專利名稱：一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，尤其是還涉及其制備方法。
背景技術：
隨著市場經濟的發展以及人類生活水平的不斷提高，人們對各類包裝、刊物等的印刷裝潢越來越重視。傳統的BOPP、PET塑膜復合紙具有光澤度高、美觀耐久等優點，但不利于廢紙的回收利用，容易造成環境污染。隨著社會的發展，人類對生存環境的保護意識也不斷提高，在印刷制品表面涂飾上光油逐漸取代了塑膜復合紙。上光油能賦予印刷品良好的表面光澤度、提高印刷制品的耐磨性、耐水性、耐沾污性和耐化學品性，從而起到對紙張和油墨表面的保護作用，提升印刷品質量。同時，上光紙可回收再利用，節省資源，有利于環保，因此上光油在現代包裝行業得到廣泛應用。目前常用的上光油主要有溶劑型上光油、UV上光油、水性上光油等。由于溶劑型上 光油在制備過程中所采用的多種溶劑易揮發，具有易燃、有毒和污染環境的缺陷；uv上光油存在價格高，對機器的性能要求高，使用的活性單體溶劑在使用時易揮發造成操作環境惡化等缺點，目前僅用于高檔的紙品上光。而水性上光油由于具有無毒、無味、透明感強、低VOC排放、成本低、原材料來源廣等特點，尤其是其環保性能是其它產品無法比擬的，因此水性上光油已被越來越多的印刷廠家所采用。市售水性上光油通常有雙組分和單組分兩種，雙組分是采用玻璃化溫度高和低的兩種樹脂根據使用要求進行復配而成，單組分則是采用傳統乳液聚合方法生產。無論是雙組分還是單組分，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劑，以及成膜助劑，乳液穩定性(特別是冷凍穩定性、稀釋穩定性)差、成本高、易產生環境污染。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，含有以下重量百分比的組分改性天然高分子材料5 40 %，硬單體40 60 %，軟單體30 50 %，功能單體O. 01 5 %，改性劑O. 02 5%，引發劑(λ 2 (λ 5%，去離子水余量。所述改性天然高分子材料，可以是淀粉、淀粉衍生物、蛋白質、纖維素、甲殼素、殼聚糖中的一種。所述改性劑是生物酶、鹽酸、硫酸、次氯酸鈉水溶液、雙氧水和過硫酸銨中的一種或它們的組合。所述硬單體為Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一種或幾種。所述的軟單體為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、丙烯酸異辛酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種。所述的功能單體為二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、N—羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。所述引發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨與亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或它們的組合。所述水為去離子水。所述的新型環保紙張表面上光涂飾乳液的粒徑小，為76 174nm，分子量分布窄。在按重量計38% 50%的濃度，25°C的溫度下用涂-4#粘度計測得的粘度為20 200"。本發明的另一目的在于提供一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液的制備方法，包括以下步驟 (I)將改性天然高分子材料用去離子水分散，加入到裝有機械攪拌的反應釜中，開動攪拌，升溫至60 100°C，加入改性劑，用改性劑處理為有分散乳化作用的乳化劑；(2)將少量硬單體、軟單體和引發劑加入到反應釜中，使單體與高分子材料接枝共聚形成乳化體系，溫度為60 95°C，時間15 30分鐘；(3)攪拌下自高位槽向反應釜中同時滴加硬單體、軟單體、功能單體和引發劑，保持溫度在60 95°C之間，I 3小時滴完；(4)開動攪拌，通冷水降溫至60°C以下，過濾，得到產品。本發明是將天然高分子材料處理為有分散乳化作用的乳化劑，與丙烯酸系單體接枝共聚形成乳化體系，再與丙烯酸酯等單體進行種子乳液聚合而成的單組分高分子核殼結構無皂乳液。乳液中不含有乳化劑、防凍劑、成膜助劑等，乳液玻璃化溫度可根據使用要求在接枝聚合過程中調節。乳液依靠乳膠粒自身干燥成膜，具有乳液的成膜溫度與乳液聚合物的玻璃化溫度無關，無毒、無味、透明感強、附著力強、流平性能好、無有機揮發物(VOC)排放、乳液穩定性高等特點。克服了傳統水性上光油用玻璃化溫度高、低的雙組分樹脂復配及使用乳化劑、成膜助劑等帶來的乳液穩定性(特別是冷凍穩定性、稀釋穩定性)差、成本高、易產生環境污染等缺陷，充分利用可再生資源，產物衛生、經循環使用可生物降解，減少環境污染，經濟又環保。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，應該理解的是，這些實施例僅用于例證的目的，決不限制本發明的保護范圍。實施例I :(I)木薯原淀粉180kg，含水量為14wt%，絕干的木薯原淀粉的量約為30kg，去離子水500kg，加入到裝有機械攪拌的反應釜中，攪拌均勻，加入生物淀粉酶I. 0kg，升溫至100。。，反應30分鐘；(2)調整改性天然高分子材料的溫度為65°C，加入過硫酸銨O. Ikg,亞硫酸氫鈉O. Ikg,加入苯乙烯15kg、甲基丙烯酸甲酯5kg、丙烯酸乙酯5kg混合單體,反應30分鐘,得到呈膠束態的聚合物分散液；(3)攪拌下自高位槽向反應釜中同時滴加混合單體和引發劑，保持溫度65°C，3小時滴完，其中混合單體為苯乙烯115kg、甲基丙烯酸甲酯25kg、丙烯酸乙酯93kg，甲基丙烯酸羥乙酯8kg，其中引發劑為過硫酸銨水溶液與亞硫酸氫鈉的組合，過硫酸銨水溶液制備方法為1. 