CN103897537B - 消光弱溶剂相纸涂层组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消光弱溶剂相纸涂层配方，它包含20‑30%自交联丙烯酸酯乳液；20‑30%乙烯‑醋酸乙烯共聚乳液；20‑30%二氧化硅分散液；余量为水。它采用双组分混合和微米级高孔隙二氧化硅提高了吸墨力，同时加入的二氧化硅提高了硬度和耐擦拭性。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷墨记录介质的涂层配方，具体涉及一种消光表观的可吸收弱溶剂墨的涂层配方。
背景技术
喷墨墨水按其主要成分可大致分为水性、溶剂和UV固化墨水。溶剂型墨水主要应用在灯箱布、PVC等户外材料上，画面质量低但防水耐候性好。由于溶剂型墨水有机溶剂中多含酯类和酮类溶剂，污染和毒害性大，从长远来看应用会受到诸多限制。水性墨水精度更高，环境友好，但其干燥慢，对介质吸墨层要求苛刻，打印后画面需要再覆膜处理，否则防水性和耐候性很差。
为了结合两者的优点，各打印机厂商相继推出了弱溶剂墨喷绘机。弱溶剂墨水采用对人体无害或危害较小的溶剂如低级醇、聚乳酸等，兼有溶剂墨和水性墨两者的优点。弱溶剂墨水的英文名称ECO-solvent
ink，其中的ECO可视为是环保（Environmentally
safe）、无涂层底材（Uncoated media）和户外耐侯性（Outdoor durable）的缩写，由于弱溶剂打印具有环保、高精度和户外耐侯性的优点，在国际市场上很快取代了部分宽幅水性墨写真机，特别在欧美等发达国家市场，50英寸以上水性机市场几乎被取代。
由于弱溶剂墨不采用环己酮、丁酮、醋酸乙酯等酮酯强类溶剂，对输出介质表面的腐蚀力不强，需要在介质基材表面涂布可吸收弱溶剂墨的涂层（以下简称弱溶剂涂层）。现在主流的高光弱溶剂产品普遍存在表层硬度低、耐擦拭性差和打印后干燥速度慢的缺陷，同时产品单一。消光弱溶剂介质涂层中添加高孔隙的二氧化硅填料，可进一步提高弱溶剂涂层的吸墨能力和表层硬度，同市面上的高光弱溶剂产品一样适用于多种弱溶剂墨水打印，它不仅能体现出户内写真材料打印的高精度，色彩鲜艳性，同时很好的结合了户外广告材料的优点，具有无需裱膜，耐候性好，挺度较好等特点。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种消光弱溶剂相纸涂层配方，解决现有技术打印后色彩效果不好，表面硬度低，耐擦拭性差，吸墨速度慢、表层消光的问题。
本发明提供的消光弱溶剂相纸涂层配方，其组分按质量百分比配比为：
自交联丙烯酸酯乳液20-30%；
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液20-30%；
二氧化硅分散液20-30%；
余量为水。
所述自交联丙烯酸酯乳液为水性室温交联丙烯酸酯乳液；所述自交联丙烯酸酯乳液含有双丙酮丙烯酰胺（DAAM）功能单体；所述自交联丙烯酸酯乳液含有氨、挥发性胺类化合物，氨、挥发性胺类化合物为单一种类；所述自交联丙烯酸酯乳液含有氨、挥发性胺类化合物，氨、挥发性胺类化合物为若干种混合物；所述自交联丙烯酸酯乳液含有己二酰肼（ADH）；所述自交联丙烯酸酯乳液固含量30-60%；所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液固含量40-70%；所述二氧化硅分散液原料组分及其质量份配比为：二氧化硅20份，硝酸（10%）10份，水70份；所述二氧化硅为沉淀法二氧化硅；所述二氧化硅孔容1.2-2.5
ml/g，分散液二次粒径1-25um；所述自交联丙烯酸酯乳液中的双丙酮丙烯酰胺作为功能单体，已二酰肼（ADH）作为交联剂，可挥发胺作为中和剂，向所述自交联丙烯酸酯乳液中加入己二酰肼，在常温贮存时乳液保持中性，酮羰基不与酰肼基反应，而乳液干燥时由于胺的挥发，体系pＨ值下降，在酸的催化下酮羰基与酰肼基产生交联反应，制成室温自交联型丙烯酸酯乳液。
二氧化硅分散液的二次粒径的定义如下：将二氧化硅分散在纯水中，二氧化硅的质量浓度为10%。该分散液用激光粒度分析仪（如Malvern Zetasizer 3000HS,
Malvern Instruments Ltd., UK）用动态光散射法测试。
合成二氧化硅可以通过湿法和气相法制造。湿法二氧化硅的商业化品种大致有：（1）沉淀法二氧化硅（precipitated silica）：将硅酸钠和硫酸在碱性条件下反应，二氧化硅颗粒聚集并且沉淀，其颗粒大小不断增大，然后经过过滤、清洗、干燥、研磨和分类处理，制成成品。沉淀法二氧化硅表面呈弱酸性，粒径一般从l～50um不等，表面积从30～800m2/g，沉淀法二氧化硅具有内部多孔性，吸油值高，为175～320ml/100g，比表面包含硅羟基团5～8个/nm2，硅羟基赋予沉淀法二氧化硅亲水特性。沉淀法二氧化硅成本低，具有不同比表面积、孔容、孔径分布的产品均有商品销售，如TOSOH
SILICA CORP.(日本)的Nipsil，K.K.
