配方量的乳化剂和水混合，然后调节温度至80-90℃混合搅拌；
S2:加入聚乙烯蜡、消泡剂、氧化锌以及剩余配方量的乳化剂，搅拌均匀；
S3:加入氨水，搅拌降至室温，过滤后得到所述光油。
通过采用上述技术方案，通过加入65-75％配方量的乳化剂，能够将改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合，同时温度为80-90℃的条件下进行热预处理，降低生产时间；然后通过剩余配方量的乳化剂将聚乙烯蜡均匀混合到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水的混合液中，并通过氨水增加该光油的稳定性以及通过消泡剂减少光油中气泡的产生。
进一步地，改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的制备方法:
在无氧条件下，调节pH值至6.5-7.0、温度至55-80℃，先将苯乙烯单体加入到丙烯酸酯单体内，搅拌0.5-2h，然后加入含氟烯烃单体、烯丙基醚酯单体以及引发剂，然后继续搅拌4-6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
通过采用上述技术方案，通过含氟的烯烃类单体、烯丙基醚酯单体两种反应单体对丙烯酸酯溶液进行协同改性，从而使得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液有很好的防粘性和韧性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
本发明中通过含氟的烯烃类单体、烯丙基醚酯单体两种反应单体对丙烯酸酯溶液进行协同改性，使改性丙烯酸酯溶液的干燥速度变快，且提高该光油的稳定性和耐摩擦性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1：本实施例的水性光油，按表1配比进行制备，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至80℃、pH值至7，然后搅拌2h，然后在加入四氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及氧化二碳酸二异丙酯，继续搅拌6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、65％配方量的丁二酸酯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、聚二甲基硅氧烷、氧化锌以及35％配方量的丁二酸酯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例2：本实施例的水性光油，按表1配比进行制备，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至80℃、pH值至7，然后搅拌2h，然后在加入氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、70％配方量的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及30％配方量的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例3：本实施例的水性光油，按表1配比进行制备，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至80℃、pH值至7，然后搅拌2h，然后在加入氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、70％配方量的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及30％配方量的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例4：本实施例的水性光油，按表1配比进行制备，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至80℃、pH值至7，然后搅拌2h，然后在加入氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、70％配方量的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及30％配方量的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例5：本实施例的水性光油，按表1配比进行制备，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至80℃、pH值至7，然后搅拌2h，然后在加入偏氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、75％配方量的十二烷基磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、高级脂肪酸酰胺、氧化锌以及25％配方量的十二烷基磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液混合均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例6：本实施例的水性光油，与实施例3的区别在于，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至70℃、pH值至7，然后搅拌1.5h，然后在加入氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌5h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、75％配方量的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至85℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及25％配方量的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
实施例7：本实施例的水性光油，与实施例3的区别在于，制备工艺如下：
在氮气环境下，将苯乙烯单体加入到丙烯酸异辛酯单体内，调节温度至55℃、pH值至6.5，然后搅拌0.5h，然后在加入氟乙烯单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及过氧化二碳酸二环已酯，继续搅拌4h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
