專利名稱：用于造紙涂布的高光澤水性涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作造紙涂布過程的功能性助劑。
背景技術(shù)：
隨著印刷包裝材料上光要求的提高和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，紙張水性涂料由于其具有高光澤、優(yōu)良的耐磨性和耐候性及低VOC等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于煙、酒、瓶貼、茶葉、食品、 化妝品、日化、百貨、禮品、工藝品等產(chǎn)品的精美包裝，水性涂料的市場需求也越來越大。水性涂料在上光加工過程中起著重要的作用，其性能直接影響到紙張的光澤、夕卜觀清晰度、防潮、防霉、耐磨等保護(hù)效果。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的上光涂料有溶劑型、醇溶型、水性 (乳液型)涂料，其中溶劑型和醇溶型涂料中含有大量有機(jī)溶劑，氣味大，對操作和社會環(huán)境有很大的影響，而且對人類的身體健康損害極大；高光澤水性涂料是以合成樹脂代替油月旨，以水代替有機(jī)溶劑的一種環(huán)境友好型水性涂料，不僅具有高光澤度，而且有利于紙品的回收再生。因此，開發(fā)性能更好和更環(huán)保的水性涂料已經(jīng)成為涂料工業(yè)的主要發(fā)展方向。申請人:曾公開過一項專利(CN200810035264)，通過加丙烯酸酯樹脂、中和劑、流平劑和耐磨劑等制備的真空鍍鋁紙用面涂涂料具有優(yōu)異的透明度和耐磨性，在此基礎(chǔ)上，申請人通過改變合成工藝和添加保護(hù)膠體，使高光澤水性涂料具有成膜后耐磨性高、儲藏穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于造紙涂布的高光澤水性涂料及其制備方法，以提高原有技術(shù)的性能。本發(fā)明的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，由如下重量份數(shù)的組分組成自合成樹脂5 35份，丙烯酸酯樹脂100份，消泡劑0. 2 1. 2份，流平劑0. 3 1. 2份，水200 600份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)苯乙烯、保護(hù)膠體和丙烯酸樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物；所述的丙烯酸酯樹脂的玻璃化溫度Tg為-5 35°C，酸值為0 20mgK0H/g ；所述消泡劑選自乙酸月桂醇酯、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、苯乙醇油酸酯中的至少一種；所述的流平劑選自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有機(jī)硅或硅酮改性聚丙烯酸酯中的至少一種；所述自合成樹脂的制備方法，包括如下步驟(1)將羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯類單體、(甲基)苯乙烯、乳化劑和水， 在常溫下攪拌乳化，獲得均相乳化液；然后將所述均相乳化液加入溫度為65 95°C的保護(hù)膠體、丙烯酸樹脂、引發(fā)劑和水的混合物，最好采用滴加的方式加入，滴加時間為1. 5 3. 0小時，滴加完畢后，70
490°C反應(yīng)2. 5 4. 0小時，再用有機(jī)堿中和至pH值為7. 0 9. 5，降溫出料，得到自合成樹脂；
各組份及重量百分比如下
保護(hù)膠體0. 5 5. 0 %
羥基類功能性單體 2
(甲基)丙烯酸酯單體3
(甲基)苯乙烯7
丙烯酸樹脂5
乳化劑0. 1
引發(fā)劑0. 2 -一 1. 5%
有機(jī)堿0. 5 2. 0%
水55 ■ 85%6% 一 20% 一 25% 10% 1. 5%
所述的保護(hù)膠體選自羥乙基纖維素、明膠、阿拉伯膠和海藻酸鈉中的至少一種；
所述的羥基類功能性單體選自甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯中的至少一種；
所述的(甲基)丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種；
所述的乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種；
所述陰離子表面活性劑選自十二烷基二苯醚二磺酸鈉、烷基醇聚醚磺基琥珀酸單酯鈉鹽、十二烷基苯磺酸鈉或二環(huán)己基磺基琥珀酸鹽中的至少一種；
所述非離子表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、 松香酸聚氧乙烯酯或甘油聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚脂肪酸酯中的至少一種；
所述的引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的至少一種；
所述的有機(jī)堿選自乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺或二乙烯三胺中的至少一種；
所述用于造紙涂布的高光澤水性涂料的制備方法，包括如下步驟
將自合成樹脂，丙烯酸酯樹脂，消泡劑，流平劑和水，攪拌混合，即可獲得產(chǎn)品；
