CN116554766A

CN116554766A - 一种高固含量低能耗环保水性光油及其制备方法

Info

Publication number: CN116554766A
Application number: CN202310212802.8A
Authority: CN
Inventors: 柴俊; 徐红华; 鲁琴; 刘仁强; 梁文锋
Original assignee: Foshan Rocklink Chemical Co ltd
Current assignee: Foshan Rocklink Chemical Co ltd
Priority date: 2023-03-07
Filing date: 2023-03-07
Publication date: 2023-08-08

Abstract

本发明提供一种高固含量低能耗环保水性光油及其制备方法，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂45‑65％、辅助成膜物质15‑25％、亲水溶剂1‑3％、蜡剂2‑5％，助剂1‑6％，余量为纯水。本发明制备得到的水性光油制备方法简单，附着力强，稳定性高，可以解决传统溶剂型光油的高能耗和高VOC排放问题，节约能源消耗，减少环境污染。

Description

一种高固含量低能耗环保水性光油及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属包装外涂料，金属包装印刷领域，IPC分类号为C09D161/06，具体涉及一种高固含量低能耗环保水性光油及其制备方法。

背景技术

金属印刷食品罐外印光油对彩印图文部分起到保护的作用，在三片罐领域，一般这种类型的光油是油性体系，即使用大量溶剂作为配方的主要成分之一，固化方式以热固化型为主，为了有好的流平效果，一般会选择高沸点的溶剂体系，这往往需要180摄氏度及以上的烘烤温度，要彻底烘干漆膜表面，需要10分钟-15分钟的烘烤时长，能耗较大，CN101935491B公开了一种食品金属包装涂料，包含双酚A缩纯水甘油醚环氧树脂、改性酚醛树脂、氨基树脂、纳米气相二氧化硅，以及有油性溶剂和其他助剂，在150℃时的凝胶时间为270-300秒，可在较少涂料消耗量的前提下提高耐腐蚀性，减少了烘烤时间，但是油性体系中，使用大量的溶剂，所以在烘烤过程中，伴随着大量的有机物挥发，造成一定程度的环境污染，为了减少污染，往往需要安装环保炉对废气进行处理，消耗能量的同时，还容易引起漆膜黄变。

CN115044282B公开了一种食品罐外用安全叠压无迁移UV光油及其制备方法，制备原料包括改性环氧丙烯酸酯树脂、反应单体、光引发剂、蜡剂，其他助剂，印刷成膜工艺简单无需烘烤，UV固化成膜能耗低，环境友好低VOC排放，但是附着能力差，稳定性能仍需要进一步提高。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种高固含量低能耗环保水性光油，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂45-65％、辅助成膜物质15-25％、亲水溶剂1-3％、蜡剂2-5％，助剂1-6％，余量为纯水。

在一种实施方式中，所述主树脂选自丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、聚酯树脂中的一种或多种。