将得到的改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、75％配方量的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至80℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及25％配方量的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
对比例1：一种水性光油及制备工艺，与实施例3的区别在于，原料中未加入氟乙烯。
对比例2：一种水性光油及制备工艺，与实施例3的区别在于，原料中未加入烯丙基醚酯单体。
对比例3：一种水性光油及制备工艺，与实施例3的区别在于，制备方法为：直接将苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、75％的十二烷基苯磺酸钠和水加入到反应釜中，然后将反应釜中的温度升温至90℃并进行搅拌，使改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液和水混合。然后加入聚乙烯蜡、二甲基硅氧烷、氧化锌以及25％的十二烷基苯磺酸钠，搅拌至反应釜内的乳液均匀混合。同时并将氨水加入反应釜中继续搅拌至室温，最后进行过滤得到该光油。
对比例4：一种水性光油及制备工艺，与实施例3的区别在于，原料中未加入氧化锌。
表1实施例1-5中水性光油的各原料用量(Kg)
Figure BDA0002575918450000061
性能检测试验
测试方法：
1、粘度、附着牢度以及初干性的测试，采用QB/T2024-标准规定进行测试；
2、光泽度测试：将涂有光油的印品用光泽仪检测；
3、抗粘性测试：将涂有光油的印张裁切成12*12CM大小，在其中间位置滴入0.2毫升水，将另一片面纸面对面对压，然后取两块玻璃板将两片纸压在中间放平，将玻璃板放置于60度恒温箱，取两磅砝码压在玻璃上方使玻璃承重，恒温烘一小时后取出，将两片纸分开，观察两张纸片；
4、耐摩擦测试：将印刷上光油的印张裁至大小相同后，通过对摩擦仪设定为4磅砝码，速度42-46次/分钟，并摩擦400，观察是否掉色。
对于实施例1-5和对比例1-3提供的水性光油，测试结果见表2。与对比例3相比，实施例1-7提供的水性光油在粘度、附着牢度、抗粘性、耐摩擦性以及初干性中都有突出的性能，尤其是实施例2-3中粘度、光泽度以及初干性等性能与实施例1和实施例5相比较好。通过实施例3和对比例1-4相比，实施例3中初干性以及粘度等性能的性能更突出；尤其是通过实施例3和对比例1-3相比，当只添加含氟烯烃单体或者只添加烯丙基醚酯单体，虽然初干性以及粘度等性能有所提高，但是无法达到实施例3中的初干性以及粘度等性能的水平。因此，同时加入含氟烯烃单体、烯丙基醚酯单体后得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，通过含氟烯烃单体、烯丙基醚酯单体的协同作用，提高了苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液成膜过程中的防粘性和韧性，从而使改性丙烯酸酯溶液的干燥速度变快，并提高该光油的稳定性和耐摩擦性。
表2实施例1-5及对比例1-3中水性光油的性能测试结果
Figure BDA0002575918450000071
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种水性光油，其特征在于：由以下重量份的原料制成：改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液60-80份、聚乙烯蜡5-10份、消泡剂0.5-1份、氨水1-5份、氧化锌2-4份、乳化剂0.5-1份和水10-20份；
所述改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液是由丙烯酸酯单体、苯乙烯单体、含氟烯烃单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体的反应单体在无氧环境中加入引发剂发生接枝共聚反应制得；
所述丙烯酸酯单体、所述苯乙烯单体、所述三烯丙基异氰脲酸酯单体、所述含氟烯烃单体与所述引发剂的重量比为：42-45：25-29：9-13：1-2：0.1-0.2。
2.根据权利要求1所述的一种水性光油，其特征在于：所述含氟烯烃单体选自四氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性光油，其特征在于：所述引发剂选自过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种水性光油，其特征在于：所述改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液58-71份，所述聚乙烯蜡7-8份，所述消泡剂0.7-0.9份，所述氨水2-3.5份，所述氧化锌3-4份，所述乳化剂0.7-0.8份，所述水14-17份。
5.根据权利要求1所述的一种水性光油，其特征在于：所述乳化剂选自丁二酸酯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性光油，其特征在于：所述消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、二甲基硅氧烷、高级脂肪酸酰胺中的至少一种。
7.如权利要求1-6中的任意一项所述的水性光油的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1:将改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、65-75%配方量的乳化剂和水混合，然后调节温度至80-90℃混合搅拌；
S2:加入聚乙烯蜡、消泡剂、氧化锌以及剩余配方量的乳化剂，搅拌均匀；
S3:加入氨水，搅拌降至室温，过滤后得到所述光油。
8.根据权利要求7所述的一种水性光油的制备工艺，其特征在于：改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的制备方法:
在无氧条件下，调节pH值至6.5-7.0、温度至55-80℃，先将苯乙烯单体加入到丙烯酸酯单体内，搅拌0.5-2h，然后加入含氟烯烃单体、三烯丙基异氰脲酸酯单体以及引发剂，然后继续搅拌4-6h，得到改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液。
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