CN113106777A - 一种紫外光固化水性上光油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，且公开了一种紫外光固化水性上光油及其制备方法。本发明采用乳液聚合体系，运用可逆加成断裂链转移自由基聚合技术，制备得到不同软、硬质单体组成的水性上光油。本发明所采用的大分子三硫代碳酸酯化合物兼具链转移试剂与乳化剂双重功能，既实现了对单体聚合的良好控制，又避免了传统乳化剂的使用，同时其分子链上所包含环己烯基上的双键可在紫外光照下发生硫醇‑烯烃点击化学反应，固化形成交联网络结构。所制备的产品附着力好、表面硬度高、耐磨性强，同时还具有良好的光泽。

Description

一种紫外光固化水性上光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种紫外光固化水性上光油及基制备方法。
背景技术
上光油是用于纸质印刷品上的一种装饰和保护型涂料，用于增强纸质印刷品的光泽度、耐水性、耐磨性等，是现代包装行业应用广泛的一种材料。传统的上光油为溶剂型，存在有机溶剂易燃、挥发、污染环境等问题，相比之下，水性上光油具有无毒、无污染的优点，绿色环保，特别适合食品、药品、烟草等行业包装印刷材料的加工，已成为上光油发展的重要方向。
但目前市面上使用的水性上光油光泽度、表面硬度、耐磨性均不如溶剂型产品，限制了其应用范围。因此，如何提高水性上光油的光泽度、表面硬度和耐磨性能已成为水性上光油研发过程中的关键问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高光泽、高表面硬度、高耐磨性的紫外光固化水性上光油及其制备方法。
(二)技术方案
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
种紫外光固化水性上光油，包括以下配比的原料：环己烯基聚丙烯酸酯乳液30-80份，光引发剂0.5-4份，交联剂0.2-2份，流平剂1-8份，消泡剂3-7份。
所述环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法如下：
将1.0-8.0重量份的大分子三硫代碳酸酯化合物搅拌溶解于100-300重量份的水中形成水相，再加入10-30重量份的硬质单体和30-70重量份的软质单体搅拌15-30min得到乳化分散液。在惰性气氛下，将所得乳化分散液升温至60-80℃，加入0.04-0.08重量份的水溶性引发剂，聚合1-2.5小时后，得到环己烯基聚丙烯酸酯乳液。
所述大分子三硫代碳酸酯化合物的结构式如式(I)、(II)、(III)下:
Figure BDA0003009407740000021
式中x为A的平均聚合度，y为B的平均聚合度，x＝5-10，y＝20-40；
链节
Figure BDA0003009407740000022
的结构如式(IV)所示：
Figure BDA0003009407740000023
链节
Figure BDA0003009407740000024
的结构如式(V)、(VI)所示
Figure BDA0003009407740000025
所述硬质单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯。
所述软质单体为丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯。
所述水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
所述交联剂为二硫苏糖醇。
所述流平剂为BYK333流平剂。
所述消泡剂为TEGOAIREX 902 W水性消泡剂。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种紫外光固化水性上光油及其制备方法，具备以下有益效果：本发明所采用的大分子三硫代碳酸酯化合物兼具链转移试剂与乳化剂双重功能，既实现了对单体聚合的良好控制，又避免了传统乳化剂的使用，同时其分子链上所包含环己烯基上的双键可在紫外光照下发生硫醇-烯烃点击化学反应，固化形成交联网络结构。所制备的产品附着力好、表面硬度高、耐磨性强，同时还具有良好的光泽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步详细地说明。
采用Malvern ZETASIZER 3000 HAS纳米激光粒度仪测定环己烯基丙烯酸酯乳液的粒径和粒径分布。
紫外光固化水性上光油膜的制备和性能测试
将紫外光固化水性上光油涂覆在白卡纸上，于60℃下真空干燥，之后放置于紫外固化箱中光照3分钟，得到紫外光固化水性上光油膜。
采用3nhNHG60光泽度仪根据GB/T 9754-1988测定紫外光固化水性上光油膜的光泽度；
采用QFH漆膜划格仪根据GB/T 9286-1998测定紫外光固化水性上光油膜的附着力；
采用QHQ-A型便携式铅笔划痕实验仪根据GB/T 6739-2006测定紫外光固化水性上光油膜的表面硬度；
采用ZSY-3型涂料耐洗刷测定仪根据GB/T9266-88测定紫外光固化水性上光油膜的耐磨性。
实施例一：
一种紫外光固化水性上光油，包括以下重量份数配比的原料：环己烯基聚丙烯酸酯乳液30份，2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮0.5份，二硫苏糖醇0.2份，BYK333流平剂1份，TEGOAIREX 902 W水性消泡剂3份。
所述环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法如下：
将8.0重量份的大分子三硫代碳酸酯化合物搅拌溶解于100重量份的水中形成水相，再加入10重量份的苯乙烯和30重量份的丙烯酸丁酯搅拌15min得到乳化分散液。在惰性气氛下，将所得乳化分散液升温至60℃，加入0.04重量份的过硫酸铵，聚合1小时后，得到环己烯基聚丙烯酸酯乳液。
所述大分子三硫代碳酸酯化合物的结构式如式(I)所示，其中A如式(IV)所示，B如式(V)所示，x＝5，y＝20。
实施例二：
一种紫外光固化水性上光油，包括以下重量份数配比的原料：环己烯基聚丙烯酸酯乳液80份，2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮4份，二硫苏糖醇2份，BYK333流平剂8份，TEGOAIREX 902 W水性消泡剂7份。