2kg過硫酸銨加160kg去離子水攪拌溶解完全,亞硫酸氫鈉O. 7kg ；(4)通冷水降溫至60°C以下，用120目篩網過濾，得到IlOOkg新型環保紙張表面上光涂飾乳液，在按重量計38%濃度，25°C下的粘度為25"(涂4#粘度計)，粒徑為107nm，乳液通透，成膜性好，機械穩定性和化學穩定性好，附著力強。實施例2 (I)纖維素92kg，去離子水500kg，加入到裝有機械攪拌的反應釜中，攪拌均勻，力口入過硫酸鈉3. 68kg，升溫至70°C，反應15分鐘；(2)向反應釜加入苯乙烯5kg、丙烯酸異辛酯7kg混合單體，反應30分鐘，得到透明微藍的聚合物膠束分散液；(3)攪拌下自高位槽向反應釜中同時滴加混合單體和引發劑，保持溫度70°C，3小時滴完，其中混合單體為苯乙烯56. 3kg、丙烯酸甲酯92kg、丙烯酸異辛酯66. 5kg,乙酸乙 烯酯49kg、丙烯酸7. 35kg，其中引發劑為過硫酸鈉水溶液，制備方法為1. 5kg過硫酸鈉加120kg去離子水攪拌溶解完全；(4)通冷水降溫至60°C以下，用120目篩網過濾，得到IOOOkg新型環保紙張表面上光涂飾乳液，在按重量計38%濃度，25°C下的粘度為34"(涂4#粘度計)，粒徑為150nm，乳液通透，成膜性好，機械穩定性和化學穩定性好，附著力強。
權利要求
1.一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于由下列組分按照重量百分比組成改性天然高分子材料5 40%，硬單體40 60%，軟單體30 50%，功能單體O. 01 5%，改性劑O. 02 5%，引發劑O. 2 O. 5%，去離子水余量。
2.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述改性天然高分子材料是淀粉、淀粉衍生物、蛋白質、纖維素、甲殼素、殼聚糖中的一種。
3.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述改性劑是生物酶、鹽酸、硫酸、次氯酸鈉水溶液、雙氧水和過硫酸銨中的一種或它們的組合。
4.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的硬單體為Tg高的苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一種或幾種。
5.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，在特征在于所述的軟單體為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、丙烯酸異辛酯、醋酸乙烯酯中的一種或幾種。
6.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的功能單體為二乙烯苯、丙烯酸、丙烯酸羥基乙酯、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸羥基丙酯、甲基丙烯酸羥基丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、N—羥甲基丙烯酰胺中的一種或幾種。
7.根據權利要求I所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于所述的弓I發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨與亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或它們的組合。
8.根據權利要求I至7任一項所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于新型環保紙張表面上光涂飾乳液的粒徑小，為76 174nm，分子量分布窄。
9.根據權利要求I至7任一項所述的一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液，其特征在于新型環保紙張表面上光涂飾乳液在按重量計38% 50%的濃度、25°C的溫度下以涂-4#粘度計測定的粘度為20 200"。
10.制備權利要求I至7任一項所述的新型環保紙張表面上光涂飾乳液的方法，包括如下步驟 (1)將改性天然高分子材料用去離子水分散，加入到裝有機械攪拌的反應釜中，開動攪拌，升溫至60 100°C，加入改性劑，用改性劑處理為有分散乳化作用的乳化劑； (2)將少量硬單體、軟單體和引發劑加入到反應釜中，使單體與高分子材料接枝共聚形成乳化體系，溫度為60 95°C，時間15 30分鐘； (3)攪拌下自高位槽向反應釜中同時滴加硬單體、軟單體、功能單體和引發劑，保持溫度在60 95°C之間，I 3小時滴完； (4)開動攪拌，通冷水降溫至60°C以下，過濾，得到產品。
全文摘要
本發明公開了一種新型環保紙張表面上光涂飾乳液及其制備方法，由下列組分按照重量百分比組成改性天然高分子材料5～40％，硬單體40～60％，軟單體30～50％，功能單體0.01～5％，改性劑0.02～5％，引發劑0.2～0.5％，去離子水余量。本發明的新型環保紙張表面上光涂飾乳液具有室溫成膜、無毒、無味、透明感強、附著力強、流平性能好、無有機揮發物(VOC)排放等優點，克服了傳統水性上光油用玻璃化溫度高、低的雙組分樹脂復配及使用乳化劑、成膜助劑等的缺陷，充分利用可再生資源，產物衛生、經循環使用可生物降解，減少環境污染，經濟又環保。
文檔編號C08F220/14GK102899961SQ20121033481
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者于善普, 陳兵, 吳艷華, 孟祥伏, 張春剛 申請人:青島清大聯創高新技術有限公司