CN114773932B - 一种代替覆膜工艺的环保水性哑油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水性哑油的技术领域，涉及一种代替覆膜工艺的环保水性哑油及其制备方法，所述环保水性哑油包括包括如下重量百分含量的原料：聚丙烯酸酯乳液A22‑24%、聚丙烯酸酯乳液B23‑27%、水溶性丙烯酸树脂27‑29%、消光粉8‑10%、蜡乳液4‑6%、去离子水4.7‑5.5%、成膜助剂0.8‑1.2%、流平剂0.5‑0.9%、润湿剂0.7‑1.0%、消泡剂0.2‑0.4%、抗刮剂0.8‑1.2%、端羧基超支化聚酯0.3‑0.7%、端羟基聚二甲基硅氧烷0.8‑1.2%；所述消光粉为聚甲基脲树脂；其具有提高环保水性哑油的柔韧性的优点。

Description

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油及其制备方法

技术领域

本申请涉及水性哑油的技术领域，尤其是涉及一种代替覆膜工艺的环保水性哑油及其制备方法。

背景技术

覆膜工艺是印后加工工艺的一种，将涂过黏合剂的塑料薄膜，与纸质印刷品经加热、加压后黏合在一起，形成纸塑合一的产品，起保护作用和装饰效果，但塑料薄膜降解困难，不满足限塑令要求，采用印刷油墨后直接印刷水性光油的工艺，代替覆膜工艺，既能达到原有工艺的物理性能，又能满足环保的要求，且降低生产成本，减少能源消耗。

但现有的市售水性哑油柔韧性不足，在外力折弯时，易发生爆裂，导致其应用受限。

发明内容

为了提高环保水性哑油的柔韧性，本申请提供一种代替覆膜工艺的环保水性哑油及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，采用如下技术方案：一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其包括如下重量百分含量的原料：聚丙烯酸酯乳液A22-26％、聚丙烯酸酯乳液B24-27％、水溶性丙烯酸树脂28-32％、消光粉3-7％、蜡乳液4-6％、去离子水4.7-5.3％、成膜助剂0.8-1.2％、流平剂0.5-0.9％、润湿剂0.8-1.2％、消泡剂0.3％、抗刮剂0.3-0.7％、端羧基超支化聚酯0.3-0.7％、端羟基聚二甲基硅氧烷0.8-1.5％。

通过采用上述技术方案，端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，以及聚甲基脲树脂之间具有协同作用，三者同时添加，可以在体系内部利用氢键作用，相互交联形成互穿网络结构，使得环保水性哑油具有优异的柔韧性和耐磨性；并且端羟基聚二甲基硅氧烷本身具有韧性，可以使环保水性哑油在外力作用下，能够应对外力有缓冲的作用，使环保水性哑油的柔韧性更佳；聚甲基脲树脂作为消光粉可以获得传统的白炭黑或蜡等标准消光剂所无法获得的表面性质和优点，其独特的化学结构，含0.6％的活性羟甲基可以在涂料树脂成膜的过程中参与交联，促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光，同时也加强了漆膜的硬度和抗磨耗性。

作为优选：所述端羧基超支化聚酯的重量百分含量为0.5％；所述端羟基聚二甲基硅氧烷的重量百分含量为1.0％；所述消泡剂的重量百分含量为0.3％。

通过采用上述技术方案，端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，以及聚甲基脲树的添加比例最佳，其得到的环保水性哑油的综合性能较优。

作为优选：所述端羟基聚二甲基硅氧烷的相对分子量为2000-4000。

通过采用上述技术方案，端羟基聚二甲基硅氧烷的相对分子量在此范围时，其柔韧性表现较好，并且其容易在体系中溶解。

作为优选：所述蜡乳液的粒径为2-9μm。

通过采用上述技术方案，选用此范围粒径的蜡乳液，既可提高哑油的耐磨擦性能，也可减少消光粉的用量，降低成本。

作为优选：所述消泡剂由有机硅类消泡剂和非硅非油类消泡剂混合制备，其重量份配比为：有机硅类消泡剂：非硅非油类消泡剂＝8：(1-3)。

通过采用上述技术方案，有机硅类消泡剂和非硅非油类消泡剂混合添加，其消泡效果较优。

作为优选：所述流平剂为BYK-33。

作为优选：所述成膜助剂为二丙二醇甲醚或酯醇十二。

第二方面，本申请提供一种代替覆膜工艺的环保水性哑油的制备方法，采用如下技术方案：

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、首先在去离子水中，搅拌速度为350-400rpm，加入水溶性丙烯酸树脂，搅拌15-25min；

