CN105386365A - 一种高光抗刮的水性上光油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括30~50份苯丙乳液、10~60份丙烯酸改性聚氨酯乳液、5~15份碱溶性丙烯酸树脂、0.1~0.3份消泡剂、8~12份蜡乳液、3~5份润湿剂、0.3~1份滑爽剂、4~8份十二碳醇酯和5~10份的水；按照重量份数，丙烯酸改性聚氨酯乳液由200~250份聚乙二醇、90~110份异佛尔酮二异氰酸酯、10~15份二羟甲基丙酸、0.1~1.3份二月桂酸二丁基锡、10~15份三乙胺、4~8份乙二胺、15~30份甲基丙烯酸甲酯、45~95份丙烯酸丁酯和0.4~0.8份偶氮二异丁腈制备而成。本发明还公开了该水性上光油的制备方法。本发明将丙烯酸改性聚氨酯乳液引入水性上光油配方后，水性光油成膜后光泽高，抗刮性、防爆线性优异，并具有良好的印刷适应性。

Description

一种高光抗刮的水性上光油及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体是一种高光抗刮的水性上光油及其制备方法。
背景技术
水性上光与UV上光是目前印刷包装领域常用的两种表面处理工艺。随着近年来国内对涂料VOC含量的控制日益严格，水性上光油已成为印刷上光的主流。水性上光油是指以水为载体的，用印刷机联机或上光机离线涂布的，用来增加纸质印刷品的光泽度、耐水性、耐磨性的一种环保型涂料产品。目前，涂布上光技术已被越来越多的印刷厂家所采用，促使上光油的需求量不断上升。由于水性上光油具有无毒、无味、透明感强、无有机挥发物（VOC）的排放、成本低、原材料来源广等特点，在使用中能赋予印刷品良好的光泽性、耐折性、耐磨性和耐化学品性，尤其是它所具有的环保性能特别适合食品、药品和烟草等行业包装印刷材料的加工。但与传统的UV上光油相比，水性上光油仍存在光泽低、抗刮性差等不足，限制了其在高端印刷纸品上的应用。
目前市场上的水性上光油以苯丙乳液作为主成膜物质，苯丙乳液占配方组成的50%以上。但由于高光水性上光油配方中采用的丙烯酸乳液Tg（玻璃化温度）值较高，其成膜后涂层的硬度高，韧性差，容易被刮伤。因此市场急需一种抗刮伤的水性上光油。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高光泽、良好抗刮性能的水性上光油。
本发明的另一目的是提供该水性上光油的制备方法。
为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
一种高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括20~50份苯丙乳液、10~60份丙烯酸改性聚氨酯乳液、5~15份碱溶性丙烯酸树脂、0.1~0.3份消泡剂、8~12份蜡乳液、3~5份润湿剂、0.3~1份滑爽剂、4~8份十二碳醇酯和5~10份水。
进一步地，按照重量份数，所述丙烯酸改性聚氨酯乳液由200~250份聚乙二醇、90~110份异佛尔酮二异氰酸酯、10~15份二羟甲基丙酸、0.1~1.3份二月桂酸二丁基锡、10~15份三乙胺、4~8份乙二胺、15~30份甲基丙烯酸甲酯、45~95份丙烯酸丁酯和0.4~0.8份偶氮二异丁腈制备而成。
进一步地，所述丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：加入聚乙二醇，升温使其熔融，真空脱水2~3h，然后降温至70~80℃，停止抽真空，通氮气，滴加异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应2~4h后，加入二羟甲基丙酸和二月桂酸二丁基锡继续反应；当NCO值达到3.0~4.0wt%后，降温至50~60℃，加入三乙胺中和，再加入去离子水充分搅拌，然后加入乙二胺水溶液，恒温反应20~40min，最后将反应体系升温至80~90℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈的混合液，滴完后保温2~4h，降温至40~50℃出料即得。
进一步地，所述乙二胺水溶液的质量百分数为20%。
进一步地，所述聚乙二醇是PEG2000。
进一步地，所述苯丙乳液的玻璃化温度Tg为95~100℃。
对于采用的苯丙乳液、碱溶性丙烯酸树脂、消泡剂、蜡乳液、润湿剂、滑爽剂，本领域的常规品种均能实现本发明。
