專利名稱：高光澤水性涂料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙涂布過程的功能性助劑。
背景技術(shù)：
在造紙涂布工藝中，上光加工是改善印刷品表面性能，提高印刷品質(zhì)量和檔次的有效途徑。隨著印刷包裝材料上光要求的提高和人們環(huán)保意識(shí)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(chǎng)需求也不斷上升。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、外觀清晰度、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(duì)操作和社會(huì)環(huán)境有很大的影響，而且對(duì)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脂，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，已經(jīng)成為涂料工業(yè)的主要發(fā)展方向之一。申請(qǐng)人:曾公開過一項(xiàng)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(qǐng)人通過自合成樹脂和加入羥基類功能性單體，使高光澤水性涂料具有成膜后耐磨性高、耐水性和光澤度好的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高光澤水性涂料及其制備方法和應(yīng)用，以進(jìn)一步提高現(xiàn)有技術(shù)的性能。本發(fā)明的高光澤水性涂料，包括如下重量份數(shù)的組分自合成樹脂5 35份，丙烯酸酯樹脂100份，流平劑0. 2 0. 8份，消泡劑0. 1 1. 0份，水150 500份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯類單體、(甲基)苯乙烯和丙烯酸樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物；所述流平劑選自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；所述消泡劑選自所述的消泡劑選自聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、乙酸月桂醇酯、苯乙醇油酸酯或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的至少一種；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)丙烯酸酯類單體與(甲基)苯乙烯在2. 0 4. 0小時(shí)內(nèi)，滴加入溫度為70 95°C的丙烯酸樹脂、乳化劑、引發(fā)劑和水的混合物，在75 90°C下反應(yīng)2. 5 4. 0小時(shí)，再用有機(jī)堿中和至pH值為7 9，降溫出料，得到自合成樹脂；所述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)劑選自過硫酸銨、過硫酸!鉀、過硫酸鈉中的至少一種；
所述有機(jī)堿選自乙二二胺、三三乙醇胺、:二乙醇胺或二乙烯三胺中的至少一種；
各個(gè)組分的重量份婁k如下
羥基類功能性單體1 5%
(甲基)丙烯酸酯類單體 2 13%
(甲基)苯乙烯6 -25%
丙烯酸樹脂3 10%
乳化劑0. 1 -一 2. 0%
引發(fā)劑0. 2 -一 1. 5%
有機(jī)堿0. 5 1. 5%
水60 85%
所述的羥基類功能性單體選自丙烯!脧-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2--羥基乙酯、甲基丙烯酸-2--羥基丙酯丨、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種。
所述的(甲基)丙煉 酸酯類單體選自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸
甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種。所述的丙烯酸樹脂的酸值為150 400mgK0H/g，分子量為1000 5000。所述的丙烯酸酯樹脂的玻璃化溫度Tg為-10 30°C，酸值為0 15mgK0H/g ；制備所述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，流平劑，消泡劑和水?dāng)嚢杌旌?，即可獲得產(chǎn)品；本發(fā)明的高光澤水性涂料，可用作造紙涂布過程的上光劑。本發(fā)明制備的高光澤水性涂料對(duì)CN200810035264進(jìn)行了改進(jìn)，通過加入羥基類功能性單體自合成樹脂，使高光澤水性上光涂料具有成膜后耐磨性高、耐水性和光澤度好的優(yōu)點(diǎn)。其中加入羥基類功能性單體，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；另外輕度交聯(lián)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使聚合物結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，不易產(chǎn)生氣孔，因此降低了吸水率，提高了耐水性。此外，丙烯酯樹脂是水性涂料中最重要的部分，它對(duì)上光涂料涂層的光澤、耐磨性均有影響，因此使得涂料的耐磨性高、耐水性和光澤度均有提高。本發(fā)明制備的高光澤水性上光涂料，重量固含量為15 40%，pH值為5 8，能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使涂料成膜后耐磨性、耐水性和光澤度都得到了提高。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，加入60克丙烯酸樹脂(酸值為220mgK0H/g，分子量為4000)、4. 8克十二烷基二苯醚二磺酸鈉、2. 4克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、7. 2克過硫酸銨和420克去離子水，攪拌升溫至95°C，然后滴加以下混合單體36克甲基丙烯酸縮水甘油酯、14克丙烯酸丁酯和180克苯乙烯混合單體，在2. 5小時(shí)內(nèi)加完，維持溫度在90°C反應(yīng)2. 0小時(shí)，再用三乙醇胺中和，調(diào)節(jié)pH值為7. 5，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為40. 0%。然后將50克自合成樹脂、100克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為30°C ),1.0克磷酸三丁酯、0. 6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8. 0，重量固含量40. 0%。實(shí)施例2在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，加入M克丙烯酸樹脂(酸值為400mgK0H/g，分子量為5000)、0. 4克壬基酚聚氧乙烯醚、1. 5克過硫酸鉀和600克去離子水，攪拌升溫至70°C，然后滴加以下混合單體7. 5克丙烯酸-2-羥基乙酯，30克甲基丙烯酸甲酯和90克苯乙烯混合單體，在2. 0小時(shí)內(nèi)加完，維持溫度在75°C反應(yīng)4. 0小時(shí)，再用乙二胺中和，調(diào)節(jié)pH值為7. 0，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為19. 8%。然后將25克自合成樹脂、100克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為-10°C )、0. 1克聚二甲基硅氧烷、0. 2克聚酯改性有機(jī)硅和500克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料，PH值為5. 0，重量固含量15. 0%。實(shí)施例3在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，加入72克丙烯酸樹脂(酸值為270mgK0H/g，分子量為3000)、10. 8克二環(huán)己基磺基琥珀酸鈉、3. 6克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、14. 4克過硫酸鈉和550克去離子水，攪拌升溫至85°C，然后滴加以下混合單體18克丙烯酸-2-羥基丙酯、36克丙烯酸異辛酯和36克苯乙烯混合單體，在
