CN102899961A - 一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液及其制备方法，由下列组分按照重量百分比组成：改性天然高分子材料5～40％，硬单体40～60％，软单体30～50％，功能单体0.01～5％，改性剂0.02～5％，引发剂0.2～0.5％，去离子水余量。本发明的新型环保纸张表面上光涂饰乳液具有室温成膜、无毒、无味、透明感强、附着力强、流平性能好、无有机挥发物(VOC)排放等优点，克服了传统水性上光油用玻璃化温度高、低的双组分树脂复配及使用乳化剂、成膜助剂等的缺陷，充分利用可再生资源，产物卫生、经循环使用可生物降解，减少环境污染，经济又环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，尤其是还涉及其制备方法。
背景技术
随着市场经济的发展以及人类生活水平的不断提高，人们对各类包装、刊物等的印刷装潢越来越重视。传统的BOPP、PET塑膜复合纸具有光泽度高、美观耐久等优点，但不利于废纸的回收利用，容易造成环境污染。随着社会的发展，人类对生存环境的保护意识也不断提高，在印刷制品表面涂饰上光油逐渐取代了塑膜复合纸。上光油能赋予印刷品良好的表面光泽度、提高印刷制品的耐磨性、耐水性、耐沾污性和耐化学品性，从而起到对纸张和油墨表面的保护作用，提升印刷品质量。同时，上光纸可回收再利用，节省资源，有利于环保，因此上光油在现代包装行业得到广泛应用。
目前常用的上光油主要有溶剂型上光油、UV上光油、水性上光油等。由于溶剂型上光油在制备过程中所采用的多种溶剂易挥发，具有易燃、有毒和污染环境的缺陷；UV上光油存在价格高，对机器的性能要求高，使用的活性单体溶剂在使用时易挥发造成操作环境恶化等缺点，目前仅用于高档的纸品上光。而水性上光油由于具有无毒、无味、透明感强、低VOC排放、成本低、原材料来源广等特点，尤其是其环保性能是其它产品无法比拟的，因此水性上光油已被越来越多的印刷厂家所采用。
市售水性上光油通常有双组分和单组分两种，双组分是采用玻璃化温度高和低的两种树脂根据使用要求进行复配而成，单组分则是采用传统乳液聚合方法生产。无论是双组分还是单组分，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剂，以及成膜助剂，乳液稳定性(特别是冷冻稳定性、稀释稳定性)差、成本高、易产生环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，含有以下重量百分比的组分：改性天然高分子材料5～40％，硬单体40～60％，软单体30～50％，功能单体0.01～5％，改性剂0.02～5％，引发剂0.2～0.5％，去离子水余量。
所述改性天然高分子材料，可以是淀粉、淀粉衍生物、蛋白质、纤维素、甲壳素、壳聚糖中的一种。
所述改性剂是生物酶、盐酸、硫酸、次氯酸钠水溶液、双氧水和过硫酸铵中的一种或它们的组合。
所述硬单体为Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种。
所述的软单体为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、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯中的一种或几种。
所述的功能单体为二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、N一羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵与亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或它们的组合。
所述水为去离子水。
所述的新型环保纸张表面上光涂饰乳液的粒径小，为76～174nm，分子量分布窄。在按重量计38％～50％的浓度，25℃的温度下用涂-4#粘度计测得的粘度为20～200″。
本发明的另一目的在于提供一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性天然高分子材料用去离子水分散，加入到装有机械搅拌的反应釜中，开动搅拌，升温至60～100℃，加入改性剂，用改性剂处理为有分散乳化作用的乳化剂；
(2)将少量硬单体、软单体和引发剂加入到反应釜中，使单体与高分子材料接枝共聚形成乳化体系，温度为60～95℃，时间15～30分钟；
(3)搅拌下自高位槽向反应釜中同时滴加硬单体、软单体、功能单体和引发剂，保持温度在60～95℃之间，1～3小时滴完；
(4)开动搅拌，通冷水降温至60℃以下，过滤，得到产品。
本发明是将天然高分子材料处理为有分散乳化作用的乳化剂，与丙烯酸系单体接枝共聚形成乳化体系，再与丙烯酸酯等单体进行种子乳液聚合而成的单组分高分子核壳结构无皂乳液。乳液中不含有乳化剂、防冻剂、成膜助剂等，乳液玻璃化温度可根据使用要求在接枝聚合过程中调节。乳液依靠乳胶粒自身干燥成膜，具有乳液的成膜温度与乳液聚合物的玻璃化温度无关，无毒、无味、透明感强、附着力强、流平性能好、无有机挥发物(VOC)排放、乳液稳定性高等特点。克服了传统水性上光油用玻璃化温度高、低的双组分树脂复配及使用乳化剂、成膜助剂等带来的乳液稳定性(特别是冷冻稳定性、稀释稳定性)差、成本高、易产生环境污染等缺陷，充分利用可再生资源，产物卫生、经循环使用可生物降解，减少环境污染，经济又环保。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