前面所述的水性上光油的制备方法，具体是：先加入苯丙乳液、丙烯酸改性聚氨酯乳液，在600~800r/min条件下依次加入碱溶性丙烯酸树脂、消泡剂、蜡乳液、十二碳醇酯、润湿剂、滑爽剂和水，搅拌20~40min，使原料分散均匀即得。
本发明具有以下有益效果：
丙烯酸树脂具有高光泽度和耐候性，抗开裂，而水性聚氨酯特殊的分子结构使其具备柔韧性好、附着力好、耐腐蚀性强等优点；丙烯酸改性聚氨酯乳液则将二种树脂的性能有机结合在一起，与苯丙乳液相比具有更优异的柔韧性、附着力和光泽度。本发明将丙烯酸改性聚氨酯乳液引入水性上光油配方后，其作为主要成膜物质之一，不仅可以保持较高的光泽，还可改善涂层的柔韧性，从而提高涂层的抗刮伤性能，水性光油成膜后光泽高，抗刮性、防爆线性优异，并具有良好的印刷适应性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
以下实施例中采用的苯丙乳液、消泡剂、蜡乳液、润湿剂、滑爽剂，除有特殊说明外，均为本领域的常规种类。
实施例1
本实施例的高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括50份苯丙乳液、10份丙烯酸改性聚氨酯乳液、10份碱溶性丙烯酸树脂、0.1份消泡剂、10份蜡乳液、4份润湿剂、0.5份滑爽剂、8份十二碳醇酯和7.5份水。
其中，丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：向带有搅拌器、冷凝管、温度计的500mL四口烧瓶中加入200g聚乙二醇（PEG2000），升温至120℃使其熔融，在10mmHg真空度下真空脱水2h，然后降温至80℃，停止抽真空，通氮气，滴加90g异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应3h后，加入10g二羟甲基丙酸和0.1g二月桂酸二丁基锡继续反应；每隔30min测一次NCO值，当NCO值达到3.0wt%后，降温至60℃，加入10g三乙胺中和30min，并在高速搅拌下加入去离子水（用量根据所需固含量来调整）充分搅拌，再缓慢加入4g乙二胺配制的20wt%水溶液，恒温反应30min，最后将反应体系升温至80℃，滴加15g甲基丙烯酸甲酯、45g丙烯酸丁酯、0.4g偶氮二异丁腈的混合液，1h内滴完，滴完后保温3h，降温至45℃出料即得丙烯酸改性聚氨酯乳液。
水性上光油的制备：先加入50g苯丙乳液（Tg=98℃）、10g丙烯酸改性聚氨酯乳液，在600r/min条件下依次加入10g碱溶性丙烯酸树脂、0.1g消泡剂、10g高光蜡乳液、8g十二碳醇酯、4g润湿剂、0.5g滑爽剂和7.5g水，搅拌30min，使原料分散均匀即得水性上光油。
实施例2
本实施例的高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括30份苯丙乳液、30份丙烯酸改性聚氨酯乳液、10份碱溶性丙烯酸树脂、0.1份消泡剂、10份蜡乳液、4份润湿剂、0.5份滑爽剂、6份十二碳醇酯和7.5份水。
其中，丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：向带有搅拌器、冷凝管、温度计的500mL四口烧瓶中加入250g聚乙二醇（PEG2000），升温至120℃使其熔融，在10mmHg真空度下真空脱水3h，然后降温至80℃，停止抽真空，通氮气，滴加110g异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应3h后，加入15g二羟甲基丙酸和1.3g二月桂酸二丁基锡继续反应；每隔30min测一次NCO值，当NCO值达到4.0wt%后，降温至60℃，加入15g三乙胺中和30min，并在高速搅拌下加入去离子水（用量根据所需固含量来调整）充分搅拌，再缓慢加入8g乙二胺配制的20wt%水溶液，恒温反应30min，最后将反应体系升温至80℃，滴加30g甲基丙烯酸甲酯、95g丙烯酸丁酯、0.8g偶氮二异丁腈的混合液，1h内滴完，滴完后保温3h，降温至45℃出料即得丙烯酸改性聚氨酯乳液。
水性上光油的制备：先加入30g苯丙乳液（Tg=98℃）、30g丙烯酸改性聚氨酯乳液，在800r/min条件下依次加入10g碱溶性丙烯酸树脂、0.1g消泡剂、10g高光蜡乳液、6g十二碳醇酯、4g润湿剂、0.5g滑爽剂和7.5g水，搅拌20~40min，使原料分散均匀即得。
实施例3
