PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨及其制备方法技术

技术编号:21239783 阅读:190 留言:0更新日期:2019-06-01 03:00
本发明专利技术公开了PVC薄膜专用氟‑硅‑环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨及其制备方法。该油墨由如下重量份的原料组成:成膜助剂:1~5%、表面活性剂:0.5~3%、催干剂:0.5~3%、流平剂:0.5~3%、交联剂:1~5%、水性色浆:15~20%、氟‑硅‑环氧改性水性丙烯酸酯乳液:50~60%、水:20~30%。该氟‑硅‑环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨以水作为溶剂,无挥发性气味,将该发明专利技术的油墨应用于PVC薄膜上,润湿性良好,50μm厚的油墨涂膜在50℃下6s即可达到表面干燥状态,附着牢度达到99%,固化完全后能耐70%的乙醇水溶液擦洗100次以上,抗粘连性达到95%,且制备工艺简单,生产成本低,有利于普遍推广应用。

Fluoro silicone epoxy modified waterborne acrylate emulsion ink for PVC film and preparation method thereof

The invention discloses a PVC film special fluorine silicone epoxy modified water-based acrylate emulsion ink and a preparation method. The ink is made up of raw materials as weight as follows: film-forming auxiliaries: 1 to 5%, surfactant 0.5 to 3%, drier: 0.5 to 3%, leveling agent: 0.5 to 3%, crosslinking agent: 1 to 5%, waterborne color paste: 15 to 15, fluorine silicone modified epoxy Waterborne Acrylate Emulsion: 15 to water, and water to: The fluorine silicone modified epoxy waterborne acrylic emulsion ink uses water as solvent and has no volatile odor. The ink is applied to PVC film and has good wettability. The ink coating of 50 m thick can reach the surface dry state at 50 degrees 6S, and the adhesion fastness reaches 99%. After curing, 70% of the ethanol water solution is scrubbed 100 times, and the adhesion resistance reaches 95%. The preparation process is simple and the production cost is low, which is conducive to popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨及其制备方法
本专利技术涉及一种印刷油墨,特别是涉及一种PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨及其制备方法。
技术介绍
21世纪印刷油墨发展方向之一是环保型油墨,即低污染或无污染油墨:包括高固体分及无溶剂油墨、水性油墨、粉末油墨和辐射(如UV、EB)油墨四大类型。近年来随着环境污染的加剧和人们环保意识的增强,溶剂型油墨面临着严峻的挑战,同时,新建立的法律法规对溶剂型油墨的要求越来越高,在这种机遇下,水性油墨得到了巨大的发展空间。PVC薄膜由于成本相对较低,机械强度高,耐高低温,耐老化和耐腐蚀等,在包装和装饰领域应用广泛,但目前应用在PVC薄膜上的油墨主要为溶剂型,对人的健康和居住的环境造成一定影响,因此研制性能优异环保型的PVC水性油墨成为重要课题。水性油墨由水性乳液、颜料和助剂组成,是以水为溶剂或分散剂的油墨。水性油墨虽然有着十分明显的优势,但是目前国内生产的水性油墨普遍具有干燥速度慢、耐水性差、光泽度低等缺点,这些缺点也抑制了它的快速发展和运用。要想将水性油墨很好地应用在PVC薄膜上,水性乳液是关键,水性乳液不仅环保,还能与各种颜色的色浆混合,提供美感,同时还起着润湿、在室温下快干等作用,因此一款好的水性乳液要求对底材润湿性好、干燥速度快、耐水性好、耐溶剂性以及经济环保等特点。所以对水性乳液的改性研究就变得很有意义,有利于推动环保化工的发展。目前市场上对聚丙烯酸酯乳液的改性研究广泛,大多采用交联单体对其改性提高涂膜性能,但无法满足在室温条件下获得在PVC薄膜上良好的附着力,快速干燥以及耐醇性的需求。中国专利技术专利申请CN107163180A公开了一种多重交联核壳结构型聚丙烯酸酯乳液油墨及其制备方法。该方法是采用乳胶粒核层/壳层间的多重交联、有机硅氧烷的后添加技术和外加交联剂相结合方法制备多重交联核壳结构型聚丙烯酸酯乳液油墨。用涂膜器将本专利技术所得油墨涂膜于包装纸上,涂膜经65℃的快速固化后在包装纸上的附着力达到0级,硬度能达到H以上,耐70%的乙醇水溶液擦拭性能达到60次以上,可应用于包装纸印刷领域,但很难应用于PVC薄膜的印刷上,其原因主要是:1.