CN115521672B - 一种水性环保铝箔清漆及其制备方法 - Google Patents

一种水性环保铝箔清漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性环保铝箔清漆，制备原料以重量份计包括：丙烯酸树脂乳液30‑40份，溶剂35‑55份，蜡乳液0.5‑2.5份，爽滑剂0.1‑0.2份，润湿剂0.1‑0.5份，消泡剂0.2‑0.5份，pH调节剂2‑3份，本发明所述水性环保铝箔清漆，通过采用丙烯酸乳液616E，丙烯酸乳液7652X，丙烯酸乳液6136协同作用，提高了漆膜的交联程度，使漆膜附着到铝箔上时具有良好的耐磨性能，并且采用乙醇胺，磺基琥珀酸二异辛脂钠盐与超分子量的聚二甲基硅氧烷协同作用，提高了清漆对色浆的承载能力，至少能够达到清漆与色浆1：0.3的承载重量比。

Description

一种水性环保铝箔清漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性环保铝箔清漆及其制备方法，涉及C09D，具体涉及涂料组合物领域。
背景技术
铝箔纸是目前多应用包装香烟，糖果等产品的包装纸，质地柔软，易变性，铝箔纸的上色通常采取两种制备工艺，一种采用水性乳液与色浆混合后进行印刷，但是对色浆的承载力不好，在大规模的印刷过程中容易出现掉色的情况，另一种是采用溶剂型的乳液与色浆混合后进行印刷，但是溶剂型色浆印刷后的溶剂残留量大，VOC易超标，对于食品类的的包装不适用。
中国发明专利CN201610950347.1公开了一种可印刷用于药品包装的铝箔清漆，采用环氧改性聚氨酯树脂乳液提高了树脂的耐酸碱性，耐溶剂性，但是制备得到的铝箔清漆质地较硬，手感不好，应用于食品包装用的铝箔中给人以廉价的质感。中国发明专利CN94100770.7公开了一种复合铝箔清漆的制造方法，通过制备丙烯酸酯聚合物并加入壬基酚聚氧乙烯醚制备得到了对油墨和金属铝箔都具有良好附着力的清漆，但是制备过程中采用甲苯作为溶剂，毒性较大，形成的漆膜会产生较多的溶剂残留，不适合食品类产品的包装。
发明内容
为了提高水性清漆对色浆的承载能力，增加清漆与铝箔之间的附着力和耐磨性，本发明的第一个方面提供了一种水性环保铝箔清漆，制备原料以重量份计包括：丙烯酸树脂乳液30-40份，溶剂35-55份，蜡乳液0.5-2.5份，爽滑剂0.1-0.2份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，pH调节剂2-3份。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液为水性丙烯酸树脂乳液，优选的，所述水性丙烯酸树脂乳液中至少包括一种自交联型丙烯酸树脂乳液。
作为一种优选的实施方式，所述自交联型丙烯酸树脂乳液中不挥发组分的质量分数为43-48％，玻璃化温度为20℃。
作为一种优选的实施方式，所述自交联型丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液6136，进一步优选，所述丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的组合。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液616E中不挥发组分的质量分数为46-48％，成膜温度＜0℃。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液7652X中不挥发组分的质量分数为41-44％，玻璃化温度为-21℃。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的重量比为(1-5)：(0.5-3)：1。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的重量比为(2-4)：(1-2)：1。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的重量比为3：1：1。
申请人在实验过程中发现，采用可以发生自交联的丙烯酸树脂乳液与丙烯酸共聚乳液进行共混，可以提高清漆涂膜的耐磨性，减少漆膜在长时间使用过程中出现划痕。猜测可能的原因是：两种不同玻璃化温度的丙烯酸共聚乳液在共混后，会使乳液的粒径降低，不同的玻璃化温度使涂膜的硬度提高，耐磨性增加，同时加入自交联型丙烯酸乳液，可以使线型交联结构转化为体型网络状交联，交联度提高，使涂膜的附着力和柔韧性提高，进一步提高了漆膜的耐磨性能。申请人进一步发现丙烯酸乳液616E，丙烯酸乳液7652X，丙烯酸乳液6136的重量比为3：1：1时，可以使漆膜保持合适的耐磨性，增加与基材铝箔的附着力，猜测可能的原因是：当丙烯酸乳液6136的加入量超出优选的实施例范围，会使涂膜的硬度过大，当基材铝箔出现弯折时，容易导致漆膜与基材铝箔之间出现分离脱落，降低漆膜对铝箔的保护作用。