实施例1：
(1)木薯原淀粉180kg，含水量为14wt％，绝干的木薯原淀粉的量约为30kg，去离子水500kg，加入到装有机械搅拌的反应釜中，搅拌均匀，加入生物淀粉酶1.0kg，升温至100℃，反应30分钟；
(2)调整改性天然高分子材料的温度为65℃，加入过硫酸铵0.1kg，亚硫酸氢钠0.1kg，加入苯乙烯15kg、甲基丙烯酸甲酯5kg、丙烯酸乙酯5kg混合单体，反应30分钟，得到呈胶束态的聚合物分散液；
(3)搅拌下自高位槽向反应釜中同时滴加混合单体和引发剂，保持温度65℃，3小时滴完，其中混合单体为苯乙烯115kg、甲基丙烯酸甲酯25kg、丙烯酸乙酯93kg，甲基丙烯酸羟乙酯8kg，其中引发剂为过硫酸铵水溶液与亚硫酸氢钠的组合，过硫酸铵水溶液制备方法为：1.2kg过硫酸铵加160kg去离子水搅拌溶解完全，亚硫酸氢钠0.7kg；
(4)通冷水降温至60℃以下，用120目筛网过滤，得到1100kg新型环保纸张表面上光涂饰乳液，在按重量计38％浓度，25℃下的粘度为25″(涂4#粘度计)，粒径为107nm，乳液通透，成膜性好，机械稳定性和化学稳定性好，附着力强。
实施例2：
(1)纤维素92kg，去离子水500kg，加入到装有机械搅拌的反应釜中，搅拌均匀，加入过硫酸钠3.68kg，升温至70℃，反应15分钟；
(2)向反应釜加入苯乙烯5kg、丙烯酸异辛酯7kg混合单体，反应30分钟，得到透明微蓝的聚合物胶束分散液；
(3)搅拌下自高位槽向反应釜中同时滴加混合单体和引发剂，保持温度70℃，3小时滴完，其中混合单体为苯乙烯56.3kg、丙烯酸甲酯92kg、丙烯酸异辛酯66.5kg，乙酸乙烯酯49kg、丙烯酸7.35kg，其中引发剂为过硫酸钠水溶液，制备方法为：1.5kg过硫酸钠加120kg去离子水搅拌溶解完全；
(4)通冷水降温至60℃以下，用120目筛网过滤，得到1000kg新型环保纸张表面上光涂饰乳液，在按重量计38％浓度，25℃下的粘度为34″(涂4#粘度计)，粒径为150nm，乳液通透，成膜性好，机械稳定性和化学稳定性好，附着力强。
Claims (10)
1.一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：由下列组分按照重量百分比组成：改性天然高分子材料5～40％，硬单体40～60％，软单体30～50％，功能单体0.01～5％，改性剂0.02～5％，引发剂0.2～0.5％，去离子水余量。
2.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：所述改性天然高分子材料是淀粉、淀粉衍生物、蛋白质、纤维素、甲壳素、壳聚糖中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：所述改性剂是生物酶、盐酸、硫酸、次氯酸钠水溶液、双氧水和过硫酸铵中的一种或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：所述的硬单体为Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，在特征在于：所述的软单体为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、丙烯酸异辛酯、醋酸乙烯酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：所述的功能单体为二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、N一羟甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵与亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠中的一种或它们的组合。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：新型环保纸张表面上光涂饰乳液的粒径小，为76～174nm，分子量分布窄。
9.根据权利要求1至7任一项所述的一种新型环保纸张表面上光涂饰乳液，其特征在于：新型环保纸张表面上光涂饰乳液在按重量计38％～50％的浓度、25℃的温度下以涂-4#粘度计测定的粘度为20～200″。
10.制备权利要求1至7任一项所述的新型环保纸张表面上光涂饰乳液的方法，包括如下步骤：
(1)将改性天然高分子材料用去离子水分散，加入到装有机械搅拌的反应釜中，开动搅拌，升温至60～100℃，加入改性剂，用改性剂处理为有分散乳化作用的乳化剂；
(2)将少量硬单体、软单体和引发剂加入到反应釜中，使单体与高分子材料接枝共聚形成乳化体系，温度为60～95℃，时间15～30分钟；
(3)搅拌下自高位槽向反应釜中同时滴加硬单体、软单体、功能单体和引发剂，保持温度在60～95℃之间，1～3小时滴完；
(4)开动搅拌，通冷水降温至60℃以下，过滤，得到产品。
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