本發(fā)明制備的高光澤水性涂料對CN200810035264進(jìn)行了改進(jìn)，通過改變合成工藝和添加保護(hù)膠體，使高光澤水性涂料具有成膜后耐磨性高、儲藏穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。其中添加的保護(hù)膠體分子結(jié)構(gòu)中的親油大分子主鏈吸附到乳膠粒的表面，形成一層保護(hù)層，可有效地阻止乳膠粒在聚合過程中的凝聚，還可以防止體系在儲藏過程中粒子的聚并，提高體系的儲藏穩(wěn)定性。另外，采用預(yù)乳化工藝，將單體、功能性單體和乳化劑充分混和均勻，減少了反應(yīng)過程中增溶膠束的形成，保證了反應(yīng)體系的穩(wěn)定，降低了凝聚物的生成幾率。羥基類功能性單體的加入，可以和丙烯酸樹脂中的羧基產(chǎn)生輕微的交聯(lián)，并形成一定程度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而改善涂膜的內(nèi)聚強(qiáng)度，提高涂膜的耐磨性。因此使得涂料涂膜后的耐磨性和儲藏穩(wěn)定性均得到提高。
本發(fā)明制備的高光澤水性涂料，重量固含量為15 40%，pH值為6 9，能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使涂料涂膜后的耐磨性和儲藏穩(wěn)定性均得到提高。
具體實施方式
實施例1
將12. 9克二環(huán)己基磺基琥珀酸鈉、4. 3克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、21. 6克丙烯酸-2-羥基丙酯、43克丙烯酸異辛酯和43克苯乙烯和100克去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成乳化液；然后?. 2克明膠、86. 4克丙烯酸樹脂(酸值為270mgK0H/g，分子量為3000) ,15.4 克過硫酸鈉和560克蒸餾水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至85°C，然后在1. 5小時內(nèi)滴加完乳化液，維持溫度在85V反應(yīng)3. 0小時， 再用二乙醇胺中和至PH值為9. 5，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為25. 0%。然后將174克自合成樹脂、120克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為0°C )、0. 6克聚二甲基硅氧烷、0. 36克硅酮改性聚丙烯酸酯和360克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料， PH值為7. 7，重量固含量9%。
實施例2
將5. 2克十二烷基二苯醚二磺酸鈉、2. 6克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、40克甲基丙烯酸縮水甘油酯、15. 4克丙烯酸丁酯和198克苯乙烯和100克去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成乳化液；然后?克羥乙基纖維素、66克丙烯酸樹脂(酸值為200mgK0H/g，分子量為4000)、 7. 9克過硫酸銨和330克蒸餾水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至95°C，然后在2. 5小時內(nèi)滴加完乳化液，維持溫度在901反應(yīng)2.5小時，再用三乙醇胺中和至PH值為7. 0，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為40. 0%。 然后將陽克自合成樹脂、110克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為35°C )、1. 32克磷酸三丁酯、1. 32克硅酮改性聚丙烯酸酯和150克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料， PH值為9.0，重量固含量40.0%。
實施例3
將0. 44克壬基酚聚氧乙烯醚、8. 3克丙烯酸_2_羥基乙酯，33克甲基丙烯酸甲酯和99克苯乙烯和50克去離子水?dāng)嚢杈鶆?，形成乳化液；然后?2. 5克海藻酸鈉、沈克丙烯酸樹脂(酸值為450mgK0H/g，分子量為7000)、1. 7克過硫酸鉀和330克蒸餾水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至65°C，然后在2. 0小時內(nèi)滴加完乳化液，維持溫度在75°C反應(yīng)4. 0小時，再用乙二胺中和至pH值為8. 2，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為31. 2%。然后將30克自合成樹脂、120克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為-5°C )、0. 24克聚二甲基硅氧烷、0. 74克聚酯改性有機(jī)硅和720克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料，pH值為6. 5，重量固含量15. 0%。
實施例4
