一种包装用水性上光油及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化学品及其制备技术领域，特别涉及一种包装用水性上光油及其 制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 铝箔广泛应用于医药包装、饮料食品包装、烟酒包装、铝箔装饰材料、铝箔容器涂 装、铝箔航空餐盒、电子产品等领域。铝箔上光油是将光油涂布在已经完成所有套色或单 一颜色的铝箔表面上，能使印刷制品表面光泽好、美观、耐酸碱等，又能保护图文表面，还 能增加该制品表面的硬度。除此以外，还应具有一定的柔韧性。目前大量使用的铝箔上光 油主要是溶剂型产品。传统溶剂型上光油在合成以及应用过程中均大量使用有机溶剂，产 品中挥发性有机物（V0C)含量高，对环境和人的身体健康都有危害，近年来随着环保法规 的严格及人民环保意识的增强，对V0C的排放要严格制止，国家产业政策鼓励水溶性上光 涂料产业向高技术产品方向发展，促使了水性上光油的发展。水性上光油是用水替代有机 溶剂作为分散介质的一种新型的上光油，具有无污染，安全可靠，机械性能优良，相容性好 易于改性等优点，是一种新型的对环境友好的材料，随着该类产品的研究与关注，水性上光 油在施工、储存等方面与溶剂型产品显现出一定的差距，并且目前水性产品附着力、耐溶剂 性、耐化学品性、耐热性等方面尚不能达到溶剂性上光油产品的性能，这些在一定程度上影 响并制约水性上光油的发展。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种无V0C、具有优越的涂层性 能的包装用水性上光油及其制备方法和应用。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] -种包装用水性上光油，所述的包装用水性上光油由以下重量份的原料制备而 成：
[0006] 12?60份乙烯基类单体，10?35份聚合物多元醇，6?24份多异氰酸酯化合物， 0. 25?1. 5份扩链剂，1?6份亲水扩链剂，0?0. 15份催化剂，0. 5?3份含活性氢的乙 烯基单体，1?10份的碱，45?300份水，0. 12?2. 5份引发剂溶于10?25份水中配置的 引发剂水溶液。
[0007] 所述乙烯基单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯酸丁 酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲 基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯中的一种、两 种或两种以上任意配比的混合物。
[0008] 所述聚合物多元醇的分子量介于1000?2000之间，且为聚己内酯二醇、聚碳酸酯 二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二酸己二醇酯和聚己二酸丁二醇酯中的一种或两种任意配比 的混合物。
[0009] 所述多异氰酸酯化合物为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异 氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种任意配比的混合物。
[0010] 所述扩链剂为1，4- 丁二醇、一缩二乙二醇的一种或两种任意配比的混合物； [0011] 所述亲水扩链剂为由羧酸和磺酸盐组成；
[0012] 其中，所述的羧酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中一种或两种，
[0013] 所述的磺酸盐为二羟基丙磺酸钠、2-氨基乙基氨基乙磺酸钠、2, 4-二氨基苯磺酸 钠中的一种或两种以上任意配比的混合物；
[0014] 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种。
[0015] 所述含活性氢的乙烯基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、丙烯酸、 甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸中的一种或两种任意 配比的混合物。
[0016] 所述碱为氨水、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺或二乙醇胺中的一种；
[0017] 所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水或偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种。
[0018] 一种包装用水性上光油的制备方法，包括以下步骤：
[0019] 1)预聚反应：将乙烯基类单体、聚合物多元醇、多异氰酸酯化合物、扩链剂、亲水 扩链剂和催化剂加入反应器中，在70?90°C条件下充分反应，得到聚氨酯预聚体；