S2、然后加入消光粉，150-250rpm的转速下，缓慢搅拌至消光粉浸入液体中，然后350-450rpm搅拌25-35min；

S3、在S2得到的料液中，继续搅拌并依次继续加入流平剂、润湿剂、抗刮剂、消泡剂、端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，加料完毕后，继续搅拌10-20min；

S4、在S3得到的料液中，依次加入聚丙烯酸酯乳液A、聚丙烯酸酯乳液B、蜡乳液，然后继续搅拌35-40min；

S5、在S4得到的料液中，边搅拌边加入成膜助剂，然后搅拌20-40min，冷却至室温，加氨水调节pH为8-9，过滤，得代替覆膜工艺的环保水性哑油。

通过采用上述技术方案，通过对各原料的添加顺序，及各步骤中的工艺参数进行控制，可以制得性能优良的环保水性哑油，将其pH调节到弱碱性，即8-9，可以使体系内的羧酸基团更多的以离子形态存在，从而增加其氢键，增强其交联作用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，以及聚甲基脲树脂之间具有协同作用，三者同时添加，可以在体系内部利用氢键作用，相互交联形成互穿网络结构，使得环保水性哑油具有优异的柔韧性和耐磨性；并且端羟基聚二甲基硅氧烷本身具有韧性，可以使环保水性哑油在外力作用下，能够应对外力有缓冲的作用，使环保水性哑油的柔韧性更佳；聚甲基脲树脂作为消光粉可以获得传统的白炭黑或蜡等标准消光剂所无法获得的表面性质和优点，其独特的化学结构，含0.6％的活性羟甲基可以在涂料树脂成膜的过程中参与交联，促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光，同时也加强了漆膜的硬度和抗磨耗性。

2、本申请制备的环保水性哑油的光泽度均在5.4°以下，最小可达到3.0°；滑度均在26-30°之间；耐磨性测试中，耐磨次数均可达到1013次及以上；漆膜开始出现爆裂的次数均在140次以上，最大可达到169次；说明本申请制备的环保水性哑油的哑光性较好，附着力较强，耐磨性优良，同时其柔韧性表现优异。

具体实施方式

以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。

原料

本申请所用的原料中，聚丙烯酸酯乳液A的型号为Soluryl RX-20，固含48.5％，自交联乳液；聚丙烯酸酯乳液B的型号为SV-H1340，固含34％，H1340是一款自哑光水性丙烯酸树脂，拥有较好的耐水耐化性和良好的硬度，干燥速度快，抗粘连优异，耐沾污、耐烫性能优异；水溶性丙烯酸树脂的型号为JONCRYL DFC3025，固含34.2％，复溶性好，光泽度低，是中分子量树脂溶液，可与食品接触，符合FDA规格；蜡乳液的型号为D-806；流平剂为BYK-333；消光粉采用聚甲基脲树脂，型号为PERGOPAK M6；润湿剂为聚醚改性有机硅；抗刮剂的型号为CA-156；消泡剂中有机硅消泡剂的型号为TSA-530，非硅非油类消泡剂的型号为SURFYNOLDF-110D；端羧基超支化聚酯的型号为HyPer C102；端羟基聚二甲基硅氧烷的相对分子量为2000-4000；其余所用原料均为普通市售产品。