作为一种优选的实施方式，所述蜡乳液选自阳离子型蜡乳液、阴离子型蜡乳液、非离子型蜡乳液中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述蜡乳液为非离子型蜡乳液，进一步优选，所述蜡乳液为高密度聚乙烯蜡乳液。
作为一种优选的实施方式，所述爽滑剂选自聚二甲基硅氧烷、聚醚硅氧烷、聚酯硅氧烷、烷基改性聚硅氧烷中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述爽滑剂为聚二甲基硅氧烷，进一步优选，所述爽滑剂为超分子量聚二甲基硅氧烷。
作为一种优选的实施方式，所述润湿剂为阴离子型润湿剂，优选的，所述阴离子型润湿剂选自碱金属皂盐、碱土金属皂盐、有机胺皂盐、烷基硫酸酯、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物、烷基萘磺酸化物中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述润湿剂为脂肪族磺酸化物，进一步优选，所述润湿剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠盐。
作为一种优选的实施方式，所述消泡剂为非硅类消泡剂，所述非硅类消泡剂选自醇类消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、聚醚型消泡剂、脂肪酸类消泡剂中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述消泡剂为聚醚型消泡剂。
作为一种优选的实施方式，所述pH调节剂选自乙醇胺、氨水、三乙胺、二乙醇胺、N-二甲氨基乙醇中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述pH调节剂为乙醇胺。
申请人在实验过程中发现加入乙醇胺，磺基琥珀酸二异辛脂钠盐和超分子量的聚二甲基硅氧烷可以提高清漆的色浆承载力，当清漆与色浆的加入重量比为1：0.3时漆膜仍然具有适宜的粘度，保持良好的流平效果。猜测可能的原因是：色浆的加入量过大会导致在清漆中的分散效果不好，使清漆的粘度迅速上升，不利于清漆的流平，通过加入磺基琥珀酸二异辛脂钠盐可以润湿颜料的表面，使颜料色浆在树脂中均匀分散，并且与超分子量的聚二甲基硅氧烷的协同作用，较大的聚合物链段的空间位阻效应可以避免色浆颗粒之间的团聚分散，进一步提高了色浆在丙烯酸树脂中的分散效果。申请人在实验过程中进一步发现部分颜料色浆可以与丙烯酸反应，导致颜料变质，通过加入乙醇胺控制体系的环境pH值，保持颜料色浆在丙烯酸树脂中的性能稳定，可以提高清漆的储存稳定性。
作为一种优选的实施方式，所述溶剂选自水、乙醇、甲苯、二甲苯、异丙醇、二乙醇甲醚、丙二醇甲醚、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种的组合。
作为一种优选的实施方式，所述溶剂为水和乙醇的组合。
作为一种优选的实施方式，所述水和乙醇的重量比为1：(0.5-5)，进一步优选所述水和乙醇的重量比为1：(1-3)；再进一步优选所述水和乙醇的重量比为1：1。
申请人在实验过程中发现采用水和乙醇作为溶剂，可以提高漆膜与基材铝箔之间的附着力，并且印刷干燥后溶剂的残留量小，有利于安全环保使用。猜测可能的原因是：乙醇与水混合后溶剂的极性较大，丙烯酸酯乳液与乙醇水溶液的相容性较好，有利于丙烯酸单体在溶剂中发生链转移，促进聚合反应的发生。并且水与乙醇的重量比为1：1时，在反应温度为70-80℃时会出现气化，丙烯酸乳液发生反应时，形成的气化层可以隔绝空气，避免环境中的氧气影响反应的进行。丙烯酸乳液在乙醇水溶液中的分散效果较好，形成的丙烯酸树脂聚合物分子量分布均匀，可以有效降低丙烯酸树脂的吸水率，在干燥的过程中可以使溶剂尽可能的除去，降低溶剂在运输使用过程中的残留量，提高清漆涂膜的使用安全性。
作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂与溶剂的重量比为(30-40)：(35-55)，丙烯酸乳液的不挥发组分占比为40-47％。