TOKUYAMA（日本德山）的Tokusil，中国航天赛德的SD系列等。（2）凝胶法二氧化硅（silica gel）：凝胶法二氧化硅可以通过硅酸钠和硫酸在酸性条件下反应来制造，该方法中，小的二氧化硅颗粒在陈化过程中被溶解掉，并在其它体积较大的一级颗粒之间再次沉淀，从而使一级颗粒相互接合在一起，因此，结构清楚的一级颗粒消失，形成具有内部孔隙结构相对较硬的附聚颗粒。商购产品有TOSOH
SILICA CORP.(日本)的Nipgel，Grace
Davision的Syloid、Sylojet等。（3）硅溶胶（silica gel）：硅溶胶是硅酸的超微粒子在水中的分散体，制备方法有离子交换法（Bird法）、硅粉一步水解法、硅烷水解法（Stober法）等。Bird法制得硅溶胶制造成本低，但纯度差，表面羟基活性过高，硅羟基密度约5个/nm2，使用中容易与胶粘剂、分散剂或其它组分发生团聚反应。硅溶胶的商购产品有日本Nissan
Chemical Industries, Ltd.的Snowtex，美国Du pont的Ludox等。
凝胶法二氧化硅虽然孔容更高，内部孔隙较硬，但成本比沉淀法高出很多。硅溶胶与配方中乳液成分反应导致絮凝。因此本发明优选沉淀法二氧化硅，进一步优选孔容1.2-2.5
ml/g，分散液二次粒径1-25um的沉淀法二氧化硅。
二氧化硅孔容越高，其孔隙性带来的毛细吸附作用就越大，越能提高对溶剂墨的吸收。但孔隙率过高，涂层容易粉化，同时涂布液的粘度上升过快难以控制。孔容太小，则难以提高对溶剂墨的吸收能力。
二氧化硅的粒径过太，涂层的粗糙度太大，涂布液存放时二氧化硅的沉降速度也太快容易沉降分层。粒径太小，涂层容易粉化，涂布液的粘度上升过快难以控制。
本发明中涉及的沉淀法二氧化硅，由于粒度适中，又为多孔性物质，在涂料中下沉缓慢，涂层表干时仍有很多留在表面，形成微小的凹凸不平，使入射光变成散乱的漫反射，光泽度下降，但不影响涂层外观的平整性和手感。
本发明提供的消光弱溶剂相纸涂层配方，其有益效果在于，它采用双组分混合和微米级高孔隙二氧化硅提高了吸墨力，同时加入的二氧化硅提高了硬度和耐擦拭性。
具体实施方式
下面结合六个实施例，对本发明提供的消光弱溶剂相纸涂层配方进行详细的说明。
制备水性室温交联丙烯酸酯乳液的原料见表一。
表一
水性室温交联丙烯酸酯乳液的配方见表二。
表二
水性室温交联丙烯酸酯乳液的合成工艺：
（1）预乳化液制备
在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的500ml 四颈瓶中加入第一段用单体、乳化剂以及去离子水，在54±2℃搅拌约10min，得到预乳化液。
（2）种子乳液制备
取1/4 预乳化液在四颈瓶中，升温至74±2℃，然后滴加1/4 APS 溶液，反应约30min，制得种子乳液。
（3）核乳液制备
将剩余的APS 液分为四份，保持反应温度不变，加一份APS液于反应瓶中，并滴加剩余3/4 预乳化液，1h 滴完，其中每隔30min 补加一份APS 液。
（4）壳乳液制备
在装有电动搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的500ml 四颈瓶中加入第二段用单体、乳化剂以及去离子水，在54±2℃搅拌约10min，得到预乳化液，然后慢慢滴加进上述核乳液中，1h 内滴加完，保温反应2h，其中每隔30min 补加一份APS 液，升温至80±1℃，反应2h，降至室温，并缓慢加入10% ADH 水溶液，用氨水中和至中性，过滤，出料，得到一种呈蓝光的乳白色乳液。
实施例1
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-520，北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.6-1.8ml/g，粒径4um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液。
涂布液制备：
常温下，取所述自交联丙烯酸酯乳液20-30份,乙烯-醋酸乙酯共聚物乳液EP765S（VINNAPAS®，瓦克上海有限公司，固含量59.5%）20-30份，二氧化硅分散液20-30份，表面活性剂（TX-10）1-5份，剩余用水补齐混合，通过30分钟机械搅拌制得消光弱溶剂相纸涂布液。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2-3分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为2-5。
实施例2
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-520 北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.6-1.8ml/g，粒径4um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液；
涂布液制备：
常温下，取浓度为40%的纯丙乳液（HX337-6，上海向岚化工）20-30份,浓度为40%的EVA乳液4500（VINNAPAS®，瓦克上海有限公司，固含量59.5%）20-30份，所述二氧化硅分散液20-30份，表面活性剂（TX-10）1-5份，剩余用水补齐混合，通过30分钟机械搅拌制得消光弱溶剂相纸涂布液。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为2-5。
实施例3
