CN105860823A - 一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法。其中，所述高阻隔性紫外光固化光油，以质量百分比计，按质量份数计，包括以下组分：45‑80份的低聚物、0.1‑5份的纳米材料、1‑3.5份的光引发剂、2‑6份的增稠剂、2‑8份的助剂、5‑15份的异丙醇和2‑15份的水。本发明所提供的高阻隔性紫外光固化光油光泽度好，氧气渗透率相对传统紫外光固化光油下降了80.74%，CO2 渗透率下降了79.7%，水渗透率下降了30.5%，可以用于对阻隔性要求高的食品、药品及化妆品等的包装。

Description

一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及高阻隔纳米涂层材料领域，尤其涉及一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法。
背景技术
塑料成型加工过程中不可避免会产生各种缺陷，导致表面光泽度较低，美观程度较差。所以多数常规塑料制品耐刮伤、耐溶剂、防老化，阻隔性等性能不高，需要对塑料表面进行装饰和保护。紫外光固化涂料可以为塑料赋予耐磨擦、不易划伤、高光泽和美观等性能。但紫外光固化涂料在阻隔性能上还是不能很好的满足化妆品、食品和药品的要求。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法，旨在解决现有的紫外光固化涂料阻隔性能有待改进的问题。
本发明的技术方案如下：
一种高阻隔性紫外光固化光油，其中，按质量份数计，包括以下组分：45-80份的低聚物、0.1-5份的纳米材料、1-3.5份的光引发剂、2-6份的增稠剂、2-8份的助剂、5-15份的异丙醇和2-15份的水。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其中，所述的低聚物选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、胺改性丙烯酸酯和丙烯酸树脂的一种或几种的混合物。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其中，所述的纳米材料选自石墨烯、氧化石墨烯、功能化石墨烯、功能化氧化石墨烯、累托石、纳米蒙脱土、有机改性蒙脱土、纳米蛭石、纳米高岭土、纳米蛇纹石、纳米钛酸钾、碳纳米管和碳纳米颗粒的一种或几种的混合物。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其中，所述的光引发剂是由819DW与芳基烷基酮类化合物两种光引发剂组成。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其中，所述的增稠剂是聚氨酯缔合型增稠剂。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其中，按质量份数计，所述的助剂包括流平剂0.2-0.4份、消泡剂1.0-2.0份、分散剂0.2-0.5份、润湿剂0.2-0.5份、固化促进剂0.3-0.5份和附着力促进剂1.0-3.5份。
所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的附着力促进剂为氯化聚丙烯。
一种如上所述的高阻隔性紫外光固化光油的制备方法，其中，包括步骤：
A、先把纳米材料加入水和异丙醇中，边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液；
B、再加入一部分低聚物，边超声处理边搅拌一段时间；
C、再加入助剂和一部分增稠剂；
D、再缓慢滴加光引发剂；
E、最后加入剩余的低聚物，再加入剩余的增稠剂混合均匀，制得高阻隔性紫外光固化光油。
所述的制备方法，其中，所述步骤D中，在搅拌条件下滴加光引发剂。
所述的制备方法，其中，所述步骤A中，在5-85℃的温度条件下进行超声和搅拌。
有益效果：本发明所提供的高阻隔性紫外光固化光油光泽度好，氧气渗透率相对传统紫外光固化光油下降了80.74%，CO2 渗透率下降了79.7%，水渗透率下降了30.5%，可以用于对阻隔性要求高的食品、药品及化妆品等的包装。
附图说明
图1为本发明的高阻隔性紫外光固化光油其阻隔原理图。
具体实施方式
本发明提供一种高阻隔性紫外光固化光油及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提供的一种高阻隔性紫外光固化光油，按质量份数计，包括以下组分：45-80份的低聚物、0.1-5份的纳米材料、1-3.5份的光引发剂、2%-6份的增稠剂、2-8份的助剂、5-15份的异丙醇和2-15份的水。
采用上述配方的高阻隔性紫外光固化光油光泽度好，氧气渗透率相对传统紫外光固化光油下降了80.74%，CO2 渗透率下降了79.7%，水渗透率下降了30.5%，特别适合于对阻隔性要求高的食品、药品及化妆品等的包装。
进一步，所述的低聚物优选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、胺改性丙烯酸酯和丙烯酸树脂的一种或几种的混合物。
进一步，所述的纳米材料优选自石墨烯、氧化石墨烯、功能化石墨烯、功能化氧化石墨烯、累托石、纳米蒙脱土、有机改性蒙脱土、纳米蛭石、纳米高岭土、纳米蛇纹石、纳米钛酸钾、碳纳米管和碳纳米颗粒的一种或几种的混合物。
进一步，所述的光引发剂优选为由819DW与芳基烷基酮类化合物两种光引发剂组成。
进一步，所述的增稠剂优选为聚氨酯缔合型增稠剂。
进一步，所述的助剂优选包括如下组分：流平剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、附着力促进剂。
进一步，按质量份数计，所述的助剂优选为：流平剂0.2-0.4份、消泡剂1.0-2.0份、分散剂0.2-0.5份、润湿剂0.2-0.5份、固化促进剂0.3-0.5份和附着力促进剂1.0-3.5份。也就是说，所述的助剂也是按照上述比例配制而成的。
进一步，所述的附着力促进剂优选为氯化聚丙烯。
本发明还提供一种如上所述的高阻隔性紫外光固化光油的制备方法，其包括步骤：
S1、先把纳米材料加入水和异丙醇中，边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液；
