專利名稱：一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，尤其是還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類生活水平的不斷提高，人們對(duì)各類包裝、刊物等的印刷裝潢越來(lái)越重視。傳統(tǒng)的BOPP、PET塑膜復(fù)合紙具有光澤度高、美觀耐久等優(yōu)點(diǎn)，但不利于廢紙的回收利用，容易造成環(huán)境污染。隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)生存環(huán)境的保護(hù)意識(shí)也不斷提高，在印刷制品表面涂飾上光油逐漸取代了塑膜復(fù)合紙。上光油能賦予印刷品良好的表面光澤度、提高印刷制品的耐磨性、耐水性、耐沾污性和耐化學(xué)品性，從而起到對(duì)紙張和油墨表面的保護(hù)作用，提升印刷品質(zhì)量。同時(shí)，上光紙可回收再利用，節(jié)省資源，有利于環(huán)保，因此上光油在現(xiàn)代包裝行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。目前常用的上光油主要有溶劑型上光油、UV上光油、水性上光油等。由于溶劑型上 光油在制備過(guò)程中所采用的多種溶劑易揮發(fā)，具有易燃、有毒和污染環(huán)境的缺陷；uv上光油存在價(jià)格高，對(duì)機(jī)器的性能要求高，使用的活性單體溶劑在使用時(shí)易揮發(fā)造成操作環(huán)境惡化等缺點(diǎn)，目前僅用于高檔的紙品上光。而水性上光油由于具有無(wú)毒、無(wú)味、透明感強(qiáng)、低VOC排放、成本低、原材料來(lái)源廣等特點(diǎn)，尤其是其環(huán)保性能是其它產(chǎn)品無(wú)法比擬的，因此水性上光油已被越來(lái)越多的印刷廠家所采用。市售水性上光油通常有雙組分和單組分兩種，雙組分是采用玻璃化溫度高和低的兩種樹脂根據(jù)使用要求進(jìn)行復(fù)配而成，單組分則是采用傳統(tǒng)乳液聚合方法生產(chǎn)。無(wú)論是雙組分還是單組分，所使用的丙烯酸酯等聚合物乳液在乳液聚合中均使用乳化劑，以及成膜助劑，乳液穩(wěn)定性(特別是冷凍穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性)差、成本高、易產(chǎn)生環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，含有以下重量百分比的組分改性天然高分子材料5 40 %，硬單體40 60 %，軟單體30 50 %，功能單體O. 01 5 %，改性劑O. 02 5%，引發(fā)劑(λ 2 (λ 5%，去離子水余量。所述改性天然高分子材料，可以是淀粉、淀粉衍生物、蛋白質(zhì)、纖維素、甲殼素、殼聚糖中的一種。所述改性劑是生物酶、鹽酸、硫酸、次氯酸鈉水溶液、雙氧水和過(guò)硫酸銨中的一種或它們的組合。所述硬單體為Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一種或幾種。所述的軟單體為Tg低的丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種。所述的功能單體為二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、N—羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或它們的組合。所述水為去離子水。所述的新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液的粒徑小，為76 174nm，分子量分布窄。在按重量計(jì)38% 50%的濃度，25°C的溫度下用涂-4#粘度計(jì)測(cè)得的粘度為20 200"。本發(fā)明的另一目的在于提供一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液的制備方法，包括以下步驟 (I)將改性天然高分子材料用去離子水分散，加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，升溫至60 100°C，加入改性劑，用改性劑處理為有分散乳化作用的乳化劑；(2)將少量硬單體、軟單體和引發(fā)劑加入到反應(yīng)釜中，使單體與高分子材料接枝共聚形成乳化體系，溫度為60 95°C，時(shí)間15 30分鐘；(3)攪拌下自高位槽向反應(yīng)釜中同時(shí)滴加硬單體、軟單體、功能單體和引發(fā)劑，保持溫度在60 95°C之間，I 3小時(shí)滴完；(4)開動(dòng)攪拌，通冷水降溫至60°C以下，過(guò)濾，得到產(chǎn)品。本發(fā)明是將天然高分子材料處理為有分散乳化作用的乳化劑，與丙烯酸系單體接枝共聚形成乳化體系，再與丙烯酸酯等單體進(jìn)行種子乳液聚合而成的單組分高分子核殼結(jié)構(gòu)無(wú)皂乳液。乳液中不含有乳化劑、防凍劑、成膜助劑等，乳液玻璃化溫度可根據(jù)使用要求在接枝聚合過(guò)程中調(diào)節(jié)。乳液依靠乳膠粒自身干燥成膜，具有乳液的成膜溫度與乳液聚合物的玻璃化溫度無(wú)關(guān)，無(wú)毒、無(wú)味、透明感強(qiáng)、附著力強(qiáng)、流平性能好、無(wú)有機(jī)揮發(fā)物(VOC)排放、乳液穩(wěn)定性高等特點(diǎn)?？朔藗鹘y(tǒng)水性上光油用玻璃化溫度高、低的雙組分樹脂復(fù)配及使用乳化劑、成膜助劑等帶來(lái)的乳液穩(wěn)定性(特別是冷凍穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性)差、成本高、易產(chǎn)生環(huán)境污染等缺陷，充分利用可再生資源，產(chǎn)物衛(wèi)生、經(jīng)循環(huán)使用可生物降解，減少環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :(I)木薯原淀粉180kg，含水量為14wt%，絕干的木薯原淀粉的量約為30kg，去離子水500kg，加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，加入生物淀粉酶I. 0kg，升溫至100。。