CN102337704A - 一种耐温型印刷纸品水性上光油及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，具体公开了一种耐温型印刷纸品水性上光油及其制备方法。将有机硅改性的丙烯酸酯乳液20-60份、复合乳化剂2-5份、水溶性氨基树脂的水溶液10-30份、蜡乳液1-10份、流平剂水溶液1-5份、消泡剂水溶液2-10份以及去离子水9-35份依次加入混合容器中，在800-2000rpm下分散乳化30分钟，过滤即得本发明的水性上光油。本发明以丙烯酸酯单体与含碳-碳双键的有机硅单体进行乳液共聚，制备有机硅改性丙烯酸酯乳液，以其为成膜剂与水溶性氨基树脂、蜡乳液、流平剂、消泡剂等复配成具有优良耐温性能和耐磨性能的水性印刷上光油。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐温型印刷纸品水性上光油及其制备方法。
背景技术
印刷上光油又称罩光油或者上光涂料，是一种印刷上光材料。目前在纸质品印刷中使用的上光油主要有溶剂型、UV光固化型和水性型三种。溶剂型上光油具有良好的耐溶剂、耐化学品、高光泽度等优点，但在使用时会挥发出大量有机溶剂，从而影响人们的身体健康，严重污染环境，已经被逐步淘汰；UV光固化型上光油具有干燥速度快，耐化学品、高光泽度等优点，但工艺复杂，价格昂贵，因而大面积推广受到了一定限制；水性上光油是20世纪90年代发展起来的新型环保型产品，它具有透明感强、无色、无味、无毒、低成本、及良好的光泽性、耐折性等优点，因而成为目前主要使用品种。
印刷纸品上光分普通上光、联机上光和预印上光几种。其中预印上光是瓦楞纸箱预印生产中的一步特殊工艺。瓦楞纸箱预印生产的特点是预先将瓦楞纸箱的面纸印刷好，然后直接与瓦楞纸进行裱贴压合，紧接着进行模切成箱。印刷好的面纸在与瓦楞纸进行裱贴压合时，需要经过高温热压辊，温度在160-220℃左右，因此对所使用的上光涂料的耐温性能提出了较高的要求。
水性上光油主要为聚丙烯酸酯乳液，聚丙烯酸酯具有良好的成膜性能，形成的膜透明、柔韧并富有弹性，但由于其结构一般为链状线型结构，属于热塑型材料，对温度极为敏感，会出现“热粘冷脆”的现象。有机硅改性丙烯酸酯类乳液因引入了键能大、分子链柔顺的Si-O键，可以有效改善聚丙烯酸酯的耐高低温性、耐水性、硬度等。有机硅改性丙烯酸酯乳液聚合按照改性方法分为乳液共混法和乳液共聚法两种。乳液共混法制备有机硅改性丙烯酸酯乳液时，是先将有机硅乳液与稳定剂混合，调节pH值后再与丙烯酸酯乳液按照一定比例混合均匀，但这种共混改性的有机硅改性丙烯酸酯乳液稳定性较差，容易产生两相分离、储存期短，而且有机硅聚合物与丙烯酸酯聚合物间没有化学键结合，其耐候性和附着力的提高并不明显。乳液共聚法制备有机硅改性丙烯酸酯乳液是将带有活性基团(碳-碳双键等)的有机硅氧烷和丙烯酸酯类单体进行共聚，生成无规、接枝、嵌段或互穿网络等乳液聚合物，从而得到稳定的有机硅改性丙烯酸酯乳液体系，并且大大提高改性聚合物的性能。
本发明以丙烯酸酯单体与含碳-碳双键的有机硅单体进行乳液共聚，制备有机硅改性丙烯酸酯乳液。以其为成膜剂与水溶性氨基树脂、蜡乳液、流平剂、消泡剂等复配成具有优良耐温性能的水性印刷上光油。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种耐温型印刷纸品水性上光油及其制备方法，从而克服普通丙烯酸酯上光油不能耐高温的缺陷，同时引入功能性有机硅单体还能增强膜的防水防潮能力。
本发明的目的主要通过以下技术方案来实现：
一种耐温型印刷纸品水性上光油，其重量份组成如下：
有机硅改性的丙烯酸酯乳液20-60份、复合乳化剂2-5份、水溶性氨基树脂的水溶液10-30份、蜡乳液1-10份、流平剂水溶液1-5份、消泡剂水溶液2-10份以及去离子水9-35份。
所述的有机硅改性的丙烯酸酯乳液按照如下方法制备而得：
在反应釜中依次加入2000kg去离子水、100g十二烷基硫酸钠、100g分子量为2000的聚醚型非离子表面活性剂和200g分散树脂搅均。将1200g引发剂过氧化苯甲酰加入500L丙烯酸酯单体和100L有机硅单体混合液中，取出其混匀后总质量的5％，加入反应釜中，以800-2000rpm的速率乳化30分钟，然后升温至80-90℃，反应2小时，将剩余的混合单体在2小时内滴入反应釜，再保温1小时，自然冷至室温。最后用氨水调节pH至9-10，过滤即得有机硅改性的丙烯酸酯乳液。
上述制备方法中的分散树脂为水溶性高分子树脂如聚甲基丙烯酸钠、聚乙烯醇等。
所述的有机硅单体为4-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙基)硅烷中的一种或两种的混合物。