將3. 4克十二烷基苯磺酸鈉、1. 7克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、20. 3克丙烯酸-2-羥基丙酯，152克甲基丙烯酸甲酯和101克苯乙烯和100克去離子水?dāng)嚢杈鶆颍纬扇榛?；然后?0. 8克阿拉伯膠、101克丙烯酸樹脂(酸值為150mgK0H/g，分子量為1000)、 5. 0克過硫酸鈉和533克蒸餾水加入帶有冷凝器、攪拌器、溫度計和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，攪拌升溫至75°C，然后在3. 5小時內(nèi)滴加完乳化液，維持溫度在80°C反應(yīng)3. 0小時，再用三乙醇胺中和至pH值為8. 9，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為32. 5%。 然后將49. 2克自合成樹脂、120克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為20°C )、0. 72克苯乙酸月桂醇酯、0. 96克聚酯改性有機(jī)硅和222克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料，pH值為8. 7，重量固含量33. 8%。實施例5對比例按照CN200810035264的方法制備水性涂料。使用實施例1 4配方配制的涂料。使用實施例1 4和對比例進(jìn)行應(yīng)用檢測，結(jié)果見下表儲藏穩(wěn)定性檢測結(jié)果如下，儲藏穩(wěn)定性按GB6753. 3-1986的方法檢測(貯存條件 50士2°C下貯存30天)，粘度用NDJ-I旋轉(zhuǎn)粘度計測得，儲藏穩(wěn)定性根據(jù)粘度變化值來評定衡量，即貯存后粘度與原始粘度的比值百分?jǐn)?shù)，當(dāng)粘度變化值越小，表明涂料儲藏穩(wěn)定性越好。
權(quán)利要求
1.用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，由如下重量份數(shù)的組分組成自合成樹脂5 35份，丙烯酸酯樹脂100份，消泡劑0. 2 1. 2份，流平劑0. 3 1. 2份，水 200 600份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)苯乙烯、保護(hù)膠體和丙烯酸樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的丙烯酸酯樹脂的玻璃化溫度Tg為-5 35°C，酸值為0 20mgK0H/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述消泡劑選自乙酸月桂醇酯、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、苯乙醇油酸酯中的至少一種；所述的流平劑選自聚二甲基硅氧烷、聚酯改性有機(jī)硅或硅酮改性聚丙烯酸酯中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述自合成樹脂的制備方法，包括如下步驟(1)將羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯類單體、(甲基)苯乙烯、乳化劑和水，在常溫下攪拌乳化，獲得均相乳化液；然后將所述均相乳化液加入溫度為65 95°C的保護(hù)膠體、丙烯酸樹脂、引發(fā)劑和水的混合物，70 90°C反應(yīng)2. 5 4. 0小時，再用有機(jī)堿中和至pH值為7. 0 9. 5，降溫出料， 得到自合成樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，各組份及重量百分比如下保護(hù)膠體0.5 5.0%羥基類功能性單體 2 6%(甲基)丙烯酸酯單體3 20%(甲基)苯乙烯7 25%丙烯酸樹脂5 10%乳化劑0. 1 1. 5%引發(fā)劑0. 2 1. 5%有機(jī)堿0. 5 2. 0%水55 -85%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的保護(hù)膠體選自羥乙基纖維素、明膠、阿拉伯膠和海藻酸鈉中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的羥基類功能性單體選自甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯中的至少一種；所述的(甲基)丙烯酸酯單體選自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種；所述的乳化劑選自陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉中的至少一種；所述的有機(jī)堿選自乙二胺、三乙醇胺、二乙醇胺或二乙烯三胺中的至少一種。
9.制備權(quán)利要求1 8任一項所述用于造紙涂布的高光澤水性涂料的方法，包括如下步驟將自合成樹脂，丙烯酸酯樹脂，消泡劑，流平劑和水，攪拌混合，即可獲得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于造紙涂布的高光澤水性涂料及其制備方法，用于造紙涂布的高光澤水性涂料，其特征在于，由如下重量份數(shù)的組分組成自合成樹脂5～35份，丙烯酸酯樹脂100份，消泡劑0.2～1.2份，流平劑0.3～1.2份，水200～600份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯單體、(甲基)苯乙烯、保護(hù)膠體和丙烯酸樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明制備的高光澤水性涂料，重量固含量為15～40％，pH值為6～9，能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使涂料涂膜后的耐磨性和儲藏穩(wěn)定性均得到提高。
文檔編號C08F220/32GK102517983SQ20111045786
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者周海波, 施曉旦, 王養(yǎng)臣 申請人:上海東升新材料有限公司