CN108774914A - 一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法，每100重量份制备所述水性上光油的原料由以下重量份数配比的物质组成：含羟基的聚丙烯酸酯乳液20‑50份、聚氨酯丙烯酸酯10‑20份、复合乳化剂2‑5份、双丙酮丙烯酰胺5‑10份、流平剂1‑8份、消泡剂3‑7份、去离子水余量，将上述原料按照一定的顺序加入反应容器中，在搅拌下乳化20‑50min，过滤得到耐磨纸品水性上光油。使用本发明方法制成的成品上光油涂布的纸制品具有很好的耐磨性。

Description

一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法。
背景技术
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、耐磨性的一种液体。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、无有机挥发物的排放、成本低、原材料来源广等特点，在使用中能赋于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。随着人类环境保护意识的提高，人们在生产作业和生活消费等活动中对生态环境变化的影响已日益重视。在印刷领域，环保的重要性也不例外，对于印刷行业也增加了许多卫生、环保、劳动保护等方面的要求和制约条件，特别是对食品包装，印刷的要求更为严格。
但是目前市面上使用的水性上光油上光的纸制品耐磨性能较差，不能满足日益严格的使用要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨纸品水性上光油及其制备方法，得到的上光油具备使纸品耐磨性强的优点，解决了现有水性上光油制成的纸品耐磨性较差的问题。
为实现上述使纸品具有强的耐磨性的目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐磨纸品水性上光油，每100重量份制备所述水性上光油的原料由以下重量份数配比的物质组成：
含羟基的聚丙烯酸酯乳液20-50份、聚氨酯丙烯酸酯10-20份、复合乳化剂2-5份、双丙酮丙烯酰胺5-10份、流平剂1-8份、消泡剂3-7份以及去离子水余量(余量可以为0)；
优选的，每100重量份制备所述水性上光油的原料由以下重量份数配比的物质组成：
含羟基的聚丙烯酸酯乳液20份、聚氨酯丙烯酸酯20份、复合乳化剂5份、双丙酮丙烯酰胺10份、流平剂8份、消泡剂7份以及去离子水30份；
所述含羟基的聚丙烯酸酯乳液由以下方法制备得到：
S1、在反应容器中依次加入去离子水、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10以及聚甲基丙烯酸钠，搅拌至固体物质完全溶解；
S2、将过氧化苯甲酰加入丙烯酸酯单体与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的混合物中，搅拌溶解；
S3、将全部S2步骤制备的溶液和全部S1步骤制备的溶液混合，开启搅拌器，以500-1500rpm的速率搅拌10-15分钟，升温到80-85℃，反应2小时，然后冷却至室温，用1000目尼龙纱网过滤得含羟基的聚丙烯酸酯乳液；
所述S1、S2步骤中，去离子水、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、聚甲基丙烯酸钠、过氧化苯甲酰、丙烯酸酯单体与甲基丙烯酸-2-羟乙酯加入量的质量比为500Kg:50g:20g:10-30g:500g:150-250Kg:20Kg，优选为500Kg:50g:20g:20g:500g:200Kg:20Kg。
优选的，所述聚氨酯丙烯酸酯为帝斯曼AgiSyn 242脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
优选的，所述复合乳化剂溶质浓度为5wt％的水溶液，溶质是十二烷基磺酸钠与OP-10质量比为2:1的混合物。
优选的，所述流平剂为BYK333流平剂。
优选的，所述消泡剂为TEGO AIREX 902W水性消泡剂。
优选的，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯中任意两种以上的混合物，更加优选的，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸正丁酯按4:1重量比的混合物。
优选的，所述聚甲基丙烯酸钠的数均分子量为5000-6000，最优数均分子量为5300-5500。
本发明的另一个目的是提供一种上述耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将复合乳化剂和去离子水混合；
2)向步骤1)的溶液中依次加入聚氨酯丙烯酸酯和双丙酮丙烯酰胺，以1000-1500rpm的速率乳化20-50分钟(优选为30分钟)；
4)然后向步骤2)的溶液中依次加入含羟基的聚丙烯酸酯乳液、流平剂和消泡剂，继续以1000-1500rpm的速率乳化20-50分钟(优选为30分钟)；
