CN1341689A - 纸张水性上光油的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纸张水性上光油的制备方法,该方法是将丙烯酸系单体或不饱和单体,以高酸值、低分子量的丙烯酸树脂为分散树脂,以阴离子与非离子二合一的表面活性剂为乳化剂,以过硫酸盐为引发剂,在60～90℃条件下进行自由基乳液共聚,然后加入配制的蜡乳液和少量的成膜助剂及其它助剂,经氨水中和、过滤得到。该制备方法制得的水性上光油毒性、气味小,环境污染小,光泽度高,耐磨、耐水性好,储存、使用稳定性好等特点,能广泛应用于各类纸品包装的表面精饰。

Description

纸张水性上光油的制备方法

本发明属于高分子材料技术领域，涉及纸张水性上光油的配方及制备方法。

目前市售的大部分水性上光油为了保证成膜能力和光泽度，其成膜助剂的含量一般占溶剂部分的20％以上，有的甚至高达70％，这还不能称为真正意义上的水性上光油。成膜助剂的沸点一般较高，降低了膜的干燥速度，不能满足高速印刷的需要，同时提高了产品成本，也带来了环境污染。另外，为了提高上光涂膜的耐磨性，通常是在水性上光油中加入蜡粉或蜡膏，但是蜡粉、蜡膏的分散性较差，容易凝结析出，会影响到水性上光油的储存稳定性。

本发明的目的在于提出一种能使纸品印刷包装材料表面滑爽、光亮、耐磨并且具有一定防水防潮功能的纸张水性上光油的制备方法及其中苯丙树脂的制备方法。从根本上解决普通水性上光油储存、使用稳定性差，水敏性强、光泽度不高等缺点，将有机成膜助剂的含量减少至2％以下，提高上光油的干燥速度，消除生产和使用过程中存在的环境污染及人身危害，降低原材料成本和提高产品质量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种纸张水性上光油的制备方法，包括以下步骤：

(a)将一种低分子量、高酸值的丙烯酸树脂在碱性物质促进下溶解于水中配制成浓度为20％的溶液；

(b)将苯乙烯、丙烯酸系单体或其它不饱和单体以低分子量、高酸值的丙烯酸树脂为分散树脂，以阴离子与非离子二合一的表面活性剂为乳化剂，以过硫酸盐为引发剂，在温度为60～90℃条件下进行自由基乳液共聚，反应时间4～7小时；

(c)共聚反应后加入乳化蜡、少量成膜助剂及其它助剂；

(d)用氨水中和，调节pH值至7～10，经过滤得到。

上述技术方案中丙烯酸系单体或不饱和单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯酸C₈-C₁₆烷基酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C₁-C₄烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、三亚甲基双丙烯酰胺中的至少三种；低分子量、高酸值的丙烯酸树脂其分子量为4000～12000，酸值为170～250；促进低分子量、高酸值丙烯酸树脂溶解的碱性物质为乙二胺；阴离子与非离子二合一的表面活性剂为磺基琥珀酸聚氧乙烯辛基酚钠盐；引发剂过硫酸盐选自过硫酸铵、过硫酸钾；氨水调节pH值的优选范围为8～9；成膜助剂选自三甲基戊二醇单异丁酸酯、乙二醇***、乙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。上述技术方案中，以重量百分比计，低分子量、高酸值丙烯酸树脂的用量为5～10％，丙烯酸系单体用量为20～60％，阴离子与非离子二合一的表面活性剂的用量为0～0.5％，引发剂过硫酸盐用量为0.2～3％，成膜助剂用量为0～2％，水的用量为30～55％，乙二胺的用量为0.5～1％，乳化蜡用量为2～6％，氨水的用量为2～4％。上述的乳化蜡，由粒径为2～4μ的聚乙烯蜡制得，具体步骤为：在高速分散机高速搅拌下，将微粉蜡分散至水中，制成较高浓度的蜡分散液。在低速搅拌下，将阴离子与阳离子二合一的乳化剂加入水中混合，再缓慢加入所制得的蜡分散液，充分乳化，即得一定浓度的乳化蜡。

在本发明纸张水性上光油的制备中，引入低分子量、高酸值丙烯酸树脂作为分散树脂，其亲水的羧基能使乳胶粒稳定地分散于体系中，增强了上光油乳液在储存和使用过程中的稳定性，且这种树脂用量的多少，对上光涂膜的光泽有着直接影响；共聚过程中引入的少量多烯基不饱和单体作为自交联单体，大大改善了上光涂膜的耐水性能；引入的乳化蜡，一方面显著提高了上光涂膜的耐磨性，另一方面，由于其乳化剂与乳液聚合时的乳化剂一样，因此乳化蜡与苯丙乳液相容性较好，能均匀共混，不存在因为蜡粉的凝聚析出而带来的稳定性问题。引入的阴离子与非离子二合一乳化剂的用量比通常乳液聚合时乳化剂的用量小很多，大大降低了乳化剂带来的上光涂膜的水敏性；本发明中的苯丙乳液成膜性能优异，因此配制上光油时所需成膜助剂的量大为减少，甚至可以不用，一方面减小了环境污染，降低了成本，另一方面提高了干燥速度。下面列出本发明纸张水性上光油(A)与市售水性上光油(B)的性能比较：性能项目                        上光油(A)    上光油(B)含量                             41～43％     38～40％占溶剂部分比例                   80～100％    约44％度(涂-4杯25℃时测量)             35±5秒      50±5秒泽度                     40％～90％任意可调   约80％磨性(每平方厘米50个压力下测定)   150擦/分钟   120擦/分钟存稳定期                         一年         8个月

