專利名稱：紙張水性上光油的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及紙張水性上光油的配方及制備方法。
目前市售的大部分水性上光油為了保證成膜能力和光澤度，其成膜助劑的含量一般占溶劑部分的20％以上，有的甚至高達70％，這還不能稱為真正意義上的水性上光油。成膜助劑的沸點一般較高，降低了膜的干燥速度，不能滿足高速印刷的需要，同時提高了產(chǎn)品成本，也帶來了環(huán)境污染。另外，為了提高上光涂膜的耐磨性，通常是在水性上光油中加入蠟粉或蠟膏，但是蠟粉、蠟膏的分散性較差，容易凝結(jié)析出，會影響到水性上光油的儲存穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的在于提出一種能使紙品印刷包裝材料表面滑爽、光亮、耐磨并且具有一定防水防潮功能的紙張水性上光油的制備方法及其中苯丙樹脂的制備方法。從根本上解決普通水性上光油儲存、使用穩(wěn)定性差，水敏性強、光澤度不高等缺點，將有機成膜助劑的含量減少至2％以下，提高上光油的干燥速度，消除生產(chǎn)和使用過程中存在的環(huán)境污染及人身危害，降低原材料成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種紙張水性上光油的制備方法，包括以下步驟(a)將一種低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂在堿性物質(zhì)促進下溶解于水中配制成濃度為20％的溶液；(b)將苯乙烯、丙烯酸系單體或其它不飽和單體以低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂為分散樹脂，以陰離子與非離子二合一的表面活性劑為乳化劑，以過硫酸鹽為引發(fā)劑，在溫度為60～90℃條件下進行自由基乳液共聚，反應(yīng)時間4～7小時；(c)共聚反應(yīng)后加入乳化蠟、少量成膜助劑及其它助劑；(d)用氨水中和，調(diào)節(jié)pH值至7～10，經(jīng)過濾得到。
上述技術(shù)方案中丙烯酸系單體或不飽和單體選自丙烯酸、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、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、三亞甲基雙丙烯酰胺中的至少三種；低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂其分子量為4000～12000，酸值為170～250；促進低分子量、高酸值丙烯酸樹脂溶解的堿性物質(zhì)為乙二胺；陰離子與非離子二合一的表面活性劑為磺基琥珀酸聚氧乙烯辛基酚鈉鹽；引發(fā)劑過硫酸鹽選自過硫酸銨、過硫酸鉀；氨水調(diào)節(jié)pH值的優(yōu)選范圍為8～9；成膜助劑選自三甲基戊二醇單異丁酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。上述技術(shù)方案中，以重量百分比計，低分子量、高酸值丙烯酸樹脂的用量為5～10％，丙烯酸系單體用量為20～60％，陰離子與非離子二合一的表面活性劑的用量為0～0.5％，引發(fā)劑過硫酸鹽用量為0.2～3％，成膜助劑用量為0～2％，水的用量為30～55％，乙二胺的用量為0.5～1％，乳化蠟用量為2～6％，氨水的用量為2～4％。上述的乳化蠟，由粒徑為2～4μ的聚乙烯蠟制得，具體步驟為在高速分散機高速攪拌下，將微粉蠟分散至水中，制成較高濃度的蠟分散液。在低速攪拌下，將陰離子與陽離子二合一的乳化劑加入水中混合，再緩慢加入所制得的蠟分散液，充分乳化，即得一定濃度的乳化蠟。
在本發(fā)明紙張水性上光油的制備中，引入低分子量、高酸值丙烯酸樹脂作為分散樹脂，其親水的羧基能使乳膠粒穩(wěn)定地分散于體系中，增強了上光油乳液在儲存和使用過程中的穩(wěn)定性，且這種樹脂用量的多少，對上光涂膜的光澤有著直接影響；共聚過程中引入的少量多烯基不飽和單體作為自交聯(lián)單體，大大改善了上光涂膜的耐水性能；引入的乳化蠟，一方面顯著提高了上光涂膜的耐磨性，另一方面，由于其乳化劑與乳液聚合時的乳化劑一樣，因此乳化蠟與苯丙乳液相容性較好，能均勻共混，不存在因為蠟粉的凝聚析出而帶來的穩(wěn)定性問題。引入的陰離子與非離子二合一乳化劑的用量比通常乳液聚合時乳化劑的用量小很多，大大降低了乳化劑帶來的上光涂膜的水敏性；本發(fā)明中的苯丙乳液成膜性能優(yōu)異，因此配制上光油時所需成膜助劑的量大為減少，甚至可以不用，一方面減小了環(huán)境污染，降低了成本，另一方面提高了干燥速度。下面列出本發(fā)明紙張水性上光油(A)與市售水性上光油(B)的性能比較性能項目上光油(A)上光油(B)含量 41～43％ 38～40％占溶劑部分比例 80～100％約44％度(涂-4杯25℃時測量) 35±5秒 50±5秒澤度 40％～90％任意可調(diào) 約80％磨性(每平方厘米50個壓力下測定) 150擦/分鐘 120擦/分鐘存穩(wěn)定期 一年 8個月從上述上光油(A)與(B)的性能項目比較數(shù)據(jù)說明，本發(fā)明紙張水性上光油具有光澤范圍寬，有機成膜助劑添加量小，耐磨性好，儲存穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