5)以1000目尼龙纱网过滤得耐磨纸品水性上光油。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：克服了传统的水性上光油上光的纸制品耐磨性能较差的缺点，使用本发明制备方法制成的成品上光油涂布的纸制品耐磨性强，在四磅压力下进行往复摩擦，往复摩擦一万以上次后才开始掉色。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用聚氨酯丙烯酸酯为帝斯曼AgiSyn 242脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，复合乳化剂为溶质浓度为5wt％的水溶液，溶质是十二烷基磺酸钠与OP-10质量比为2:1的混合物，流平剂为BYK333流平剂，消泡剂为TEGO AIREX 902W水性消泡剂。
以下实施例中“份”的含义均为“重量份”。
实施例1：
制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液：
先在反应釜中依次加入500kg去离子水、50g十二烷基硫酸钠、20g乳化剂OP-10和20g聚甲基丙烯酸钠(数均分子量约5400)，搅拌至固体物质完全溶解，得到混合溶液A，再将500g过氧化苯甲酰加入200kg丙烯酸酯单体(甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸正丁酯按4:1重量比的混合物)与20kg甲基丙烯酸-2-羟乙酯的混合物中，搅拌溶解形成混合溶液B，将溶液A和B混合，开启搅拌器，以500rpm的速率搅拌10分钟，然后升温到80℃，继续搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，用1000目尼龙纱网过滤后得到含羟基的聚丙烯酸酯乳液。
一种耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将28份去离子水置入反应容器中，向其中加入3份复合乳化剂；
2)然后向反应容器中依次加入10份聚氨酯丙烯酸酯和5份双丙酮丙烯酰胺，以1000rpm的速率乳化30分钟；
3)再向反应容器中依次加入50份含羟基的聚丙烯酸酯乳液、1份流平剂和3份消泡剂，继续以1000rpm的速率乳化30分钟；
4)最后以1000目尼龙纱网过滤得成品耐磨纸品水性上光油。
实施例2：
制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液：
按照实施例1中的方法制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液，与实施例1不同的是：所用丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯质量比为6：1：3的混合物，其他操作完全相同。
一种耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将35份去离子水置入反应容器中，向其中加入2份复合乳化剂；
2)然后向反应容器中依次加入12份聚氨酯丙烯酸酯和6份双丙酮丙烯酰胺，以1000rpm的速率乳化30分钟；
3)再向反应容器中依次加入40份含羟基的聚丙烯酸酯乳液、2份流平剂和3份消泡剂，继续以1000rpm的速率乳化30分钟；
4)最后以1000目尼龙纱网过滤得成品耐磨纸品水性上光油。
实施例3：
制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液：
按照实施例1中的方法制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液，与实施例1不同的是：所用丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸正丁酯质量比为7：1：2的混合物，其他操作完全相同。
一种耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将35份去离子水置入反应容器中，向其中加入4份复合乳化剂；
2)然后向反应容器中依次加入15份聚氨酯丙烯酸酯和8份双丙酮丙烯酰胺，以1000rpm的速率乳化30分钟；
3)再向反应容器中依次加入30份含羟基的聚丙烯酸酯乳液、4份流平剂和4份消泡剂，继续以1000rpm的速率乳化30分钟。
4)最后以1000目尼龙纱网过滤得成品耐磨纸品水性上光油。
实施例4：
制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液：
按照实施例1中的方法制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液，与实施例1不同的是：所用丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯质量比为8：1：1的混合物其他操作完全相同。