实施例

实施例1

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其制备方法如下：

S1、首先在5.2kg的去离子水中，搅拌速度为400rpm，加入28kg的水溶性丙烯酸树脂，搅拌20min；

S2、然后加入10kg的消光粉，200rpm的转速下，缓慢搅拌至消光粉浸入液体中，然后400rpm搅拌30min；

S3、在S2得到的料液中，继续搅拌并依次继续加入0.5kg的流平剂、0.7kg的润湿剂、0.8kg的抗刮剂、0.3kg的消泡剂、0.5kg的端羧基超支化聚酯和1.0kg的端羟基聚二甲基硅氧烷，加料完毕后，继续搅拌10min；

S4、在S3得到的料液中，依次加入23kg的聚丙烯酸酯乳液A、25kg的聚丙烯酸酯乳液B、4kg的蜡乳液，然后继续搅拌30min；

S5、在S4得到的料液中，边搅拌边加入1kg的成膜助剂，然后搅拌30min，冷却至室温，加氨水调节pH为8，过滤，得代替覆膜工艺的环保水性哑油。

其中，蜡乳液的粒径为2μm；消泡剂由有机硅类消泡剂和非硅非油类消泡剂混合制备，其重量份配比为：有机硅类消泡剂：非硅非油类消泡剂＝8：2；成膜助剂为二丙二醇甲醚。

实施例2

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羧基超支化聚酯的添加量为0.3kg，水溶性丙烯酸树脂的添加量为28.2kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例3

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羧基超支化聚酯的添加量为0.7kg，水溶性丙烯酸树脂的添加量为27.8kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例4

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羟基聚二甲基硅氧烷的添加量为0.8kg，水溶性丙烯酸树脂的添加量为28.2kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例5

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羟基聚二甲基硅氧烷的添加量为1.1kg，水溶性丙烯酸树脂的添加量为27.9kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例6

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羟基聚二甲基硅氧烷的添加量为1.2kg，水溶性丙烯酸树脂的添加量为27.8kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例7

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，蜡乳液的粒径为7μm，其余步骤与实施例1均相同。

实施例8

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，蜡乳液的粒径为9μm，其余步骤与实施例1均相同。

实施例9

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其成膜助剂为酯醇十二，其余步骤与实施例1均相同。

对比例

对比例1

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羧基超支化聚酯的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例2

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羟基聚二甲基硅氧烷的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例3

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其消光粉的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例4

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羧基超支化聚酯、端羟基聚二甲基硅氧烷和消光粉的添加量均为0，其余步骤与实施例1均相同。

对比例5

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其蜡乳液的粒径为1μm，其余步骤与实施例1均相同。

对比例6

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其端羟基聚二甲基硅氧烷的平均相对分子量为1500，其余步骤与实施例1均相同。

对比例7

一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，与实施例1的不同之处在于，其消光粉为等重量份的白炭黑，其余步骤与实施例1均相同。

性能检测试验

检测方法/试验方法

按照实施例1-9和对比例1-7的制备方法制备环保水性哑油，然后按照如下检测方法对其进行检测，其检测结果如表1所示。

分别用实施例1-9和对比例1-7配制的环保水性哑油在印刷油墨的纸张上用1号RK线棒涂布，干燥后，按照如下检测方法进行检测。

光泽度：按照GB/T9754的规定进行测量，入射角为60度。

滑度：通过滑度角测试仪进行检测。

耐磨性：使用磨擦试验机测试，在4磅压力下，光油与A4复印纸磨擦，以涂膜磨损掉油墨的次数表示耐磨性。

柔韧性：漆膜对折，漆膜开始出现爆裂的次数。

表1实施例1-9和对比例1-7的检测结果

从实施例1-9和对比例1-5，以及表1的数据可以看出，本申请制备的环保水性哑油的光泽度均在5.4°以下，最小可达到3.0°；滑度均在26-30°之间；耐磨性测试中，耐磨次数均可达到1013次及以上；漆膜开始出现爆裂的次数均在140次以上，最大可达到169次；说明本申请制备的环保水性哑油的哑光性较好，附着力较强，耐磨性优良，同时其柔韧性表现优异。

