水性涂布液及其制备方法、阻气膜技术

本发明专利技术公开了水性涂布液及其制备方法、阻气膜。该水性涂布液包括100重量份的水溶性聚合物、10～150重量份的硅氧烷水解物和纳米氧化物、0.1～20重量份的第一交联剂、0.1～10重量份的第二交联剂、1000～12000重量份的溶剂，其中，第一交联剂包括共价交联剂，第二交联剂包括动态交联剂。该水性涂布液不仅稳定性好、可涂布性强、环境友好，而且形成的涂层具有优异的气体阻隔能力，且阻气性能稳定，在经受连续的机械变形及加压蒸煮等外部作用后层间剥离力和阻隔性能不会发生明显劣化。离力和阻隔性能不会发生明显劣化。离力和阻隔性能不会发生明显劣化。

【技术实现步骤摘要】
水性涂布液及其制备方法、阻气膜


[0001]本专利技术属于材料领域，具体而言，涉及水性涂布液及其制备方法、阻气膜。

技术介绍

[0002]食品、药品、电子产品等在水蒸气、氧气等气体的作用下容易发生变质，为了保持其性能和功能，需要采用具有足够气体阻隔能力的材料对其进行包装。目前比较常用的阻气材料包括：聚偏氯乙烯薄膜、多层共挤乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)、金属箔或沉积有金属层的塑料薄膜、蒸镀或反应镀氧化物型薄膜等。
[0003]聚偏氯乙烯薄膜阻隔性能优异并且对湿气不敏感，但是其对温度敏感并且焚烧后会产生毒性非常大的二噁英，因此正逐步被其它阻隔材料替代；多层共挤EVOH的阻气性能随着湿度的增大劣化非常严重，因此其应用领域也受到很大限制；金属箔或沉积有金属层的塑料薄膜阻隔性能以及高温高湿下的阻气性能虽然较优，但是存在内容物不可见、不可微波加热、使用后废弃物难处理等问题；蒸镀或反应镀氧化物型薄膜具有透明、无污染、阻气性能随温湿度变化不明显、可微波加热等优势，但是在抽真空、加压蒸煮等处理之后其阻隔性能劣化严重，并且层间密合性能存在降低风险。可见，现有的阻气性材料膜仍有待改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出水性涂布液及其制备方法、阻气膜。该水性涂布液不仅稳定性好、可涂布性强、环境友好，而且形成的涂层具有优异的气体阻隔能力，且阻气性能稳定，在经受连续的机械变形及加压蒸煮等外部作用后层间剥离力和阻隔性能不会发生明显劣化。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种水性涂布液。根据本专利技术的实施例，该水性涂布液包括：100重量份的水溶性聚合物、10～150重量份的硅氧烷水解物和纳米氧化物、0.1～20重量份的第一交联剂、0.1～10重量份的第二交联剂、1000～12000重量份的溶剂，其中，所述第一交联剂包括共价交联剂，所述第二交联剂包括动态交联剂。
[0006]本专利技术上述实施例的水性涂布液至少具有以下有益效果：1)通过加入共价交联剂和动态交联剂，可以使涂布液形成的涂层中至少存在两种交联形式，其中共价交联网络保证了涂层具备一定的力学强度和耐水煮及耐加压蒸煮的能力，能够抵御机械变形以及加压蒸煮过程中水分的溶胀作用，而动态交联网络具备一定的动态性能，在外部作用(如机械变形、湿热冲击、加压蒸煮等)下动态键发生断裂，当外部作用去除后又会重新形成相应的交联网络，该过程可以缓冲掉大部分应力，进而减少外部作用力对涂层内部的破坏，保证了具有该涂层的阻气膜在外部作用(如揉搓、抽真空、水煮、加压蒸煮等)下层间密接性及阻气性能不会发生明显劣化；2)通过引入上述用量的硅氧烷水解物和纳米氧化物，一方面可以使得水溶性聚合物与硅氧烷水解物之间形成通过化学键键接且贯穿的网络结构，提高该涂布液所形成的涂层耐水性和在高温高湿条件下的稳定性，另一方面纳米氧化物还可填充于网
络结构的空隙之间，保证涂布液在成膜过程中具有较低的体积收缩率，同时使形成的涂层具有优异的阻气性能；3)该水性涂布液不仅稳定性好、可涂布性强、环境友好，而且形成的涂层具有优异的气体阻隔能力，且阻气性能稳定，在经受大的(连续)机械变形(如揉搓)、抽真空、水煮及加压蒸煮等外部作用后与基体层之间的层间剥离力和阻隔性能不会发生明显劣化。
[0007]另外，根据本专利技术上述实施例的水性涂布液还可以具有如下附加的技术特征：
[0008]在本专利技术的一些实施例中，以所述硅氧烷水解物中二氧化硅的含量计，所述硅氧烷水解物与所述纳米氧化物的重量比为1：(2～50)。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述第一交联剂和第二交联剂的重量比为(1～10)：1。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述水性涂布液还包括：0.01～10重量份助剂，所述助剂包括选自润湿剂、偶联剂、附着力促进剂、流平剂中的至少之一。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述水溶性聚合物包括亲水官能团，所述亲水官能团包括羟基。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述水溶性聚合物包括选自聚乙烯醇、淀粉、纤维素、壳聚糖、聚丙烯酸、聚马来酸酐或上述聚合物的改性聚合物中的至少之一。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述硅氧烷水解物包括Si(OR)4在酸性条件下水解得到的产物，其中，R为C1‑8烷基。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米氧化物包括选自氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化锆、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡中的至少之一。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米氧化物的平均粒径为1～100nm。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米氧化物为经偶联剂表面改性后的纳米颗粒。