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-640，北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.4-1.6ml/g，粒径2um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液。
涂布液制备同实施例1。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为1-4。
实施例4
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-640，北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.4-1.6ml/g，粒径2um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液。
涂布液制备同实施例2。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为1-4。
实施例5
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-690，北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.4-1.6ml/g，粒径2um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液。
涂布液制备同实施例1。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为1-4。
实施例6
二氧化硅分散液制备：
常温下，取二氧化硅（SD-520，北京航天赛德粉体技术有限公司，孔容1.8-2.5ml/g，粒径2um）20份，硝酸（10%）10份，水70份混合后加入分散机中高速分散1小时，配置成二氧化硅分散液。
涂布液制备同实施例2。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为2分钟，实现了即打即干的效果；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为1-4。
对比例1
常温下，取所述自交联丙烯酸酯乳液20-30份,乙烯-醋酸乙酯共聚物乳液EP765S（VINNAPAS®，瓦克上海有限公司，固含量59.5%）20-30份，所述二氧化硅分散液20-30份，表面活性剂（TX-10）1-5份，剩余用水补齐混合，通过30分钟机械搅拌制得消光弱溶剂相纸涂布液。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为20-30分钟，干燥速度缓慢；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为28-30。
对比例2
常温下，取浓度为40%的纯丙乳液（HX337-6，上海向岚化工）20-30份,浓度为40%的EVA乳液4500（VINNAPAS®，瓦克上海有限公司，固含量59.5%）20-30份，所述二氧化硅分散液20-30份，表面活性剂（TX-10）1-5份，剩余用水补齐混合，通过30分钟机械搅拌制得消光弱溶剂相纸涂布液。
将上述涂布液通过线棒涂布机以150g∕㎡涂布在RC纸基上，然后，将涂布好的载体在65℃的温度下干燥60分钟制得样品。测试样品吸墨速度为20-30分钟，干燥速度缓慢；60°入射角便携式光泽度仪测试光泽度为25-28。
Claims (9)
1.一种消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：其组分按质量百分比配比为：自交联丙烯酸酯乳液20-30%，乙烯-醋酸乙烯共聚乳液20-30%，二氧化硅分散液20-30%，表面活性剂TX-10 1-5%，余量为水；所述二氧化硅分散液原料组分及其质量份配比为：二氧化硅20份，浓度为10%的硝酸10份，水70份；所述二氧化硅孔容1.2-2.5 mL/g，分散液二次粒径1-25μm。
2.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液为水性室温交联丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液含有双丙酮丙烯酰胺功能单体。
4.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液含有氨、挥发性胺类化合物，所述氨、挥发性胺类化合物为单一种类。
5.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液含有氨、挥发性胺类化合物，所述氨、挥发性胺类化合物为若干种混合物。
6.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液含有己二酰肼。
7.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述自交联丙烯酸酯乳液固含量30-60%。
8.根据权利要求 1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液固含量40-70%。
9.根据权利要求1所述的消光弱溶剂相纸涂层组合物，其特征在于：所述二氧化硅为沉淀法二氧化硅。
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