[0020] 2)封端反应：在聚氨酯预聚体中加入含活性氢的乙烯基单体进行封端反应，反应 时间为0. 5?2小时；
[0021] 3)乳化：将反应体系冷却至室温，再加入1?10份的碱进行中和反应，在搅拌条 件下加入水，搅拌分散直到出现泛蓝光乳液；
[0022] 4)自由基聚合：再将乳液体系升温至60?90°C，将引发剂水溶液在1?4小时内 均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温至反应完全，即制得包装用水性上光油。
[0023] 所述的预聚反应步骤中，反应时间为1?4小时；
[0024] 所述的乳化步骤中，加碱中和反应时间为20?40分钟；加水搅拌分散时间为 20?40分钟；
[0025] 所述的自由基聚合步骤中，保温反应2?4小时。
[0026] -种包装用水性上光油在包装用铝箔上光油中的应用。
[0027] 与现有技术相比，本发明一种包装用水性上光油具有以下优点：
[0028] 本发明的关键在于采用乙烯基单体为共聚单体，通过原位乳液聚合法得到不含挥 发性有机化合物（V0C)的包装用水性聚氨酯上光油乳液。得到的水性上光油在包装用铝箔 上的附着力、耐溶剂性、耐化学品性、耐热性等性能可以和溶剂型上光油媲美。
[0029] (1)提高了产品的综合性能：聚氨酯和聚丙烯酸酯两者在性能上具有很大的互补 性，本发明通过聚氨酯和聚丙烯酸酯在微观状态下复合改性，充分发挥各自优点，制备得到 聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液，提高了其作为水性上光油在包装用铝箔上的附着力、耐溶剂性、 耐化学品性、耐热性等综合性能。
[0030] (2)无挥发性有机化合物（V0C)，安全环保：本发明的关键技术在于采用乙烯基单 体作为分散相，解决了反应体系的溶解性和黏度问题，通过原位乳液聚合法在水溶性引发 剂作用下引发乙烯基单体聚合，得到不含V0C的包装用水性上光油乳液。
[0031] 本发明制备过程简单，且整个制备过程没有使用任何有机溶剂，环保无污染，达到 了真正意义上的环境友好性。
[0032] 本发明在包装用铝箔上光油中的应用中，涂层性能（附着力、耐碱性、耐盐雾性、 耐溶剂性、耐热性、耐油性等）均能满足实际生产要求。
【具体实施方式】
[0033] 本发明一种包装用水性上光油的制备方法如下：
[0034] 1)预聚反应：分别将12?60份乙烯基类单体、10?35份聚合物多元醇、6?24 份多异氰酸酯化合物、〇. 25?1. 5份扩链剂、1?6份亲水扩链剂和0?0. 15份催化剂加 入干燥的反应器中，在70?90°C条件下反应1?4小时，得到聚氨酯预聚体；
[0035] 2)封端反应：在聚氨酯预聚体中加入0.5?3份含活性氢的乙烯基单体进行封端 反应，反应时间为0. 5?2小时；
[0036] 3)乳化：将反应体系冷却至室温，再加入1?10份的碱进行中和，中和反应20? 40分钟，再在高速搅拌下加入45?300份水，搅拌分散20?40分钟，得泛蓝光乳液；
[0037] 4)自由基聚合：再将乳液体系升温至60?90°C，将引发剂水溶液（0. 12?2. 5份 引发剂溶于10?25份水中）在1?4小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温 反应2?4小时，即制得包装用水性上光油。
[0038] 下面将通过具体实施例对本发明做详细说明。
[0039] 实施例1 :
[0040](1)预聚反应：分别将50份甲基丙烯酸乙酯、30份聚碳酸酯二醇、20份二苯基甲 烷二异氰酸酯、1. 1份1，4- 丁二醇、3. 5份二羟甲基丁酸和2. 5份2, 4-二氨基苯磺酸钠、 〇. 05份二月桂酸二丁基锡加入干燥的反应器中，在70°C条件下反应2小时，得到聚氨酯预 聚体；
[0041] (2)封端反应：在聚氨酯预聚体中加入2. 6份甲基丙烯酸羟乙酯进行封端反应，反 应时间为2小时；
[0042] (3)乳化：将反应体系冷却至室温，再加入4份的氨水进行中和，中和反应25分 钟，再在高速搅拌下加入290份水，搅拌分散28分钟，得泛蓝光乳液；
[0043] (4)自由基聚合：再将乳液体系升温至80°C，将引发剂水溶液（1. 2份双氧水溶于 18份水中）在2. 5小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温反应3小时，即制得 包装用水性上光油。
[0044] 实施例2:
[0045] (1)预聚反应：分别将37份a-甲基苯乙烯和15份丙烯酸丁酯、13份聚己二酸己 二醇酯、15份六亚甲基二异氰酸酯、1. 3份一缩二乙二醇、3. 2份二羟甲基丙酸和2份2-氨 基乙基氨基乙磺酸钠、〇. 1份二醋酸二丁基锡加入干燥的反应器中，在85°C条件下反应2小 时，得到聚氨酯预聚体；
[0046] (2)封端反应：在聚氨酯预聚体中加入2. 1份甲基丙烯酸羟丙酯进行封端反应，反 应时间为1. 2小时；
[0047] (3)乳化：将反应体系冷却至室温，再加入7. 5份的三乙胺进行中和，中和反应30