CN109810229A - 一种烟标耐酸碱专用水性乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烟标技术领域，具体公开一种烟标耐酸碱专用水性乳液及其制备方法，该水性乳液包括以下重量份原料：A相：固体树脂100‑130份，去离子水300～420份；B相：反应乳化剂1‑10份，去离子水3‑5份；C相：引发剂0.8～1.7份，去离子水2～17份；D相：交联剂6‑15份，去离子水6～15份；E相：交联剂3‑10份，水6‑15份；M相：混合反应剂213.3～338份；M1相：混合反应剂25.1～33.9份。本发明的水性乳液对烟标专用纸有极好的附着力、耐酸、耐碱、耐擦洗。
Description
技术领域
本发明涉及烟标技术领域，具体是涉及烟标耐酸碱专用水性乳液及其制备方法。
背景技术
近年来，我国软包装行业也对烟标耐酸碱投入了更多的关注，研发新品不断涌现，相关标准陆续出台，部分软包装企业也开始尝试应用。然而，烟标耐酸碱虽备受关注，却也争议颇多，挥发性有机化合物排放、印刷适性和附着力问题仍未得到较好的解决。
由于水的表面张力较大，导致烟标耐酸碱难以在烟标上润湿铺展，降低了水性涂料附着力，而水性烟标耐酸碱在制备涂料过程中起粘结剂的作用，水性乳液与烟标耐酸碱的附着力是水性涂料是否可用的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题而提供一种烟标耐酸碱专用水性乳液，该水性乳液属于自交联型，对挥发性有机化合物具有突出的环保优势，对烟标有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种耐酸碱水性乳液，包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂100～130份、去离子水300～420份；
B相：反应型乳化剂1～10份、去离子水3～5份；
C相：引发剂0.8～1.7份、去离子水2～17份；
D相：交联剂6～15份、去离子水6～15份；
E相：交联剂3～10份、去离子水6～15份；
M相：混合反应剂213.3～338份；
M1相：混合反应剂25.1～33.9份。
通过采用上述原料制备水性乳液，并严格控制各原料的重量份，能使制得的水性乳液对烟票有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。
优选地，所述C相中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种。
优选地，交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氨有机硅中的至少一种以上。本发明通过采用乙烯基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氨有机硅的至少两种作为交联剂，能提高乳液的粘合强度和表面附着力。更为优选的，所述D相和E相中，交联剂由乙烯基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氨有机硅以重量比为1.5：1：0.8：0.8：0.8：1组成的混合物。
优选地，所述M相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50～75份、异辛酯76～131份、丙烯酸丁酯56～70份、硅烷偶联剂6～7份、特种环氧有机硅3.5～7份、甲基丙烯酸叔丁基10～15份、阳离子乳化剂3.5～8份、非离子乳化剂5～10份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。
优选的，所述M1相中，混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯5～7.5份、异辛酯10.5～13.5份、丙烯酸丁酯5.5～7份、硅烷偶联剂0.6～0.7份、特种环氧有机硅0.3～0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1～1.5份、阳离子乳化剂2～4份、非离子乳化剂4～6份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。
本发明的另一目的在于提供一种烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，该制备方法操作简便，通过严格控制各原料的添加时间、反应时间和反应温度，能保持制备乳液过程前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，使制得的水性乳液对烟标有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。
一种所述烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至82-85℃，保温6-10min，然后将3-7％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在80-83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83-87℃，保温10-60min，继续加入M1相得到反应液；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81-84℃，然后加入D相，保温35-60min，再降温至70-75℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸碱专用水性乳液。
本发明采用上述制备水性乳液的步骤，通过控制各原料的反应温度和反应时间，能控制反应前后期的反应速率均衡，提高反应的稳定性；另外，通过将M相进行分批加入，并将C相和剩余的M相同时加入，完毕后，再加入M1相，30分钟。能减少反应过程的变化，提高反应的转化率和稳定性。
优选地，M相的添加时间为8-16min，B相的添加时间为10-20min。
优选地，所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2-4.4h，剩余的M相的添加时间为3.1-4.6h。
优选地，所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