所述环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法如下：
将1.0重量份的大分子三硫代碳酸酯化合物搅拌溶解于300重量份的水中形成水相，再加入30重量份的甲基丙烯酸甲酯和70重量份的丙烯酸甲酯搅拌30min得到乳化分散液。在惰性气氛下，将所得乳化分散液升温至80℃，加入0.08重量份的过硫酸钾，聚合2.5小时后，得到环己烯基聚丙烯酸酯乳液。
所述大分子三硫代碳酸酯化合物的结构式如式(II)所示，其中A如式(IV)所示，B如式(VI)所示，x＝10，y＝40。
实施例三：
一种紫外光固化水性上光油，包括以下重量份数配比的原料：环己烯基聚丙烯酸酯乳液50份，2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮2份，二硫苏糖醇1份，BYK333流平剂5份，TEGOAIREX 902W水性消泡剂5份。
所述环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法如下：
将4.0重量份的大分子三硫代碳酸酯化合物搅拌溶解于100重量份的水中形成水相，再加入20重量份的苯乙烯和40重量份的丙烯酸异辛酯搅拌30min得到乳化分散液。在惰性气氛下，将所得乳化分散液升温至70℃，加入0.06重量份的过硫酸钾，聚合2小时后，得到环己烯基聚丙烯酸酯乳液。
所述大分子三硫代碳酸酯化合物的结构式如式(III)所示，其中A如式(IV)所示，B如式(V)所示，x＝10，y＝20。
对比例1
提供一种水性上光油的制备方法，所述水性上光油除不使用光引发剂外，制备方法同实施例1。
对比例2
提供一种水性上光油的制备方法，所述水性上光油除不使用光引发剂外，制备方法同实施例2。
对比例3
提供一种水性上光油的制备方法，所述水性上光油除不使用光引发剂外，制备方法同实施例3。
实施例1～3所述的紫外光固化水性上光油中环己烯基丙烯酸酯乳液的粒径测试结果如表1所示。
实施例1～3所述的紫外光固化水性上光油的固化膜性能测试结果如表2所示。
对比例1～3所述的水性上光油的膜性能测试结果如表3所示。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
数均粒径(nm) 73 135 110
表2
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
光泽度(60°) 89.9 94.2 93.2
附着力(级) 1 0 0
铅笔硬度 H B～HB HB
耐磨性(次) 614 758 691
表3
测试项目 对比例1 对比例2 对比例3
光泽度(60°) 90.5 94.0 92.8
附着力(级) 1 0 0
铅笔硬度 HB 2B 2B～B
耐磨性(次) 635 773 707
上述实施例和相应对比例的测试结果表明，使用光引发剂的实施例的固化膜铅笔硬度明显高于相应对比例，光泽度、附着力和耐磨性则无显著差异。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：环己烯基聚丙烯酸酯乳液30-80份，光引发剂0.5-4份，交联剂0.2-2份，流平剂1-8份，消泡剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，所述环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法如下：
将1.0-8.0重量份的大分子三硫代碳酸酯化合物搅拌溶解于100-300重量份的水中形成水相，再加入10-30重量份的硬质单体和30-70重量份的软质单体搅拌15-30min得到乳化分散液。在惰性气氛下，将所得乳化分散液升温至60-80℃，加入0.04-0.08重量份的水溶性引发剂，聚合1-2.5小时后，得到环己烯基聚丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求2所述的环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，所述大分子三硫代碳酸酯化合物的结构式如式(I)、(II)、(III)下:
Figure FDA0003009407730000011
式中x为A的平均聚合度，y为B的平均聚合度，x＝5-10，y＝20-40；
链节
Figure FDA0003009407730000012
的结构如式(IV)所示：
Figure FDA0003009407730000013
链节
Figure FDA0003009407730000021
的结构如式(V)、(VI)所示
Figure FDA0003009407730000022
4.根据权利要求2所述的环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，所述硬质单体为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯。
5.根据权利要求2所述的环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，所述软质单体为丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯或丙烯酸异辛酯。
6.根据权利要求2所述的环己烯基聚丙烯酸酯乳液制备方法，其特征在于，所述水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
7.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
8.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，所述交联剂为二硫苏糖醇。
9.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，所述流平剂为BYK333流平剂。
10.根据权利要求1所述的一种紫外光固化水性上光油，其特征在于，所述消泡剂为TEGO AIREX 902 W水性消泡剂。
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