S2、再加入一部分低聚物，边超声处理边搅拌一段时间；
S3、再加入助剂和一部分增稠剂；
S4、再缓慢滴加光引发剂；
S5、最后加入剩余的低聚物，再加入剩余的增稠剂混合均匀，制得高阻隔性紫外光固化光油。
具体来说，本发明先把纳米材料加入水和异丙醇中（可以在乳化剂中进行），（在5-85℃条件下）边超声处理边搅拌一段时间（例如1~2小时），得到纳米材料悬浮液；然后在所述纳米材料悬浮液中加入一部分水性低聚物，同样是边超声处理边搅拌一段时间；再加入助剂（例如依次加入消泡剂、流平剂、分散剂，附着力促进剂）及一部分增稠剂，（在高速搅拌下）缓慢滴加光引发剂，最后加入剩余的低聚物，再加剩余的增稠剂调剂体系粘度，制得高阻隔性紫外光固化光油，将制得的高阻隔性紫外光固化光油通过紫外光固化。
本发明制得的高阻隔性紫外光固化光油，光泽度好，氧气渗透率相对传统的紫外光固化光油下降了80.74%， CO2 渗透率下降了79.7%，水渗透率下降了30.5%，特别适合于对阻隔性要求高的食品、药品及化妆品等的包装。
实施例 1
按质量份数计，把0.1份氧化石墨烯加入2份水和5份异丙醇中，在5℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌2小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入TEGO Glide 100流平剂 0.2份、TEGO Foamex 810 水性消泡剂1.0份、TEGO Dispers 760W润湿分散剂0.2份、TEGO Wet 270基材润湿剂0.2份、E-808水性附着力促进剂1.3份（正丁醛苯胺缩合物）及1份聚氨酯缔合型增稠剂，在搅拌下缓慢滴加0.6份819DW与0.4份芳基烷基酮类化合物（二者均为光引发剂），然后加入67份的聚氨酯丙烯酸酯，再加1份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度，进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。
实施例 2
按质量份数计，把0.2份氧化石墨烯加入5份水和8份异丙醇中，在15℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌1.8小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入1.2份TEGO Foamex 810 水性消泡剂、0.3份TEGO Glide 100流平剂、0.3份TEGO Dispers 760W润湿分散剂、0.4份TEGO Wet 270基材润湿剂、1.8份E-808水性附着力促进剂及1份聚氨酯缔合型增稠剂，在高速搅拌下缓慢滴加1.2份819DW与0.8份芳基烷基酮类化合物，然后加入58.8份的聚氨酯丙烯酸酯，再加1份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度，进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。
实施例 3
按质量份数计，把1.5份氧化石墨烯加入10份水和12份异丙醇中，在35℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌1.5小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入1.4份TEGO Foamex 810 水性消泡剂、0.3份TEGO Glide 100流平剂、0.4份TEGO Dispers 760W润湿分散剂、0.4份TEGO Wet 270基材润湿剂、2.9份E-808水性附着力促进剂及2份聚氨酯缔合型增稠剂，在搅拌下缓慢滴加1.5份819DW与1份芳基烷基酮类化合物，然后加入45.6份的聚氨酯丙烯酸酯，再加1份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度, 进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。
实施例 4
按质量份数计，把2.5份氧化石墨烯加入15份水和12份异丙醇中，在65℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌1.2小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入1.6份TEGO Foamex 810 水性消泡剂、0.4份TEGO Glide 100流平剂、0.5份TEGO Dispers 760W润湿分散剂、0.4份TEGO Wet 270基材润湿剂、2.9份E-808水性附着力促进剂及2份聚氨酯缔合型增稠剂，在搅拌下缓慢滴加1.8份819DW与1.2份芳基烷基酮类化合物，然后加入37.7份的聚氨酯丙烯酸酯，再加2份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度, 进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。
实施例 5
按质量份数计，把5份氧化石墨烯加入15份水和15份异丙醇中，在85℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌1小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入2份TEGO Foamex 810 水性消泡剂、0.4份TEGO Glide 100流平剂、0.5份TEGO Dispers 760W润湿分散剂、0.5份TEGO Wet 270基材润湿剂、2份E-808水性附着力促进剂及2份聚氨酯缔合型增稠剂，在搅拌下缓慢滴加2份819DW与1.5份芳基烷基酮类化合物，然后加入30.1份的聚氨酯丙烯酸酯，再加4份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度, 进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。
实施例6