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述第一交联剂包括选自醛类、酸类、酸酐类、氨基树脂类、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的至少之一。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述第二交联剂包括硼酸和金属盐。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂包括水和/或醇。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述水溶性聚合物的亲水官能团中，所述羟基的摩尔百分比含量不低于80％。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述硅氧烷水解物为Si(OR)4在pH值不大于4的酸性条件下水解得到的产物。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米氧化物的平均粒径为3～50nm。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，所述纳米氧化物为经偶联剂表面改性后其表面的羟基含量为1～100mmol/nm2。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，所述硼酸和所述金属盐的重量比为(1～30)：1。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述金属盐包括选自氯化锌、醋酸锌、氯化铁、氯化钙、氯化铜、氧化铁、氯化钠中的至少之一。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述第二交联剂还包括螯合性配体，所述螯合性配体与所述金属盐的摩尔比为(1～4)：1。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂中所述水与所述醇的体积比为(50～1)：(1～10)。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，所述水溶性聚合物的亲水官能团中，所述羟基的摩尔百分比含量不低于85％。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，所述螯合性配体包括选自乙二胺四乙酸、乙酰乙酸丙酮、乙酰乙酸乙酯中的至少之一。
[0030]在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂中所述水与所述醇的体积比为(20～1)：(1～5)。
[0031]在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种制备上述水性涂布液的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将水溶性聚合物、硅氧烷水解物、纳米氧化物、溶剂按照预定比例进行混合，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液与第一交联剂和第二交联剂混合。与现有技术相比，该方法不仅工艺简单，易操作，适于工业化生产，而且该水性涂布液稳定性好、可涂布性强、环境友好，形成的涂层具有优异的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性涂布液，其特征在于，包括：100重量份的水溶性聚合物、10～150重量份的硅氧烷水解物和纳米氧化物、0.1～20重量份的第一交联剂、0.1～10重量份的第二交联剂、1000～12000重量份的溶剂，其中，所述第一交联剂包括共价交联剂，所述第二交联剂包括动态交联剂。2.根据权利要求1所述的水性涂布液，其特征在于，满足以下条件中的至少之一：以所述硅氧烷水解物中二氧化硅的含量计，所述硅氧烷水解物与所述纳米氧化物的重量比为1：(2～50)；所述第一交联剂和第二交联剂的重量比为(1～10)：1；所述水性涂布液还包括：0.01～10重量份助剂，所述助剂包括选自润湿剂、偶联剂、附着力促进剂、流平剂中的至少之一。3.根据权利要求1或2所述的水性涂布液，其特征在于，满足下列条件中的至少之一：所述水溶性聚合物包括亲水官能团，所述亲水官能团包括羟基；所述水溶性聚合物包括选自聚乙烯醇、淀粉、纤维素、壳聚糖、聚丙烯酸、聚马来酸酐或上述聚合物的改性聚合物中的至少之一；所述硅氧烷水解物包括Si(OR)4在酸性条件下水解得到的产物，其中，R为C1‑8烷基；所述纳米氧化物包括选自氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化锆、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡中的至少之一；所述纳米氧化物的平均粒径为1～100nm；所述纳米氧化物为经偶联剂表面改性后的纳米颗粒；所述第一交联剂包括选自醛类、酸类、酸酐类、氨基树脂类、异氰酸酯、硅烷偶联剂中的至少之一；所述第二交联剂包括硼酸和金属盐；所述溶剂包括水和/或醇。4.根据权利要求3所述的水性涂布液，其特征在于，满足下列条件中的至少之一：所述水溶性聚合物的亲水官能团中，所述羟基的摩尔百分比含量不低于80％；所述硅氧烷水解物为Si(OR)4在pH值不大于4的酸性条件下水解得到的产物；所述纳米氧化物的平均粒径为3～50nm；所述纳米氧化物为经偶联剂表面改性后其表面的羟基含量为1～100mmol/nm2；所述硼酸和所述金属盐的重量比为(1～30)：1；所述金属盐包括选自氯化锌、醋酸锌、氯化铁、氯化钙、氯化铜、氧化铁、氯化钠中的至少之一；所述第二交联剂还包括螯合性配体，所述螯合性配体与所述金属盐的摩尔比为(1～4)：1；所述溶剂中所述水与所述醇的体积比为(50～1)：(1～10)。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，李伟，宣玉凤，冯铭竹，黄尚鸿，刘墨宁，赵伟涛，纪雪梅，宋鑫，
申请(专利权)人：中国乐凯集团有限公司，
类型：发明
国别省市：