申请人在实验过程中发现采用不挥发组分40-47％重量占比的丙烯酸乳液与溶剂的重量比为(30-40)：(35-55)时漆膜与铝箔基材之间的附着力较好，并且具有良好的流平性，清漆储存过程中不易出现分层沉降稳定性较好，猜测可能的原因是：不挥发组分的重量占比为40-47％时丙烯酸酯的含量较高具有较多的活性基团，可以使其在铝箔基材上具有较高的附着力，并且可以加快丙烯酸树脂之间的交联反应，但是丙烯酸乳胶粒子之间的距离较小会导致乳胶粒子之间容易发生团聚，降低清漆的储存稳定性，采用丙烯酸树脂与溶剂(30-40)：(35-55)的重量比可以提高丙烯酸粒子间的分散性，减少丙烯酸粒子之间的团聚效应，提高清漆的储存稳定性。当丙烯酸树脂与溶剂的重量比超出优选的范围，印刷后难以形成连续的涂膜，降低与铝箔基材之间的附着力。并且还会降低涂膜的干燥速度，导致成膜后出现水纹，降低成膜的表观效果。
本发明的第二个方面提供了一种水性环保铝箔清漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂乳液在400-600r/min的转速下进行混合，升温至70-80℃反应20-30min；
(2)加入溶剂，700-900r/min继续搅拌15min；
(3)再依次加入蜡乳液，pH调节剂，爽滑剂，润湿剂，消泡剂，搅拌30-60min即得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述水性环保铝箔清漆，通过采用丙烯酸乳液616E，丙烯酸乳液7652X，丙烯酸乳液6136协同作用，提高了漆膜的交联程度，使漆膜附着到铝箔上时具有良好的耐磨性能。
(2)本发明所述水性环保铝箔清漆，通过采用水与乙醇的混合溶剂，降低了漆膜的吸水率，使漆膜在干燥阶段尽可能的促进溶剂挥发，减少了溶剂在漆膜中的残留，提高了使用安全性，增加了漆膜与基材铝箔之间的附着力。
(3)本发明所述水性环保铝箔清漆，采用乙醇胺，磺基琥珀酸二异辛脂钠盐与超分子量的聚二甲基硅氧烷协同作用，提高了清漆对色浆的承载能力，至少能够达到清漆与色浆1：0.3的承载重量比。
(4)本发明所述水性环保铝箔清漆，通过控制丙烯酸树脂乳液与溶剂(30-40)：(35-55)的重量比，在保证漆膜与基材之间具有良好附着力的同时，还改善了漆膜的流平性能，提高了涂料的稳定性。
(5)本发明所述水性环保铝箔清漆，是一种环保的铝箔清漆，在使用过程中溶剂的残留量低，VOC挥发量低，无环保压力，并且对色浆的承载力强，不会出现上机掉色的现象。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例1
一种水性环保铝箔清漆，制备原料以重量份计包括：丙烯酸树脂乳液35份，溶剂45份，蜡乳液1.5份，爽滑剂0.15份，润湿剂0.3份，消泡剂0.25份，pH调节剂2.5份。
所述丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的组合，重量比为3：1：1。
所述丙烯酸树脂乳液616E中不挥发组分的质量分数为47％，成膜温度＜0℃，购自台湾永丰产品公司。
所述丙烯酸树脂乳液7652X中不挥发组分的质量分数为41.5％，玻璃化温度为-21℃，购自永盛精细化工(清远)。
所述丙烯酸树脂乳液6136中不挥发组分的质量分数为45％，玻璃化温度为20℃，购自永盛精细化工(清远)。
所述蜡乳液为高密度聚乙烯蜡乳液，购自Keim-Additec公司，型号为D-806。
所述爽滑剂为超分子量聚二甲基硅氧烷，购自西安中源国泰，型号为GT501。
所述润湿剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠盐，购自江苏省海安石油化工厂，型号为OT-75。
所述消泡剂为聚醚型消泡剂，购自广州方中化工有限公司，型号为AF-207。
所述pH调节剂为乙醇胺。
所述溶剂为水和乙醇的组合，重量比为1：1。
一种水性环保铝箔清漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂乳液在500r/min的转速下进行混合，升温至75℃反应20min；
(2)加入溶剂，800r/min继续搅拌15min；
(3)再依次加入蜡乳液，pH调节剂，爽滑剂，润湿剂，消泡剂，搅拌40min即得。
实施例2
一种水性环保铝箔清漆，制备原料以重量份计包括：丙烯酸树脂乳液38份，溶剂50份，蜡乳液2份，爽滑剂0.18份，润湿剂0.4份，消泡剂0.3份，pH调节剂2.8份。
所述丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的组合，重量比为3：1：1。
所述丙烯酸树脂乳液616E中不挥发组分的质量分数为47％，成膜温度＜0℃，购自台湾永丰产品公司。
所述丙烯酸树脂乳液7652X中不挥发组分的质量分数为41.5％，玻璃化温度为-21℃，购自永盛精细化工(清远)。
所述丙烯酸树脂乳液6136中不挥发组分的质量分数为45％，玻璃化温度为20℃，购自永盛精细化工(清远)。