按质量份数计，把对应份数（分别为0份、0.1份、0.2份、0.5份、1份、1.5份）的氧化石墨烯加入10份水和8份异丙醇中，在45℃条件下边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液（搅拌1.5小时），然后加入20份（水溶性）聚氨酯丙烯酸酯，超声搅拌一段时间，再依次加入TEGO Glide 100流平剂 0.3份、 TEGO Foamex 810 水性消泡剂1.0份、 TEGO Dispers 760W润湿分散剂0.3份、 TEGO Wet 270基材润湿剂0.4份、E-808水性附着力促进剂2.5份及1份聚氨酯缔合型增稠剂，在搅拌下缓慢滴加1.0份819DW与0.5份芳基烷基酮类化合物，然后加入剩余份数的聚氨酯丙烯酸酯，再加1份聚氨酯缔合型增稠剂调剂体系粘度, 进入乳化机中，在室温下，调节乳化机转速为8000转每分钟，乳化30分钟，制得（水性）高阻隔性紫外光固化光油。例如当氧化石墨烯份数为0份时，则剩余份数的聚氨酯丙烯酸酯为54份；当氧化石墨烯份数为0.1份时，则剩余份数的聚氨酯丙烯酸酯为53.9份；当氧化石墨烯份数为0.2份时，则剩余份数的聚氨酯丙烯酸酯为53.8份，依次类推。
表一为实施例6中不同氧化石墨烯添加量，其他条件不变的情况下，得到的高阻隔性紫外光固化光油的氧气渗透系数。
表一
随着GO（即氧化石墨烯）含量的增加，待测材料的氧气渗透系数逐渐下降。不加氧化石墨烯的紫外光固化光油的氧气渗透系数为5.30×10-15 cm3cm/(cm2•s•Pa)，当GO 含量为0.1wt%时，下降到了2.95×10-15 cm3cm/(cm2•s•Pa)，当GO 含量为0.2wt%时，下降到了2.01×10-15 cm3cm/(cm2•s•Pa)，当GO 含量为0.5wt%时，下降到了1.02×10-15 cm3cm/(cm2•s•Pa)，如图1所示，由于GO 的纳米片层结构10致使氧气20的渗透路径发生变化，形成了弯曲的渗透路径，因此， GO 添加后，氧气渗透率有了大幅度降低，当GO 含量提高到0.5wt%时，氧气渗透系数下降到1.02×10-15 cm3cm/(cm2•s•Pa)，比不加氧化石墨烯的紫外光固化光油的氧气渗透系数降低了80.74%。
表二为实施例6中不同氧化石墨烯添加量，其他条件不变的情况下，得到的高阻隔性紫外光固化光油的CO2 渗透系数。
表二
不加氧化石墨烯的紫外光固化光油的二氧化碳渗透系数为3.493×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa)；当GO 含量为0.1wt% 时，二氧化碳渗透系数下降到了3.421×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa)；当GO 含量为0.2wt%时，二氧化碳渗透系数下降到了3.082×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa)；当GO 含量为0.5wt%时，二氧化碳渗透系数下降到了2.325×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa) ； 当GO 含量为1wt% 时， CO2 渗透系数下降到了1.512×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa)；当GO 的含量为1.5wt%时，CO2 渗透系数下降到了0.708×10-14 cm3cm/(cm2•s•Pa)，此时CO2 渗透系数下降了79.7%。当氧化石墨烯增多时， 与图1的原理图类似，气体分子必须沿着“曲折路径”绕过这些纳米片层结构才能穿透所有的GO 隔离层，这时“曲折路径”效应便变得越来越明显，所以涂层的阻隔性能呈现出明显提升。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：45-80份的低聚物、0.1-5份的纳米材料、1-3.5份的光引发剂、2-6份的增稠剂、2-8份的助剂、5-15份的异丙醇和2-15份的水。
2.根据权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的低聚物选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、胺改性丙烯酸酯和丙烯酸树脂的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的纳米材料选自石墨烯、氧化石墨烯、功能化石墨烯、功能化氧化石墨烯、累托石、纳米蒙脱土、有机改性蒙脱土、纳米蛭石、纳米高岭土、纳米蛇纹石、纳米钛酸钾、碳纳米管和碳纳米颗粒的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的光引发剂是由819DW与芳基烷基酮类化合物两种光引发剂组成。
5.根据权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的增稠剂是聚氨酯缔合型增稠剂。
6.根据权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，按质量份数计，所述的助剂包括流平剂0.2-0.4份、消泡剂1.0-2.0份、分散剂0.2-0.5份、润湿剂0.2-0.5份、固化促进剂0.3-0.5份和附着力促进剂1.0-3.5份。
7.根据权利要求6所述的高阻隔性紫外光固化光油，其特征在于，所述的附着力促进剂为氯化聚丙烯。
8.一种如权利要求1所述的高阻隔性紫外光固化光油的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、先把纳米材料加入水和异丙醇中，边超声处理边搅拌到得到纳米材料悬浮液；
B、再加入一部分低聚物，边超声处理边搅拌一段时间；
C、再加入助剂和一部分增稠剂；
D、再缓慢滴加光引发剂；
E、最后加入剩余的低聚物，再加入剩余的增稠剂混合均匀，制得高阻隔性紫外光固化光油。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，在搅拌条件下滴加光引发剂。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，在5-85℃的温度条件下进行超声和搅拌。
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