由实施例1和对比例1-4、7的检测数据可以看出，端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，以及聚甲基脲树脂之间具有协同作用，三者同时添加，可以在体系内部利用氢键作用，相互交联形成互穿网络结构，使得环保水性哑油具有优异的柔韧性和耐磨性；并且端羟基聚二甲基硅氧烷本身具有韧性，可以使环保水性哑油在外力作用下，能够应对外力有缓冲的作用，使环保水性哑油的柔韧性更佳；聚甲基脲树脂作为消光粉可以获得传统的白炭黑或蜡等标准消光剂所无法获得的表面性质和优点，其独特的化学结构，含0.6％的活性羟甲基可以在涂料树脂成膜的过程中参与交联，促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光，同时也加强了漆膜的硬度和抗磨耗性。结合实施例2-6，可以看出，实施例1中的端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，以及聚甲基脲树的添加比例最佳，其得到的环保水性哑油的综合性能较优。

由实施例1和实施例7-8、以及对比例5的检测数据可以看出，本申请的环保水性哑油中添加的蜡乳液的粒径对其耐磨性具有明显的影响，其粒径逐渐增大时，其耐磨性逐渐提高，但基于实际应用的限制，其粒径在2-9μm时较佳。

由实施例1和对比例6的检测数据可以看出，端羟基聚二甲基硅氧烷的平均相对分子量较低时，其韧性不足，得到的环保水性哑油的柔韧性欠佳。

上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其特征在于：其包括如下重量百分含量的原料：聚丙烯酸酯乳液A22-24%、聚丙烯酸酯乳液B23-27%、水溶性丙烯酸树脂27-29%、消光粉8-10%、蜡乳液4-6%、去离子水4.7-5.5%、成膜助剂0.8-1.2%、流平剂0.5-0.9%、润湿剂0.7-1.0%、消泡剂0.2-0.4%、抗刮剂0.8-1.2%、端羧基超支化聚酯0.3-0.7%、端羟基聚二甲基硅氧烷0.8-1.2%；所述消光粉为聚甲基脲树脂；

所述蜡乳液的粒径为2-9μm；

所述消泡剂由有机硅类消泡剂和非硅非油类消泡剂混合制备，其重量份配比为：有机硅类消泡剂：非硅非油类消泡剂=8：（1-3）；

所述端羟基聚二甲基硅氧烷的相对分子量为2000-4000；

所述聚丙烯酸酯乳液A的型号为Soluryl RX-20；所述聚丙烯酸酯乳液B的型号为SV-H1340；

所述端羧基超支化聚酯的型号为HyPer C102；

所述水溶性丙烯酸树脂的型号为JONCRYL DFC3025。

2.根据权利要求1所述的一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其特征在于：所述端羧基超支化聚酯的重量百分含量为0.5%；所述端羟基聚二甲基硅氧烷的重量百分含量为1.0%；所述消泡剂的重量百分含量为0.3%。

3.根据权利要求1所述的一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其特征在于：所述流平剂为BYK-333。

4.根据权利要求1所述的一种代替覆膜工艺的环保水性哑油，其特征在于：所述成膜助剂为二丙二醇甲醚或酯醇十二。

5.一种权利要求1-4任一所述的代替覆膜工艺的环保水性哑油的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：

S1、首先在去离子水中，搅拌速度为350-400rpm，加入水溶性丙烯酸树脂，搅拌15-25min；

S2、然后加入消光粉，150-250rpm的转速下，缓慢搅拌至消光粉浸入液体中，然后350-450rpm搅拌25-35min；

S3、在S2得到的料液中，继续搅拌并依次继续加入流平剂、润湿剂、抗刮剂、消泡剂、端羧基超支化聚酯和端羟基聚二甲基硅氧烷，加料完毕后，继续搅拌10-20min；

S4、在S3得到的料液中，依次加入聚丙烯酸酯乳液A、聚丙烯酸酯乳液B、蜡乳液，然后继续搅拌35-40min；

S5、在S4得到的料液中，边搅拌边加入成膜助剂，然后搅拌20-40min，冷却至室温，加氨水调节pH为8-9，过滤，得代替覆膜工艺的环保水性哑油。