所述的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和N-甲基丙烯酰胺中的两种以上的混合物。
所述的复合乳化剂为十二烷基硫酸钠与分子量为2000的聚醚型非离子表面活性剂按质量比1∶1混合配制成的两者总质量分数为5％的水溶液。
所述的水溶性氨基树脂为英力士甲醚化氨基树脂IneosR747。
所述的蜡乳液为聚醋酸乙烯蜡乳液。
所述的流平剂为水性有机硅流平剂silok 8255。
所述的消泡剂为水性有机硅消泡剂SILCOLAPSE C546。
本发明的耐温型印刷纸品水性上光油的制备方法步骤如下：
A、有机硅改性的丙烯酸酯乳液的制备；
B、将水溶性氨基树脂溶于去离子水中，配制成30wt％的水溶液；
C、将silok 8255用去离子水配制成20wt％的水溶液，制成水性有机硅流平剂水溶液；
D、将SILCOLAPSE C546制用去离子水配成5wt％的水溶液作消泡剂；
E、制备复合乳化剂；
F、将准备好的有机硅改性的丙烯酸酯乳液、水溶性氨基树脂水溶液、复合乳化剂、蜡乳液、流平剂水溶液、消泡剂水溶液和去离子水依次加入混合容器中，在800-2000rpm下分散乳化30分钟，过滤即得。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的产品克服了传统上光油耐温性差的缺点，它能耐180℃-220℃的高温，同时它还具有优良的耐磨性能。在相同涂布量的情况下，其耐磨次数大大提高。
其耐温和耐磨性能分别如表1和表2。
表1 水性上光油的耐温性能
| 纸板温度(℃) | 过线情况 |
| 180 | 纸板无拖茬 |
| 200 | 纸板无拖茬 |
| 220 | 纸板无拖茬 |
| 260 | 纸板有少量拖亮痕迹 |
表2 水性上光油的耐磨性能
| 涂布量 | 普通丙烯酸酯乳液上光油的 | 本发明产品的耐磨次数 |
| 耐磨次数 | ||
| 5g/m2 | ＞400 | ＞600 |
| 3-5g/m2 | ＞200 | ＞400 |
| 1.2-3/m2 | ＜200 | ＞300 |
具体实施方式
下面结合具体的实施方式对本发明方法做进一步的详细说明：
实施例1
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液20份，复合乳化剂2份，水溶性氨基树脂溶液30份，聚醋酸乙烯蜡乳液10份，水性有机硅流平剂水溶液1份，水性有机硅消泡剂水溶液2份和35份去离子水，于1500rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于180℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为5g/m2时，其耐磨次数为620次。
实施例2
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液25份，复合乳化剂2份，水溶性氨基树脂溶液25份，聚醋酸乙烯蜡乳液8份，水性有机硅流平剂水溶液2份，水性有机硅消泡剂水溶液4份和34份去离子水，于1200rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于180℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为5g/m2时，其耐磨次数为650次。
实施例3
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液取30份，复合乳化剂3份，水溶性氨基树脂20份，聚醋酸乙烯蜡乳液8份，水性有机硅流平剂水溶液3份，水性有机硅消泡剂水溶液5份和34份去离子水，于2000rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于200℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为4g/m2时，其耐磨次数为470次。
实施例4
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液40份，复合乳化剂3份，水溶性氨基树脂15份，聚醋酸乙烯蜡乳液6份，水性有机硅流平剂水溶液3份，水性有机硅消泡剂水溶液6份和27份去离子水，于2000rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于200℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为4g/m2时，其耐磨次数为530次。
实施例5