优选地，所述步骤(3)中，D相的添加时间为5-16min，E相的添加时间为10-16min。
本发明的有益效果：本发明的水性乳液对烟标有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。本发明的制备方法操作简便，通过严格控制各原料的添加时间和反应温度，使制得的水性乳液对烟票有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，对烟票有极好的附着力。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明的一种烟标耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂100份、去离子水300份；
B相：反应型乳化剂1份、去离子水3份；
C相：引发剂0.5份、去离子水10份；
D相：交联剂6份、去离子水6份；
E相：交联剂3份、去离子水6份；
M相：混合反应剂250份；
M1相：混合后应剂25.2份。
所述C相中，引发剂为过硫酸钾；所述D相和E相中，交联剂是由己二酸二酰肼和有机硅以重量比2.8：1组成的混合物。
所述M相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50份、异辛酯105份、丙烯酸丁酯56份、硅烷偶联剂6份、特种环氧有机硅4份、甲基丙烯酸叔丁基10份、阳离子乳化剂4份、非离子乳化剂5份、甲基丙烯酸甲酯10份。
所述M1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯5份、异辛酯10.5份、丙烯酸丁酯5.5份、硅烷偶联剂0.6份、特种环氧有机硅0.5份、甲基丙烯酸叔丁基1份、阳离子乳化剂0.5份、非离子乳化剂0.6份、甲基丙烯酸甲酯1份。
上述的烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至85℃，保温10min，然后将3％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在80℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83℃，保温10min，得到反应液；继续加入M1相加入至反应装置中；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至80℃，然后加入D相，保温60min，再降温至70℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。
所述步骤(1)中，M相的添加时间为10min，B相的添加时间为15min。
所述步骤(2)中，C相的添加时间为4h，剩余的M相的添加时间为3.8h。
所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
所述步骤(3)中，D相的添加时间为5min，E相的添加时间为10min。
实施例2
作为本发明的一种烟标耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂105份、去离子水310份；
B相：反应型乳化剂3份、去离子水3份；
C相：引发剂0.8份、去离子水10份；
D相：交联剂9份、去离子水9份；
E相：交联剂5份、去离子水15份；
M相：混合反应剂263.1份；
M1相：混合反应剂28.7份。
所述C相中，引发剂为过硫酸钾；所述D相和E相中，交联剂是由乙烯基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氨有机硅以重量比为1.5：1：0.8：0.8：0.8：1组成的混合物。
所述M相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯55份、异辛酯110份、丙烯酸丁酯56份、硅烷偶联剂6.1份、特种环氧有机硅4份、甲基丙烯酸叔丁基12份、阳离子乳化剂3.5份、非离子乳化剂6份、甲基丙烯酸甲酯10.5份。
所述M1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯6份、异辛酯12份、丙烯酸丁酯6份、硅烷偶联剂0.6份、特种环氧有机硅0.3份、甲基丙烯酸叔丁基1.5份、阳离子乳化剂0.3份、非离子乳化剂0.5份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。
上述的烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温6min，然后将4％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在81℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至84℃，保温35min，继续加入M1相得到反应液；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81℃，然后加入D相，保温35min，再降温至72℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。
所述步骤(1)中，M相的添加时间为10min，B相的添加时间为10min。
所述步骤(2)中，C相的添加时间为4.2h，剩余的M相的添加时间为3.8h。
所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
所述步骤(3)中，D相的添加时间为12min，E相的添加时间为11min。
实施例3
作为本发明的一种烟标耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂120份、去离子水420份；
B相：反应型乳化剂6份、去离子水5份；
C相：引发剂1.5份、去离子水9份；
D相：交联剂16份、去离子水15份；
E相：交联剂8份、去离子水8份；
M相：混合反应剂213.3份；
M1相：混合反应剂30.13份。
所述C相中，引发剂为过硫酸铵；所述D相和E相中，交联剂是由己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氧有机硅以重量比为2.5：1.1：1：1.5组成的混合物。