，反應(yīng)30分鐘；(2)調(diào)整改性天然高分子材料的溫度為65°C，加入過(guò)硫酸銨O. Ikg,亞硫酸氫鈉O. Ikg,加入苯乙烯15kg、甲基丙烯酸甲酯5kg、丙烯酸乙酯5kg混合單體,反應(yīng)30分鐘,得到呈膠束態(tài)的聚合物分散液；(3)攪拌下自高位槽向反應(yīng)釜中同時(shí)滴加混合單體和引發(fā)劑，保持溫度65°C，3小時(shí)滴完，其中混合單體為苯乙烯115kg、甲基丙烯酸甲酯25kg、丙烯酸乙酯93kg，甲基丙烯酸羥乙酯8kg，其中引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨水溶液與亞硫酸氫鈉的組合，過(guò)硫酸銨水溶液制備方法為1. 2kg過(guò)硫酸銨加160kg去離子水?dāng)嚢枞芙馔耆?亞硫酸氫鈉O. 7kg ；(4)通冷水降溫至60°C以下，用120目篩網(wǎng)過(guò)濾，得到IlOOkg新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，在按重量計(jì)38%濃度，25°C下的粘度為25"(涂4#粘度計(jì))，粒徑為107nm，乳液通透，成膜性好，機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，附著力強(qiáng)。實(shí)施例2 (I)纖維素92kg，去離子水500kg，加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜中，攪拌均勻，力口入過(guò)硫酸鈉3. 68kg，升溫至70°C，反應(yīng)15分鐘；(2)向反應(yīng)釜加入苯乙烯5kg、丙烯酸異辛酯7kg混合單體，反應(yīng)30分鐘，得到透明微藍(lán)的聚合物膠束分散液；(3)攪拌下自高位槽向反應(yīng)釜中同時(shí)滴加混合單體和引發(fā)劑，保持溫度70°C，3小時(shí)滴完，其中混合單體為苯乙烯56. 3kg、丙烯酸甲酯92kg、丙烯酸異辛酯66. 5kg,乙酸乙 烯酯49kg、丙烯酸7. 35kg，其中引發(fā)劑為過(guò)硫酸鈉水溶液，制備方法為1. 5kg過(guò)硫酸鈉加120kg去離子水?dāng)嚢枞芙馔耆?4)通冷水降溫至60°C以下，用120目篩網(wǎng)過(guò)濾，得到IOOOkg新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，在按重量計(jì)38%濃度，25°C下的粘度為34"(涂4#粘度計(jì))，粒徑為150nm，乳液通透，成膜性好，機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，附著力強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于由下列組分按照重量百分比組成改性天然高分子材料5 40%，硬單體40 60%，軟單體30 50%，功能單體O. 01 5%，改性劑O. 02 5%，引發(fā)劑O. 2 O. 5%，去離子水余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述改性天然高分子材料是淀粉、淀粉衍生物、蛋白質(zhì)、纖維素、甲殼素、殼聚糖中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述改性劑是生物酶、鹽酸、硫酸、次氯酸鈉水溶液、雙氧水和過(guò)硫酸銨中的一種或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的硬單體為Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，在特征在于所述的軟單體為Tg低的丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的功能單體為二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、N—羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的弓I發(fā)劑為過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨與亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液的粒徑小，為76 174nm，分子量分布窄。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液在按重量計(jì)38% 50%的濃度、25°C的溫度下以涂-4#粘度計(jì)測(cè)定的粘度為20 200"。
10.制備權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液的方法，包括如下步驟 (1)將改性天然高分子材料用去離子水分散，加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)釜中，開動(dòng)攪拌，升溫至60 100°C，加入改性劑，用改性劑處理為有分散乳化作用的乳化劑； (2)將少量硬單體、軟單體和引發(fā)劑加入到反應(yīng)釜中，使單體與高分子材料接枝共聚形成乳化體系，溫度為60 95°C，時(shí)間15 30分鐘； (3)攪拌下自高位槽向反應(yīng)釜中同時(shí)滴加硬單體、軟單體、功能單體和引發(fā)劑，保持溫度在60 95°C之間，I 3小時(shí)滴完； (4)開動(dòng)攪拌，通冷水降溫至60°C以下，過(guò)濾，得到產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法，由下列組分按照重量百分比組成改性天然高分子材料5～40％，硬單體40～60％，軟單體30～50％，功能單體0.01～5％，改性劑0.02～5％，引發(fā)劑0.2～0.5％，去離子水余量。本發(fā)明的新型環(huán)保紙張表面上光涂飾乳液具有室溫成膜、無(wú)毒、無(wú)味、透明感強(qiáng)、附著力強(qiáng)、流平性能好、無(wú)有機(jī)揮發(fā)物(VOC)排放等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)水性上光油用玻璃化溫度高、低的雙組分樹脂復(fù)配及使用乳化劑、成膜助劑等的缺陷，充分利用可再生資源，產(chǎn)物衛(wèi)生、經(jīng)循環(huán)使用可生物降解，減少環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
文檔編號(hào)C08F220/14GK102899961SQ20121033481
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者于善普, 陳兵, 吳艷華, 孟祥伏, 張春剛 申請(qǐng)人:青島清大聯(lián)創(chuàng)高新技術(shù)有限公司