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液45份，复合乳化剂4份，水溶性氨基树脂溶液10份，聚醋酸乙烯蜡乳液5份，水性有机硅流平剂水溶液3份，水性有机硅消泡剂水溶液8份和25份去离子水，于1500rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于220℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为5g/m2时，其耐磨次数为700次。
实施例6
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液50份，复合乳化剂4份，水溶性氨基树脂溶液10份，聚醋酸乙烯蜡乳液3份，水性有机硅流平剂水溶液4份，水性有机硅消泡剂水溶液8份和21份去离子水，于2000rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于220℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为4g/m2时，其耐磨次数为530次。
实施例7
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液55份，复合乳化剂5份，水溶性氨基树脂溶液10份，聚醋酸乙烯蜡乳液2份，水性有机硅流平剂水溶液4份，水性有机硅消泡剂水溶液9份和15份去离子水，于2000rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于220℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为3g/m2时，其耐磨次数为420次。
实施例8
在反应釜中依次加入有机硅改性的丙烯酸酯乳液60份，复合乳化剂5份，水溶性氨基树脂10份，聚醋酸乙烯蜡乳液1份，水性有机硅流平剂水溶液5份，水性有机硅消泡剂水溶液10份和9份去离子水，于2000rpm下乳化30分钟，过滤即得水性上光油。用其涂布于220℃的纸板上过线无拖茬，当涂布量为3.5g/m2时，其耐磨次数为460次。
Claims (3)
1.一种耐温型印刷纸品水性上光油，其重量份组成如下：
有机硅改性的丙烯酸酯乳液20-60份、复合乳化剂2-5份、水溶性氨基树脂的水溶液10-30份、蜡乳液1-10份、流平剂水溶液1-5份、消泡剂水溶液2-10份以及去离子水9-35份；
所述的有机硅改性的丙烯酸酯乳液按照如下方法制备而得：
在反应釜中依次加入2000kg去离子水、100g十二烷基硫酸钠、100g分子量为2000的聚醚型非离子表面活性剂和200g分散树脂搅均；将1200g引发剂过氧化苯甲酰加入500L丙烯酸酯单体和100L有机硅单体混合液中，取出其混匀后总质量的5%，加入反应釜中，以800-2000rpm的速率乳化30分钟，然后升温至80-90℃，反应2小时，将剩余的混合单体在2小时内滴入反应釜，再保温1小时，自然冷至室温；最后用氨水调节pH至9-10，过滤即得有机硅改性的丙烯酸酯乳液；
所述的分散树脂为水溶性高分子树脂；
所述的有机硅单体为4-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三（2-甲氧基乙基）硅烷中的一种或两种的混合物；
所述的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸丁酯和N-甲基丙烯酰胺中的两种以上的混合物；
所述的复合乳化剂为十二烷基硫酸钠与分子量为2000的聚醚型非离子表面活性剂按质量比1:1混合配制成的两者总质量分数为5%的水溶液；
所述的水溶性氨基树脂为英力士甲醚化氨基树脂IneosR747；
所述的蜡乳液为聚醋酸乙烯蜡乳液；
所述的流平剂为水性有机硅流平剂silok 8255；
所述的消泡剂为水性有机硅消泡剂SILCOLAPSE C546。
2.根据权利要求1所述的水性上光油，其特征在于：所述的分散树脂为聚甲基丙烯酸钠或聚乙烯醇。
3.一种如权利要求1或2所述的水性上光油的制备方法，其步骤如下：
A、有机硅改性的丙烯酸酯乳液的制备；
B、将水溶性氨基树脂溶于去离子水中，配制成30wt%的水溶液；
C、将silok 8255用去离子水配制成20wt%的水溶液，制成水性有机硅流平剂水溶液；
D、将SILCOLAPSE C546制用去离子水配成5wt%的水溶液作消泡剂；
E、制备复合乳化剂；
F、将准备好的有机硅改性的丙烯酸酯乳液、水溶性氨基树脂水溶液、复合乳化剂、蜡乳液、流平剂水溶液、消泡剂水溶液和去离子水依次加入混合容器中，在800-2000rpm下分散乳化30分钟，过滤即得。
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