所述M相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯71份、异辛酯76份、丙烯酸丁酯65份、硅烷偶联剂6.3份、特种环氧有机硅3.5份、甲基丙烯酸叔丁基15份、阳离子乳化剂6份、非离子乳化剂6份、甲基丙烯酸甲酯15份。
所述M1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯6.5份、异辛酯12份、丙烯酸丁酯6.5份、硅烷偶联剂0.63份、特种环氧有机硅0.3份、甲基丙烯酸叔丁基1.5份、阳离子乳化剂0.6份、非离子乳化剂0.6份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。
上述的烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温12min，然后将5％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在82℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至85℃，保温60min，继续加入M1相得到反应液；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至83℃，然后加入D相，保温50min，再降温至73℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。
所述步骤(1)中，M相的添加时间为8min，B相的添加时间为12min。
所述步骤(2)中，C相的添加时间为4.1h，剩余的M相的添加时间为4.05h。
所述步骤(2)中，添加M相结束后，继续加入M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
所述步骤(3)中，D相的添加时间为13min，E相的添加时间为13min。
实施例4
作为本发明的一种烟标耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂123份、去离子水400份；
B相：反应型乳化剂5份、去离子水5份；
C相：引发剂1.3份、去离子水2份；
D相：交联剂12份、水12份；
E相：交联剂8份、水9份；
M相：混合反应剂308.9份；
M1相：混合反应剂31.13份。
所述C相中，引发剂为过硫酸铵；所述D相和E相中，r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和双丙酮丙烯酰胺以重量比为6：4组成的混合物。
所述M相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯75份、异辛酯123份、丙烯酸丁酯62份、硅烷偶联剂6.1份、特种环氧有机硅5.3份、甲基丙烯酸叔丁基12.5份、阳离子乳化剂3.5份、非离子乳化剂9份、甲基丙烯酸甲酯12.5份。
所述M1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯7.5份、异辛酯12份、丙烯酸丁酯6.2份、硅烷偶联剂0.65份、特种环氧有机硅0.53份、甲基丙烯酸叔丁基1.25份、阳离子乳化剂0.6份、非离子乳化剂0.9份、甲基丙烯酸甲酯1.5份。
上述的耐酸碱水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温15min，然后将6％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至85℃，保温55min，继续加入M1相得到反应液；；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至82℃，然后加入D相，保温45min，再降温至74℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。
所述步骤(1)中，M相的添加时间为20min，B相的添加时间为20min。
所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2h，剩余的M相的添加时间为3.1h。
所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
所述步骤(3)中，D相的添加时间为12min，E相的添加时间为12min。
实施例5
作为本发明的一种烟标耐酸碱专用水性乳液的实施例，所述乳液包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂130份、去离子水350份；
B相：反应型乳化剂10份、去离子水5份；
C相：引发剂1.7份、去离子水17份；
D相：交联剂15份、去离子水15份；
E相：交联剂10份、去离子水10份；
M相：混合反应剂338份；
M1相：混合反应剂33.9份。
所述C相中，引发剂为过硫酸钠；所述D相和E相中，交联剂是由双丙酮丙烯酰胺和有机硅以重量比为2.1：2.8组成的混合物。
所述M相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯75份、异辛酯131份、丙烯酸丁酯70份、硅烷偶联剂7份、特种环氧有机硅7份、甲基丙烯酸叔丁基15份、阳离子乳化剂8份、非离子乳化剂10份、甲基丙烯酸甲酯15份。
所述M1相的混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯7.5份、异辛酯13.5份、丙烯酸丁酯7份、硅烷偶联剂0.7份、特种环氧有机硅0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1.5份、阳离子乳化剂0.8份、非离子乳化剂1份、甲基丙烯酸甲酯1.2份。
上述的烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至85℃，保温10min，然后将7％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至87℃，保温20min，继续加入M1相得到反应液；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至84℃，然后加入D相，保温60min，再降温至75℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸耐碱专用水性乳液。