优选的，所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为(2-3)：10。

进一步优选的，所述丙烯酸树脂为水溶性热固型丙烯酸树脂；所述聚酯树脂为饱和聚酯树脂。

更优选的，所述水溶性热固型丙烯酸树脂的粘度为2000-4000mPa.s。

所述粘度在25℃下测得。

在一种实施方式中，所述辅助成膜物质选自羟基聚合物树脂、氯醋树脂、氨基树脂中的一种或多种。

优选的，所述辅助成膜物质为氨基树脂。

进一步优选的，所述氨基树脂为高固体分氨基树脂，固体份接近100％。

在一种实施方式中，所述亲水溶剂选自醇类、酮类、醚类的一种或多种。

优选的，所述亲水溶剂为醚类。

进一步优选的，所述醚类溶剂为乙二醇单丁醚。

在一种实施方式中，所述蜡剂为高分子矿物蜡和/或天然蜡。

优选的，所述蜡剂为高分子矿物蜡。

进一步优选的，所述蜡剂为聚四氟乙烯蜡。

更优选的，所述聚四氟乙烯蜡为聚四氟乙烯蜡微粉，平均粒径小于1μm。

所述蜡剂为分散性好的聚四氟乙烯蜡，经高速分散机高速分散，改善漆膜表面滑度和抗划伤性。

在一种实施方式中，所述助剂选自流平剂、消泡剂、催化剂、胺中和剂中的一种或多种。

优选的，所述助剂为流平剂、催化剂和消泡剂，胺中和剂，质量比为(2-3)：1：(1-5)：(5-10)。

在一种实施方式中，所述流平剂选自有机硅类、丙烯酸类、氟碳化合物类中的任一种。

优选的，所述流平剂为有机硅类。

在一种实施方式中，所述消泡剂选自硅类、表面活性剂类、链烷烃类和矿物油类、复合型消泡剂中任一种。

优选的，所述消泡剂为复合型消泡剂。

在一种实施方式中，所述催化剂选自聚氨酯防纯水涂料催化剂、封闭型酸催化剂、有机金属催化剂中的任一种。

优选的，所述催化剂为封闭型酸催化剂。

进一步优选的，所述催化剂为封闭型有机磺酸催化剂。

在一种实施方式中，所述胺中和剂为二甲基乙醇胺_，作为一种高效的胺中和剂，可调整光油体系pH值、稳定体系及辅助溶解等效能_。

发明人通过大量研究，发现主树脂为饱和聚酯树脂和羧基型水溶性热固型丙烯酸树脂成膜性能好，具有良好的水溶性，制得的漆膜高硬度，高光泽，附着力好，但是稳定性能较差，为了进一步降低VOC排放，提高稳定性，发明人通过大量研究发现，加入辅助成膜物质为高固体分氨基树脂，并且使用封闭性酸性催化剂，可以提高稳定性，使得漆膜有良好的硬度及柔韧性，并且降低了固化温度，发明人认为可能的原因是，高固体分氨基树脂的固体份接近100％，几乎无VOC排放，同饱和聚酯树脂交联性能优良，进一步提高了体系中的网状结构，经酸催化后，提高了漆膜的硬度和柔韧性，并且羟甲基含量很低，在水性体系中稳定性极佳，在催化剂、胺中和剂的作用下，光油的稳定性能进一步提高。

另外，发明人还发现，使用所述有机硅类流平剂可以降低光油表面张力，提高底材润湿，防止缩孔。同时还可提高表面滑爽度，在水性体系中可以改善抗粘连性。

本发明另一方面公开了所述水性光油的制备方法，包括以下步骤：按顺序加入各组分，搅拌混合即得。

具体的，首先按顺序将主树脂、辅助成膜物质、流平剂、消泡剂胺中和剂缓慢加入反应釜，在搅拌机的快速档搅拌下，混合好物料，然后，将亲水溶剂、蜡剂、催化剂缓慢加入到反应釜中，和之前的物料充分均匀地溶合，然后，在低速搅拌下，缓慢加入纯水，使之充分融入之前的物料，所有物料加完后，把搅拌机开到快速档，继续搅拌半个小时即可。

有益效果

1、选用特定比例的饱和聚酯树脂和羧基型水溶性热固型丙烯酸树脂为主要成膜物质，粘度较低，固含量高。

2、选用细度优良的聚四氟乙烯蜡微粉，提高漆膜表面滑度和抗划伤。

3、选用纯水作为主要分散介质，同时搭配少量亲水溶剂平衡配方，稳定配方体系。

4、添加助剂及流平剂，改善漆膜的流平性、产品稳定性。

5、本发明制备得到的水性光油制备方法简单，附着力强，稳定性高，可以解决传统溶剂型光油的高能耗和高VOC排放问题，节约能源消耗，减少环境污染。

具体实施方式

实施例1

本实施例1公开了一种高固含量低能耗环保水性光油，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂45％、辅助成膜物质15％、亲水溶剂1％、蜡剂2％，助剂1％，余量为纯水。

所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为2：10。

所述丙烯酸树脂为水溶性热固型丙烯酸树脂购自于东莞广通化工制品有限公司，牌号为BH-811，粘度为2000-3000mPa.s。

所述聚酯树脂为饱和聚酯树脂购自于长兴高分子量饱和聚酯树脂，品名为ETERKYD 5017-R-40。

所述辅助成膜物质为高固体分氨基树脂，购自于购买于翁开尔，CYMEL 303LF。

所述亲水溶剂为乙二醇单丁醚。

所述蜡剂为聚四氟乙烯蜡，购自于沈阳市天宇祥微粉材料厂，型号为PTFE微粉-N06，平均粒径小于1μm。

所述助剂为流平剂、催化剂、消泡剂、胺中和剂，质量比为2∶1∶1∶5。

所述流平剂为有机硅类购自于广州市鸿峻贸易有限公司，型号为BYK-333。

所述消泡剂为复合型消泡剂购自于烟台恒鑫化工科技有限公司，型号为THIX-318。

所述催化剂为封闭型有机磺酸催化剂购自于东莞市楹圣塑胶化工有限，型号为美国金氏KING2500。

所述胺中和剂为二甲基乙醇胺。

本实施例1另一方面公开了所述水性光油的制备方法，步骤如下：首先按顺序将主树脂、辅助成膜物质、流平剂、消泡剂、胺中和剂缓慢加入反应釜，在搅拌机的快速档搅拌下，混合好物料，然后，将亲水溶剂、蜡剂、催化剂缓慢加入到反应釜中，和之前的物料充分均匀地溶合，然后，在低速搅拌下，缓慢加入纯水，使之充分融入之前的物料，所有物料加完后，把搅拌机开到快速档，继续搅拌半个小时即可。

实施例2

本实施例1公开了一种高固含量低能耗环保水性光油，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂65％、辅助成膜物质25％、亲水溶剂3％、蜡剂5％，助剂3％，余量为纯水。