2.5小時(shí)內(nèi)加完，維持溫度在85°C反應(yīng)3.0小時(shí)，再用二乙醇胺中和，調(diào)節(jié)pH值為9.0，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為25. 0 %。然后將145克自合成樹脂、100克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為0°C )、0. 5克聚二甲基硅氧烷、0. 5克聚二甲基硅氧烷和300克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料，pH值為6. 2，重量固含量23. 6%。實(shí)施例4在帶有冷凝器、攪拌器、溫度計(jì)和滴加裝置的IOOOmL四口燒瓶中，加入78克丙烯酸樹脂(酸值為150mgK0H/g，分子量為1000)、2. 6克十二烷基苯磺酸鈉、1. 3克二芐基異丙苯基酚聚氧乙烯醚、3. 9克過硫酸鈉和487克去離子水，攪拌升溫至80°C，然后滴加以下混合單體15. 6克丙烯酸-2-羥基丙酯，117克甲基丙烯酸甲酯和78克苯乙烯混合單體，在
3.5小時(shí)內(nèi)加完，維持溫度在80°C反應(yīng)3. 5小時(shí)，再用三乙醇胺中和，調(diào)節(jié)pH值為8. 2，降溫出料，得到自制合成樹脂，重量固含量為36. 5%。然后將41克自合成樹脂、100克丙烯酸酯樹脂(玻璃化溫度Tg為20°C )、0. 6克苯乙酸月桂醇酯、0. 8克聚酯改性有機(jī)硅和185克水混合攪拌30分鐘，制得高光澤水性上光涂料，pH值為7. 6，重量固含量35. 4%。實(shí)施例5對(duì)比例按照CN200810035264的方法制備水性涂料。使用實(shí)施例1 4配方配制的涂料。使用實(shí)施例1 4和對(duì)比例進(jìn)行應(yīng)用檢測(cè)，結(jié)果見下表紙張涂布后耐磨度檢測(cè)結(jié)果如下，耐磨度按GB/T 454-2002方法檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.高光澤水性涂料，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的組分自合成樹脂5 35份，丙烯酸酯樹脂100份，流平劑0. 2 0. 8份，消泡劑0. 1 1. 0份，水150 500份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯類單體、(甲基)苯乙烯和丙烯酸樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光澤水性涂料，其特征在于，所述流平劑選自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；所述消泡劑選自所述的消泡劑選自聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、乙酸月桂醇酯、苯乙醇油酸酯或聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高光澤水性涂料，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)丙烯酸酯類單體與(甲基)苯乙烯在2. 0 4. 0小時(shí)內(nèi)，滴加入溫度為70 95°C的丙烯酸樹脂、乳化劑、引發(fā)劑和水的混合物，在75 90°C下反應(yīng)2. 5 4. 0小時(shí)，再用有機(jī)堿中和至pH值為7 9，降溫出料，得到自合成樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光澤水性涂料，其特征在于，所述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；所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的至少一種；所述有機(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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高光澤水性涂料，其特征在于，各個(gè)組分的重量份數(shù)如下羥基類功能性單體 1 5%(甲基)丙烯酸酯單體2 13%(甲基)苯乙烯6 25%丙烯酸樹脂3 10%乳化劑0. 1 2. 0%引發(fā)劑0. 2 1. 5%有機(jī)堿0. 5 1. 5%水60 -85%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的羥基類功能性單體選自丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的(甲基)丙烯酸酯類單體選自甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異辛酯中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高光澤水性涂料，其特征在于，所述的丙烯酸樹脂的酸值為150 400mgK0H/g，分子量為1000 5000，所述的丙烯酸酯樹脂的玻璃化溫度Tg為-10 30°C，酸值為 0 15mgK0H/g。
9.制備權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述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，流平劑，消泡劑和水?dāng)嚢杌旌?，即可獲得產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述的高光澤水性涂料的應(yīng)用，用于造紙涂布過程的上光劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高光澤水性涂料及其制備方法和應(yīng)用，所述高光澤水性涂料，包括如下重量份數(shù)的組分自合成樹脂5～35份，丙烯酸酯樹脂100份，流平劑0.2～0.8份，消泡劑0.1～1.0份，水150～500份；所述自合成樹脂為羥基類功能性單體、(甲基)丙烯酸酯類單體、(甲基)苯乙烯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，具有成膜后耐磨性高、耐水性和光澤度好的優(yōu)點(diǎn)。重量固含量為15～40％，pH值為5～8，能夠有效地克服現(xiàn)有工藝的缺點(diǎn)，使涂料成膜后耐磨性、耐水性和光澤度都得到了提高。
文檔編號(hào)D21H19/60GK102587203SQ201110458520
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海東升新材料有限公司