由于PVC薄膜的低表面能以及其生产过程中小分子增塑剂的加入,涂层在PVC薄膜表面的润湿、附着性能降低,需引入低表面能和强附着力的功能性单体;2.包装纸具有吸水性,能提升涂层的干燥速度,而PVC薄膜没有吸水性,且在60℃后薄膜会收缩,因此要求涂层能在室温下成膜和低温快速干燥。中国专利技术专利申请CN106749857A公开了一种用于PVC水性油墨用丙烯酸乳液及其制备方法。该方法采用核壳乳液的制备工艺制备纯丙乳液,在壳结构中加入己内酰胺,在核结构中加入硅烷偶联剂与丙烯酸酯类单体共聚交联,增强聚合物的极性,提升漆膜在PVC基材上的附着力。虽然该方法制备出的油墨在PVC薄膜上的附着牢度达到99%,但需要其交联完全后才能达到这样的效果,且油墨涂膜在室温下无法快速表干,润湿性差,涂膜固化完全后耐乙醇擦拭性能也无法保证。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是,针对以上技术存在的缺点,提出一种附着力优良且表干速度快的核壳结构型聚丙烯酸酯乳液;利用该核壳结构型聚丙烯酸酯乳液配制的油墨,满足印刷PVC行业对印制PVC油墨涂层的低温快干、附着力和耐醇性能需求;本专利技术氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨应用于PVC薄膜上,50μm厚的油墨涂层在50℃下6s即可达到表面干燥状态,附着牢度达到99%,固化完全后能耐70%的乙醇水溶液擦洗100次以上,抗粘连性达到95%。本专利技术所要解决的问题是针对水性油墨在PVC薄膜上的润湿效果差,表面干燥速度慢,表干后附着力差和耐乙醇擦洗性能差等,不满足PVC薄膜高速印刷工艺的需求;现有技术的难题在于水性油墨的表面能高,在PVC薄膜上的润湿效果差,表面干燥速度慢,表干后的附着力差;需要说明的是,由于水性油墨的极性比较高,其印刷在PVC薄膜类低表面张力的基材上,流平性很差,很难润湿基材,印刷效果远不如溶剂型油墨;而且由于PVC薄膜的印刷属于高速印刷,需要油墨涂层在很短的时间内达到表面干燥状态,而水性油墨以水为溶剂,水的挥发速度远小于有机溶剂,加长了油墨的干燥时间;同时,具备较好的耐乙醇擦洗性是水性油墨得以应用的重要因素;由于PVC薄膜的低极性,目前市面上的水性油墨很难在其表面附着,与溶剂型油墨存在较大的差距。本专利技术通过对核壳结构中酯类单体的选择,形成一种硬核软壳结构的聚丙烯酸酯乳液,使乳液达到在室温下成膜、防粘连;并控制核层单体和壳层单体的质量比,保持足够的壳层厚度,使得乳胶粒子容易变形成膜,加快乳胶颗粒间间隙的消失,从而提升水分的挥发速度,加快涂层的表面干燥速度;同时,在壳层中引入憎水性强的含氟单体,赋予乳胶粒子一定的憎水性,使水分子更易迁移到涂层表面进一步提升水分的挥发速度,从而达到快速表面干燥的效果;尤其是本专利技术将功能性单体选择性地分布在核壳层中,一方面在保证乳液稳定的条件下能提高功能性单体的用量,增大乳液涂层的交联密度,提升乳液涂层的耐乙醇擦拭性能,另一方面在壳层中引入低表面能的有机硅氧烷和含氟单体,赋予改性后的乳液更优异的低表面能特性,使其在低表面能的PVC薄膜具有很好的润湿性,在乳液成膜过程中乳胶粒子表面的相关基团会与基材更紧密的接触,能显著提升乳液在PVC薄膜上表干后的附着力;在壳层中创造性的加入环氧树脂,使其参与到聚合反应中,由于引入的环氧树脂中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键等极性基团,提升乳液对PVC薄膜的粘接强度,进一步提高乳液对PVC薄膜的附着力。为了实现本专利技术目的,本专利技术提供以下技术方案:一种PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其原料由以下重量百分比的组分组成:所述的氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液的原料包括釜液、核预乳化液、壳预乳化液、引发剂溶液;以占氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液原料总重量百分比计,釜液由25~40%的水、0.2~1.2%的表面活性剂和0.05~0.2%NaHCO3组成;核预乳化液由2.5~6.5%的水、0.15~0.5%的表面活性剂、6~15%的硬单体、2~6%的核层功能性单体Ⅰ和2~6%的核层功能性单体Ⅱ组成;壳预乳化液由5~12%的水、0.8~1.5%的表面活性剂、10~25%的硬单体、8~20%的软单体、2~6%的含氟单体、2~6%的有机硅氧烷、2~6%的环氧树脂组成;引发剂溶液由5~20%的水和0.15~0.5%的过硫酸铵组成;所述的氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液由核壳乳液聚合法制备而成;所述的表面活性剂都为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、月桂酸单甘油酯、DOWFAX2A1和乳-2806中的两种或多种;所述的核层功能性单体Ⅰ为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-丁氧基丙烯酰胺、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种;所述的核层功能性单体Ⅱ为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种;所述的硬单体都为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯中的两种或多种;所述的软单体为丙烯酸甲本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种PVC薄膜专用氟‑硅‑环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其特征在于,其原料由以下重量百分比的组分组成:

【技术特征摘要】
1.一种PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其特征在于,其原料由以下重量百分比的组分组成:所述的氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液的原料包括釜液、核预乳化液、壳预乳化液、引发剂溶液;以占氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液原料总重量百分比计,釜液由25~40%的水、0.2~1.2%的表面活性剂和0.05~0.2%NaHCO3组成;核预乳化液由2.5~6.5%的水、0.15~0.5%的表面活性剂、6~15%的硬单体、2~6%的核层功能性单体Ⅰ和2~6%的核层功能性单体Ⅱ组成;壳预乳化液由5~12%的水、0.8~1.5%的表面活性剂、10~25%的硬单体、8~20%的软单体、2~6%的含氟单体、2~6%的有机硅氧烷、2~6%的环氧树脂组成;引发剂溶液由5~20%的水和0.15~0.5%的过硫酸铵组成;所述的氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液由核壳乳液聚合法制备而成;所述的表面活性剂都为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、月桂酸单甘油酯、DOWFAX2A1和乳-2806中的两种或多种;所述的核层功能性单体Ⅰ为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-丁氧基丙烯酰胺、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺和N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或多种;所述的核层功能性单体Ⅱ为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种;所述的硬单体都为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和苯乙烯中的两种或多种;所述的软单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸辛酯中的一种或多种;所述的含氟单体为丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、2-全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯和全氟丙烯酸甲酯中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其特征在于,所述的氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液的核层丙烯酸酯共聚物具有70~100℃的玻璃化转变温度,壳层丙烯酸酯共聚物具有-20~10℃的玻璃化转变温度。3.根据权利要求1所述的PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其特征在于,所述的环氧树脂为环氧树脂E12、环氧树脂E44、环氧树脂E51、环氧树脂EPIKOTE-232、环氧树脂NPEL-127、环氧树脂NPEL-128、环氧树脂P430、环氧乳液SH-3114、环氧乳液BC2050、环氧乳液BC2060、环氧乳液3560-W-50和环氧乳液3560-W-60中的一种或多种;有机硅氧烷为乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的PVC薄膜专用氟-硅-环氧改性水性丙烯酸酯乳液油墨,其特征在于,所述的流平剂为byk333、迪高450、cv740、wet510、glide100和glide482中的一种或多种。5...

【专利技术属性】
技术研发人员:文秀芳高干谢德晟皮丕辉徐守萍程江
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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