所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为3：10。

所述丙烯酸树脂为纯水溶性热固型丙烯酸树脂购自于东莞广通化工制品有限公司，牌号为BH-811，粘度为2000-3000mPa.s。

所述亲水溶剂乙二醇单丁醚。

所述助剂为流平剂、催化剂和消泡剂，胺中和剂质量比为3：1：5：10。

所述胺中和剂为二甲基乙醇胺。

本实施例2另一方面公开了所述水性光油的制备方法，步骤如下：首先按顺序将主树脂、辅助成膜物质、流平剂、消泡剂、胺中和剂缓慢加入反应釜，在搅拌机的快速档搅拌下，混合好物料，然后，将亲水溶剂、蜡剂、催化剂缓慢加入到反应釜中，和之前的物料充分均匀地溶合，然后，在低速搅拌下，缓慢加入纯水，使之充分融入之前的物料，所有物料加完后，把搅拌机开到快速档，继续搅拌半个小时即可。

实施例3

本实施例3公开了一种高固含量低能耗环保水性光油，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂55％、辅助成膜物质23％、亲水溶剂1.5％、蜡剂3.5％，助剂1.5％，余量为纯水。

所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为2.5：10。

所述亲水溶剂为乙二醇单丁醚。

所述助剂为流平剂、催化剂、消泡剂、胺中和剂质量比为2.5：1：1：8。

所述胺中和剂为二甲基乙醇胺。

本实施例3另一方面公开了所述水性光油的制备方法，步骤如下：首先按顺序将主树脂、辅助成膜物质、流平剂、消泡剂、胺中和剂缓慢加入反应釜，在搅拌机的快速档搅拌下，混合好物料，然后，将亲水溶剂、蜡剂、催化剂缓慢加入到反应釜中，和之前的物料充分均匀地溶合，然后，在低速搅拌下，缓慢加入纯水，使之充分融入之前的物料，所有物料加完后，把搅拌机开到快速档，继续搅拌半个小时即可。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于：制备原料包括：主树脂75％、辅助成膜物质10％、亲水溶剂1.5％、蜡剂3.5％，助剂1.5％，余量为纯水。

实施例5

本实施例与实施例3的区别在于：所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为10：2。

实施例6

本实施例与实施例3的区别在于：所述流平剂为丙烯酸酯流平剂，购自于广州市一化数字科技有限公司，型号为一化工3177。

性能测试

1、VOC测试：测试方法按照国标GB/T23985，限值标准为国标GB30981要求小于480g/l，越低越好，本发明所得的水性光油符合要求。

2、漆膜流平平整度(辊涂法)：准备一张20×30cm马口铁，辊长18cm，手柄20cm的活动橡胶辊；取标准品和实验样品各5克；左边标样，右边试样放置于马口铁上，注意样品放置间距不要超过胶辊的辊涂范围；将胶辊放置于涂料前方，45度角倾斜用力往实验员方向滚动；观察涂料湿膜平整度情况。

注意事项：

a辊涂时要一气呵成，中间不能停顿；

b多个样品可以同时对比；

c观察平整度要对比标样来进行判断。

3、稳定性：涂料稳定性实验：取容量约250ml的空罐，放入约200ml的漆品于罐中，其中第一组样品，放入40℃或要求温度之恒温烤箱中，放置时间依据实际需要，第二组样品置于室温中，放置时间依据实际需要，第三组样品置于冰箱冷冻中(温度约为零下18-20度)，放置时间依据实际需要，刚开始一个礼拜测试一次，连续测试四次后，改为一个月一次，实验时观察漆品外表是否改变，如混浊，沉淀，分离，颜色等，并记录粘度变化

注意事项：

a放入恒温烤箱之试品罐之盖子必须用铁钉穿孔后，贴上胶布，避免爆罐现象

b稳定性时间可根据实际情况作调整

判断标准：冷热稳放置后的漆品性能同常温下放置的漆品性能接近，即为通过。

Claims

1.一种高固含量低能耗环保水性光油，其特征在于，按质量百分比计，制备原料包括：主树脂45-65％、辅助成膜物质15-25％、亲水溶剂1-3％、蜡剂2-5％，助剂1-6％，余量为纯水。

2.根据权利要求1所述的水性光油，其特征在于，所述主树脂选自丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、聚酯树脂中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的水性光油，其特征在于，所述主树脂为丙烯酸树脂和聚酯树脂，质量比为(2-3)：10。

4.根据权利要求1所述的水性光油，其特征在于，所述辅助成膜物质选自羟基聚合物树脂、氯醋树脂、氨基树脂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的水性光油，其特征在于，所述亲水溶剂选自醇类、酮类、醚类中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的水性光油，其特征在于，所述亲水溶剂为乙二醇单丁醚。

7.根据权利要求1所述的水性光油，其特征在于，所述蜡剂为高分子矿物蜡和/或天然蜡。

8.根据权利要求7所述的水性光油，其特征在于，所述蜡剂为聚四氟乙烯蜡，所述聚四氟乙烯蜡为聚四氟乙烯蜡微粉，平均粒径小于1μm。

9.根据权利要求1所述的水性光油，其特征在于，所述助剂选自流平剂、消泡剂、催化剂、胺中和剂中的一种或多种。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的水性光油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按顺序加入各组分，搅拌混合即得。