所述蜡乳液为高密度聚乙烯蜡乳液，购自Keim-Additec公司，型号为D-806。
所述爽滑剂为超分子量聚二甲基硅氧烷，购自西安中源国泰，型号为GT501。
所述润湿剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠盐，购自江苏省海安石油化工厂，型号为OT-75。
所述消泡剂为聚醚型消泡剂，购自广州方中化工有限公司，型号为AF-207。
所述pH调节剂为乙醇胺。
所述溶剂为水和乙醇的组合，重量比为1：1。
一种水性环保铝箔清漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂乳液在550r/min的转速下进行混合，升温至75℃反应25min；
(2)加入溶剂，800r/min继续搅拌20min；
(3)再依次加入蜡乳液，pH调节剂，爽滑剂，润湿剂，消泡剂，搅拌45min即得。
实施例3
一种水性环保铝箔清漆，具体步骤同实施例1，不同点在于所述丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液616E和丙烯酸树脂乳液7652X的组合。
实施例4
一种水性环保铝箔清漆，具体步骤同实施例1，不同点在于所述溶剂为水和异丙醇的组合，重量比为1：1。
实施例5
一种水性环保铝箔清漆，具体步骤同实施例1，不同点在于丙烯酸树脂与溶剂的重量比为35：60。
性能测试
漆膜制备：将实施例1-5制备得到的铝箔清漆均匀的印刷在干净的铝箔上，室温固化干燥3d，形成3mm厚的漆膜。
1.附着力测试：根据GB 1720-1979标准测试制备得到的漆膜附着力，划分7个部位分别评定等级，一级为部位1漆膜70％以上完好，附着力优秀；二级为部位2漆膜70％以上完好，附着力次之；以此类推。
2.耐磨性能：根据GBT 1768-1979标准测试制备得到的漆膜耐磨性能，使用摩擦试验机负载2公斤的载荷对印刷面进行来回100次摩擦，测量漆膜的失重率，失重率＝失重量/初始重量*100％。
3.安全性：裁取0.2m2样品，剪碎，放入清洁的玻璃瓶中，放入烘箱中80℃下恒温加热30min，取1mL气体加入GC-MS仪器中，以出峰总面积在标准曲线上查出对应的溶剂残留量。
将实施例1-5依据上述标准进行测试，测试结果见于表1。
表1
附着力 耐磨性能/％ 溶剂残留量mg/m2
实施例1 一级 0.1 ＜1
实施例2 一级 0.15 ＜1
实施例3 四级 1.3 3
实施例4 三级 1.5 5
实施例5 三级 2.4 6

Claims (4)

1.一种水性环保铝箔清漆，其特征在于，制备原料以重量份计包括：丙烯酸树脂乳液30-40份，溶剂35-55份，蜡乳液0.5-2.5份，爽滑剂0.1-0.2份，润湿剂0.1-0.5份，消泡剂0.2-0.5份，pH调节剂2-3份；
所述丙烯酸树脂乳液为水性丙烯酸树脂乳液，所述水性丙烯酸树脂乳液中至少包括一种自交联型丙烯酸树脂乳液6136；所述自交联型丙烯酸树脂乳液中不挥发组分的质量分数为43-48％，玻璃化温度为20℃；
所述丙烯酸树脂乳液为丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的组合，所述丙烯酸树脂乳液616E，丙烯酸树脂乳液7652X，丙烯酸树脂乳液6136的重量比为(1-5)：(0.5-3)：1；
所述溶剂为水和乙醇的组合，重量比为1：(0.5-5)；
所述润湿剂为磺基琥珀酸二异辛酯钠盐；所述pH调节剂为乙醇胺；所述爽滑剂为超分子量聚二甲基硅氧烷。
2.根据权利要求1所述水性环保铝箔清漆，其特征在于，所述蜡乳液选自阳离子型蜡乳液、阴离子型蜡乳液、非离子型蜡乳液中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述水性环保铝箔清漆，其特征在于，所述消泡剂为非硅类消泡剂，所述非硅类消泡剂选自醇类消泡剂、脂肪酸酯类消泡剂、磷酸酯类消泡剂、酰胺类消泡剂、聚醚型消泡剂、脂肪酸类消泡剂中的一种或几种的组合。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述水性环保铝箔清漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂乳液在400-600r/min的转速下进行混合，升温至70-80℃反应20-30min；
(2)加入溶剂，700-900r/min继续搅拌15min；
(3)再依次加入蜡乳液，pH调节剂，爽滑剂，润湿剂，消泡剂，搅拌30-60min即得。
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