本实施例的高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括20份苯丙乳液、40份丙烯酸改性聚氨酯乳液、10份碱溶性丙烯酸树脂、0.1份消泡剂、10份蜡乳液、4份润湿剂、0.5份滑爽剂、4份十二碳醇酯和7.5份水。
其中，丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：向带有搅拌器、冷凝管、温度计的500mL四口烧瓶中加入230g聚乙二醇（PEG2000），升温至120℃使其熔融，在10mmHg真空度下真空脱水2.5h，然后降温至80℃，停止抽真空，通氮气，滴加100g异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应3h后，加入12g二羟甲基丙酸和0.8g二月桂酸二丁基锡继续反应；每隔30min测一次NCO值，当NCO值达到3.5wt%后，降温至60℃，加入13g三乙胺中和30min，并在高速搅拌下加入去离子水（用量根据所需固含量来调整）充分搅拌，再缓慢加入6g乙二胺配制的20wt%水溶液，恒温反应30min，最后将反应体系升温至80℃，滴加25g甲基丙烯酸甲酯、70g丙烯酸丁酯、0.6g偶氮二异丁腈的混合液，1h内滴完，滴完后保温3h，降温至45℃出料即得丙烯酸改性聚氨酯乳液。
水性上光油的制备：先加入40g苯丙乳液（Tg=95~100℃）、60g丙烯酸改性聚氨酯乳液，在800r/min条件下依次加入10g碱溶性丙烯酸树脂、0.1g消泡剂、10g高光蜡乳液、4g十二碳醇酯、4g润湿剂、0.5g滑爽剂和7.5g水，搅拌30min，使原料分散均匀即得水性上光油。
实施例4
本实施例的高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括30份苯丙乳液、60份丙烯酸改性聚氨酯乳液、5份碱溶性丙烯酸树脂、0.3份消泡剂、8份蜡乳液、3份润湿剂、0.3份滑爽剂、5份十二碳醇酯和5份水。
其中，丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：向带有搅拌器、冷凝管、温度计的500mL四口烧瓶中加210g聚乙二醇，升温至120℃使其熔融，在10mmHg真空度下真空脱水2.5h，然后降温至70℃，停止抽真空，通氮气，滴加95g异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应2h后，加入13g二羟甲基丙酸和0.5g二月桂酸二丁基锡继续反应；每隔30min测一次NCO值，当NCO值达到3.2wt%后，降温至50℃，加入12g三乙胺中和30min，并在高速搅拌下加入去离子水（用量根据所需固含量来调整）充分搅拌，再缓慢加入5g乙二胺配制的20wt%水溶液，恒温反应20min，最后将反应体系升温至90℃，滴加20g甲基丙烯酸甲酯、60g丙烯酸丁酯、0.5g偶氮二异丁腈的混合液，1h内滴完，滴完后保温2h，降温至40℃出料即得丙烯酸改性聚氨酯乳液。
水性上光油的制备：先加入30g苯丙乳液（Tg=95~100℃）、40g丙烯酸改性聚氨酯乳液，在700r/min条件下依次加入5g碱溶性丙烯酸树脂、0.3g消泡剂、8g蜡乳液、5g十二碳醇酯、3g润湿剂、0.3g滑爽剂和5g水，搅拌20min，使原料分散均匀即得水性上光油。
实施例5
本实施例的高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括40份苯丙乳液、50份丙烯酸改性聚氨酯乳液、15份碱溶性丙烯酸树脂、0.2份消泡剂、12份蜡乳液、5份润湿剂、1份滑爽剂、7份十二碳醇酯和10份水。
其中，丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：向带有搅拌器、冷凝管、温度计的500mL四口烧瓶中加入240g聚乙二醇，升温至120℃使其熔融，在10mmHg真空度下真空脱水3h，然后降温至75℃，停止抽真空，通氮气，滴加100g异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应4h后，加入14g二羟甲基丙酸和1g二月桂酸二丁基锡继续反应；每隔30min测一次NCO值，当NCO值达到3.7wt%后，降温至55℃，加入10~15g三乙胺中和30min，并在高速搅拌下加入去离子水（用量根据所需固含量来调整）充分搅拌，再缓慢加入7g乙二胺配制的20wt%水溶液，恒温反应40min，最后将反应体系升温至85℃，滴加22g甲基丙烯酸甲酯、80g丙烯酸丁酯、0.6g偶氮二异丁腈的混合液，1h内滴完，滴完后保温4h，降温至50℃出料即得丙烯酸改性聚氨酯乳液。