紙張水性上光油是一種能滿足市場對印刷包裝材料高性能要求的新型“綠色”產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化裝品等包裝印品的表面精飾。本發(fā)明紙張水性上光油主要由成膜樹脂、乳化蠟、水和其它助劑組成，其主要特點為(1)以水為主要溶劑，毒性氣味小，有利于安全生產(chǎn)和改善勞動條件；(2)光澤度可再亞光和超高光范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；(3)透明度高，不易泛黃；(4)耐高溫，具有良好的耐熱封性；(5)結(jié)膜速度快，干燥迅速；(6)上光涂膜具有優(yōu)良的耐磨性。
本發(fā)明通過以下實施例作進一步的闡述[實施例1]在帶有攪拌器、溫度計的三口燒瓶中，加入71份去離子水，9份乙二胺，升溫至50℃，加入20份分子量為5000，酸值為240的丙烯酸樹脂，高速攪拌，50℃保溫1小時，得固含量為20％的丙烯酸樹脂溶液，測粘度為20～30秒，pH值為8～9。在帶有冷凝管、滴加裝置、攪拌器、溫度計的三口燒瓶中，加入30份濃度為20％的高酸值、低分子量的丙烯酸樹脂溶液，27份去離子水和0.5份乳化劑，加熱至75℃，加入0.3份過硫酸鉀，滴加以下混合單體甲基丙烯酸甲酯8份，苯乙烯10份，甲基丙烯酸0.5份，丙烯酸乙酯17.8份，羥甲基丙烯酰胺0.2份，2小時加完，于75℃維持反應(yīng)2小時，冷卻到60℃以下加入2份丙二醇甲醚醋酸酯，4份蠟乳液，0.2份其它助劑，經(jīng)120目篩網(wǎng)過濾，得水性上光油，固含量為42.9％，上光涂膜光澤為85％?；旌蠁误w由苯乙烯16.8份，甲基丙烯酸異丁酯6份，丙烯酸丁酯13份，丙烯酸0.5份，三亞甲基雙丙烯酰胺0.2份組成，其它配方和工藝與實施例2相同，得水性上光油，固含量為41.6％?；旌蠁误w由甲基丙烯酸0.5份，甲基丙烯酸2-羥乙酯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，其它配方和工藝與實施例2相同，得水性上光油，固含量為42.5％。加入20份高酸值、低分子量的丙烯酸樹脂溶液，混合單體由甲基丙烯酸甲酯9.5份，苯乙烯8份，丙烯酸乙酯23份，甲基丙烯酸0.5份，羥甲基丙烯酰胺0.2份，其它配方和工藝與實施例2相同，得水性上光油，上光涂膜光澤為60％。配方和工藝與實施例2相同，但不加成膜助劑丙二醇甲醚醋酸酯，固體份為44.2％，上光涂膜光澤為79％。
權(quán)利要求
1.一種紙張水性上光油的制備方法，包括以下步驟(a)以苯乙烯、丙烯酸系單體和少量其它不飽和單體為共聚單體，以低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂為分散樹脂，以陰離子與非離子二合一的表面活性劑為乳化劑，以過硫酸鹽為引發(fā)劑，在溫度為60～90℃條件下進行自由基乳液共聚，反應(yīng)時間4～7小時。(b)在共聚乳液中加入少量成膜助劑、乳化蠟和其它助劑。(c)用氨水將乳液中和，調(diào)節(jié)pH值至7～10，經(jīng)過濾得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于丙烯酸系單體和其它少量不飽和單體選自丙烯酸、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、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺、三亞甲基雙丙烯酰胺中的至少三種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂其分子量為4000～12000，酸值為170～250。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于陰離子與非離子二合一的表面活性劑為磺基琥珀酸聚氧乙烯辛基酚鈉鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于成膜助劑選自三甲基戊二醇單異丁酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于乳化蠟由以下方法得到在高速分散機高速攪拌下，將微粉蠟分散至水中，制成較高濃度的蠟分散液。在低速攪拌下，將陰離子與陽離子二合一的乳化劑加入水中混合，再緩慢加入所制得的蠟分散液，充分乳化，即得一定濃度的乳化蠟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙張水性上光油的制備方法，其特征在于促進低分子量、高酸值的丙烯酸樹脂溶解的堿性物質(zhì)為乙二胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及紙張水性上光油的制備方法,該方法是將丙烯酸系單體或不飽和單體,以高酸值、低分子量的丙烯酸樹脂為分散樹脂,以陰離子與非離子二合一的表面活性劑為乳化劑,以過硫酸鹽為引發(fā)劑,在60～90℃條件下進行自由基乳液共聚,然后加入配制的蠟乳液和少量的成膜助劑及其它助劑,經(jīng)氨水中和、過濾得到。該制備方法制得的水性上光油毒性、氣味小,環(huán)境污染小,光澤度高,耐磨、耐水性好,儲存、使用穩(wěn)定性好等特點,能廣泛應(yīng)用于各類紙品包裝的表面精飾。
文檔編號C09D133/00GK1341689SQ0011740
公開日2002年3月27日 申請日期2000年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月7日
發(fā)明者胡樂暉 申請人:廣州擎天新材料研究開發(fā)有限公司