一种耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将25份去离子水置入反应容器中，向其中加入3份复合乳化剂；
2)然后向反应容器中依次加入18份聚氨酯丙烯酸酯和5份双丙酮丙烯酰胺，以1000rpm的速率乳化30分钟；
3)再向反应容器中依次加入40份含羟基的聚丙烯酸酯乳液、5份流平剂和4份消泡剂，继续以1000rpm的速率乳化30分钟；
4)最后以1000目尼龙纱网过滤得成品耐磨纸品水性上光油。
实施例5：
按照实施例1中的方法制备含羟基的聚丙烯酸酯乳液。
一种耐磨纸品水性上光油的制备方法，依次包括以下步骤：
1)将30份去离子水置入反应容器中，向其中加入5份复合乳化剂；
2)然后向反应容器中依次加入20份聚氨酯丙烯酸酯和10份双丙酮丙烯酰胺，以1000rpm的速率乳化30分钟；
3)再向反应容器中依次加入20份含羟基的聚丙烯酸酯乳液、8份流平剂和7份消泡剂，继续以1000rpm的速率乳化30分钟；
4)最后以1000目尼龙纱网过滤得成品耐磨纸品水性上光油。
耐磨性判断标准：对纸制品进行二次上油，第一次上油为横线性上油，第二次垂直于第一次的线进行竖线性上油，并形成网状，在一定压力下进行往复摩擦，并累计摩擦次数(一个往返摩擦为一次)，当纸制品开始掉色时，由当前累计的摩擦次数(即耐磨次数)判断水性上光油的质量，耐磨次数越多则质量越好。
利用实施例1-5得到的上光油分别对同样的纸制品进行二次上油，第一次上油为横线性上油，数量为600线，第二次垂直于第一次的线进行竖线性上油，数量为300线，两次上油的线形成网状，在四磅压力下进行往复摩擦，均是在一万次以上的往复摩擦后才开始掉色，其耐磨次数达到一万次以上。而目前市场上的水性上光油产品在同样条件下测试，耐磨次数在400-900次。具体实验结果如表1所示，对比例所用上光油为某厂提供的水性上光油。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
耐磨次数 12500 13200 13600 11800 13800 860

Claims (7)

1.一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，每100重量份制备所述水性上光油的原料由以下重量份数配比的物质组成：含羟基的聚丙烯酸酯乳液20-50份、聚氨酯丙烯酸酯10-20份、复合乳化剂2-5份、双丙酮丙烯酰胺5-10份、流平剂1-8份、消泡剂3-7份以及去离子水余量；
所述含羟基的聚丙烯酸酯乳液由以下方法制备得到：
S1、在反应容器中依次加入去离子水、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10以及聚甲基丙烯酸钠，搅拌至固体物质完全溶解；
S2、将过氧化苯甲酰加入丙烯酸酯单体与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的混合物中，搅拌溶解；
S3、将S2步骤制备的溶液和S1步骤制备的溶液混合，以500-1500rpm的速率搅拌10-15分钟，升温到80-85℃，反应2小时，然后冷却至室温，过滤得含羟基的聚丙烯酸酯乳液；
所述S1和S2步骤中的去离子水、十二烷基硫酸钠、乳化剂OP-10、聚甲基丙烯酸钠、过氧化苯甲酰、丙烯酸酯单体与甲基丙烯酸-2-羟乙酯加入量的质量比为500Kg:50g:20g:10-30g:500g:150-250Kg:20Kg。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，所述聚氨酸丙烯酸酯为帝斯曼AgiSyn 242脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，所述复合乳化剂为溶质浓度为5wt%的水溶液，溶质是十二烷基磺酸钠与OP-10质量比为2:1的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，所述流平剂为BYK333流平剂。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，所述消泡剂为TEGOAIREX 902 W水性消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨纸品水性上光油，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯中任意两种以上的混合物。
7.一种权利要求1-6中任一所述的耐磨纸品水性上光油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将复合乳化剂和去离子水混合；
2）向步骤1）的溶液中依次加入聚氨酯丙烯酸酯和双丙酮丙烯酰胺，以1000-1500rpm的速率乳化20-50分钟；
3）然后向步骤2）的溶液中依次加入含羟基的聚丙烯酸酯乳液、流平剂和消泡剂，继续以1000-1500rpm的速率乳化20-50分钟；
4）过滤得成品。
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