水性上光油的制备：先加入40g苯丙乳液（Tg=100℃）、50g丙烯酸改性聚氨酯乳液，在600r/min条件下依次加入15g碱溶性丙烯酸树脂、0.2g消泡剂、12g蜡乳液、7g十二碳醇酯、5g润湿剂、1g滑爽剂和10g水，搅拌40min，使原料分散均匀即得水性上光油。
对比例
一种高光抗刮的水性上光油，按照重量份数，包括30份苯丙乳液、10份碱溶性丙烯酸树脂、0.1份消泡剂、10份蜡乳液、4份润湿剂、0.5份滑爽剂、6份十二碳醇酯和7.5份水。
水性上光油的制备：先加入30g苯丙乳液（Tg=98℃），在800r/min条件下依次加入10g碱溶性丙烯酸树脂、0.1g消泡剂、10g高光蜡乳液、6g十二碳醇酯、4g润湿剂、0.5g滑爽剂和7.5g水，搅拌20~40min，使原料分散均匀即得。
性能测试
分别用实施例1~3和对比例的水性上光油在印有油墨的纸张上用4m线棒拉涂，用吹风机吹干，按下述方法进行干膜性能测试，所得结果如表1所示：
表1水性上光油的性能测试结果
测试项目 实例1 实例2 实例3 对比例
外观 光亮平滑 光亮平滑 光亮平滑 光亮平滑
光泽，GU 73 70 71 60
耐磨性，次 300 305 320 230
抗刮伤性 4 4 5 2
测试评定方法
1外观：目测。
2光泽：按GB/T9754的规定进行测定，入射角为60°。
3耐磨性：使用磨擦机测试，在4磅的负载下，将样版剪切成宽50mm*长220mm，并用压纸装置固定在摩擦台上，将80克A4复印纸剪切成宽50mm*长220mm，并用偏心压轮固定在摩擦体上，80克A4复印纸光面对样版涂膜面，以涂膜磨损露出油墨时的次数来表示。
4抗刮伤性：用拇指指甲施加中等压力，在水油干膜上来回反复刮，观察刮痕的严重程度；评定结果分为1~5级，1级最差，5级最好。
由表1可知，本发明在将水性上光油配方中加入丙烯酸改性聚氨酯乳液，与常规的产品相比，成膜后具有高光泽，更优异的耐磨和抗刮性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高光抗刮的水性上光油，其特征在于，按照重量份数，包括20~50份苯丙乳液、10~60份丙烯酸改性聚氨酯乳液、5~15份碱溶性丙烯酸树脂、0.1~0.3份消泡剂、8~12份蜡乳液、3~5份润湿剂、0.3~1份滑爽剂、4~8份十二碳醇酯和5~10份水。
2.根据权利要求1所述的水性上光油，其特征在于，按照重量份数，所述丙烯酸改性聚氨酯乳液由200~250份聚乙二醇、90~110份异佛尔酮二异氰酸酯、10~15份二羟甲基丙酸、0.1~1.3份二月桂酸二丁基锡、10~15份三乙胺、4~8份乙二胺、15~30份甲基丙烯酸甲酯、45~95份丙烯酸丁酯和0.4~0.8份偶氮二异丁腈制备而成。
3.根据权利要求2所述的水性上光油，其特征在于，所述丙烯酸改性聚氨酯乳液由以下方法制备：加入聚乙二醇，升温使其熔融，真空脱水2~3h，然后降温至70~80℃，停止抽真空，通氮气，滴加异佛尔酮二异氰酸酯，恒温反应2~4h后，加入二羟甲基丙酸和二月桂酸二丁基锡继续反应；当NCO值达到3.0~4.0wt%后，降温至50~60℃，加入三乙胺中和，再加入去离子水充分搅拌，然后加入乙二胺水溶液，恒温反应20~40min，最后将反应体系升温至80~90℃，滴加甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈的混合液，滴完后保温2~4h，降温至40~50℃出料即得。
4.根据权利要求3所述的水性上光油，其特征在于，所述乙二胺水溶液的质量百分数为20%。
5.根据权利要求2所述的水性上光油，其特征在于，所述聚乙二醇是PEG2000。
6.根据权利要求1所述的水性上光油，其特征在于，所述苯丙乳液的玻璃化温度Tg为95~100℃。
7.上述任意一项权利要求所述的水性上光油的制备方法，其特征在于，先加入苯丙乳液、丙烯酸改性聚氨酯乳液，在600~800r/min条件下依次加入碱溶性丙烯酸树脂、消泡剂、蜡乳液、十二碳醇酯、润湿剂、滑爽剂和水，搅拌20~40min，使原料分散均匀即得。
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