从上述上光油(A)与(B)的性能项目比较数据说明，本发明纸张水性上光油具有光泽范围宽，有机成膜助剂添加量小，耐磨性好，储存稳定性好等优点。

纸张水性上光油是一种能满足市场对印刷包装材料高性能要求的新型“绿色”产品，广泛应用于食品、医药、化装品等包装印品的表面精饰。本发明纸张水性上光油主要由成膜树脂、乳化蜡、水和其它助剂组成，其主要特点为：(1)以水为主要溶剂，毒性气味小，有利于安全生产和改善劳动条件；(2)光泽度可再亚光和超高光范围内调节；(3)透明度高，不易泛黄；(4)耐高温，具有良好的耐热封性；(5)结膜速度快，干燥迅速；(6)上光涂膜具有优良的耐磨性。

本发明通过以下实施例作进一步的阐述：

[实施例1]

在带有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，加入71份去离子水，9份乙二胺，升温至50℃，加入20份分子量为5000，酸值为240的丙烯酸树脂，高速搅拌，50℃保温1小时，得固含量为20％的丙烯酸树脂溶液，测粘度为20～30秒，pH值为8～9。

[实施例2]

在带有冷凝管、滴加装置、搅拌器、温度计的三口烧瓶中，加入30份浓度为20％的高酸值、低分子量的丙烯酸树脂溶液，27份去离子水和0.5份乳化剂，加热至75℃，加入0.3份过硫酸钾，滴加以下混合单体：甲基丙烯酸甲酯8份，苯乙烯10份，甲基丙烯酸0.5份，丙烯酸乙酯17.8份，羟甲基丙烯酰胺0.2份，2小时加完，于75℃维持反应2小时，冷却到60℃以下加入2份丙二醇甲醚醋酸酯，4份蜡乳液，0.2份其它助剂，经120目筛网过滤，得水性上光油，固含量为42.9％，上光涂膜光泽为85％。

[实施例3]

混合单体由苯乙烯16.8份，甲基丙烯酸异丁酯6份，丙烯酸丁酯13份，丙烯酸0.5份，三亚甲基双丙烯酰胺0.2份组成，其它配方和工艺与实施例2相同，得水性上光油，固含量为41.6％。

[实施例4]

混合单体由甲基丙烯酸0.5份，甲基丙烯酸2-羟乙酯7份，苯乙烯14.7份，丙烯酸庚酯13份，丙烯酰胺0.3份混合而成，其它配方和工艺与实施例2相同，得水性上光油，固含量为42.5％。

[实施例5]

加入20份高酸值、低分子量的丙烯酸树脂溶液，混合单体由甲基丙烯酸甲酯9.5份，苯乙烯8份，丙烯酸乙酯23份，甲基丙烯酸0.5份，羟甲基丙烯酰胺0.2份，其它配方和工艺与实施例2相同，得水性上光油，上光涂膜光泽为60％。

[实施例6]

配方和工艺与实施例2相同，但不加成膜助剂丙二醇甲醚醋酸酯，固体份为44.2％，上光涂膜光泽为79％。

Claims (7)

1、一种纸张水性上光油的制备方法，包括以下步骤：(a)以苯乙烯、丙烯酸系单体和少量其它不饱和单体为共聚单体，以低分子量、高酸值的丙烯酸树脂为分散树脂，以阴离子与非离子二合一的表面活性剂为乳化剂，以过硫酸盐为引发剂，在温度为60～90℃条件下进行自由基乳液共聚，反应时间4～7小时。(b)在共聚乳液中加入少量成膜助剂、乳化蜡和其它助剂。(c)用氨水将乳液中和，调节pH值至7～10，经过滤得到。

2、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于丙烯酸系单体和其它少量不饱和单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯酸C₈-C₁₆烷基酯、丙烯酸或甲基丙烯酸C₁-C₄烷基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、三亚甲基双丙烯酰胺中的至少三种。

3、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于低分子量、高酸值的丙烯酸树脂其分子量为4000～12000，酸值为170～250。

4、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于阴离子与非离子二合一的表面活性剂为磺基琥珀酸聚氧乙烯辛基酚钠盐。

5、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于成膜助剂选自三甲基戊二醇单异丁酸酯、乙二醇***、乙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。

6、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于乳化蜡由以下方法得到：在高速分散机高速搅拌下，将微粉蜡分散至水中，制成较高浓度的蜡分散液。在低速搅拌下，将阴离子与阳离子二合一的乳化剂加入水中混合，再缓慢加入所制得的蜡分散液，充分乳化，即得一定浓度的乳化蜡。

7、根据权利要求1所述的纸张水性上光油的制备方法，其特征在于促进低分子量、高酸值的丙烯酸树脂溶解的碱性物质为乙二胺。