所述步骤(1)中，M相的添加时间为16min，B相的添加时间为19min。
所述步骤(2)中，C相的添加时间为4.4h，剩余的M相的添加时间为4.6h。
所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
所述步骤(3)中，D相的添加时间为16min，E相的添加时间为16min。
实施例6
对实施例1～5以及市售的的烟标耐酸耐碱专用水性乳液进行耐碱、耐刷洗、耐贴瓶胶水测试，测试方法：
耐碱(碱渗透)测试：1)将水浴锅内装水，调至温度80-85℃，用烧杯配制质量比2.5％的氧化钠溶液，将其放置于水浴锅中，升温至80-85℃；2)用剪刀剪刮样纸，将其叠成开口的方体并固定，刮样面向外；3)在折好的刮样内，用毛刷涂一层酚酞(粉末状)，务必保证均匀、轻刷；4)氢氧化钠水溶液温度在80-85℃，将涂有酚酞的开口方体刮样纸放入此烧杯中，记录酚酞变色的时间；5)用镊子将变色的刮样纸从烧杯中拿出并依次进行测试。
耐刷洗(铝层潮湿附着力)测试：1)将刮样用水浸泡5min取出，放置在放有玻璃的电子秤上，用牙刷来回刷40秒钟。在此过程中务必用力200g且均匀并速度相同；2)刷过后，将其放入烘箱烘干，并观察刮样涂层脱掉程度。
测试结果如表2所示：
表2
本发明的水性乳液耐碱在30-90秒，最高<120秒。耐贴瓶胶水，耐刷洗涂层基本不掉(镀铝样，铝层不掉)，具有优异的耐碱、附着力，更好回收更加环保，减少对环境的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种烟标耐酸碱水性乳液，其特征在于，包括以下重量份的成分：
A相：固体树脂100～130份、去离子水300～420份；
B相：反应型乳化剂1～10份、去离子水3～5份；
C相：引发剂0.8～1.7份、去离子水2～17份；
D相：交联剂6～15份、去离子水6～15份；
E相：交联剂3～10份、去离子水6～15份；
M相：混合反应剂213.3～338份；
M1相：混合反应剂25.1～33.9份。
2.根据权利要求1所述的烟标耐酸碱专用水性乳液，其特征在于，所述C相中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述的烟标耐酸碱专用水性乳液，其特征在于，所述D相和E相中，交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、有机硅和特种环氨有机硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的烟标耐酸碱专用水性乳液，其特征在于，所述M相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯50～75份、异辛酯76～131份、丙烯酸丁酯56～70份、硅烷偶联剂6～7份、特种环氧有机硅3.5～7份、甲基丙烯酸叔丁基10～15份、阳离子乳化剂3.5～8份、非离子乳化剂5～10份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。
5.根据权利要求1所述的烟标耐酸碱专用水性乳液，其特征在于，所述M1相混合反应剂包括以下重量份的原料：苯乙烯5～7.5份、异辛酯10.5～13.5份、丙烯酸丁酯5.5～7份、硅烷偶联剂0.6～0.7份、特种环氧有机硅0.3～0.7份、甲基丙烯酸叔丁基1～1.5份、阳离子乳化剂2～4份、非离子乳化剂4～6份、甲基丙烯酸甲酯10～15份。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的烟标耐酸碱专用水性乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将A相加入至反应装置中，升温至82～85℃，保温6～10min，然后将3～7％的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；
(2)在80～83℃条件下，将C相和步骤(1)添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83～87℃，保温10～60min，继续加入M1相得到反应液；
(3)将步骤(2)得到的反应液降温至81～84℃，然后加入D相，保温3～60min，再降温至70～75℃，加入E相，反应后降温，得到烟标耐酸碱专用水性乳液。
7.根据权利要求6所述的一种耐酸碱水性乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，M相的添加时间为8～16min，B相的添加时间为10～20min。
8.根据权利要求6所述的一种耐酸碱水性乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，C相的添加时间为3.2～4.4h，剩余的M相的添加时间为3.1-4.6h。
9.根据权利要求6所述的一种耐酸碱水性乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将M1相加入反应装置中。
10.根据权利要求6所述的一种耐酸碱水性乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，D相的添加时间为5～16min，E相的添加时间为10～16min。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116003671A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 河北昊泽化工有限公司 | 一种阳离子啤酒标签抗碱乳液的制备方法及生产设备 |
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2018
- 2018-12-25 CN CN201811595997.4A patent/CN109810229A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116003671A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-25 | 河北昊泽化工有限公司 | 一种阳离子啤酒标签抗碱乳液的制备方法及生产设备 |
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