一种大棚地膜纸水性涂料及其制备方法

本发明涉及造纸涂料和大棚地膜纸，具体涉及一种低定量大棚地膜纸专用涂料及其制备方法，主要应用于大棚地膜纸的表面涂布。

背景技术：

1、造纸涂料是一种涂覆在纸张表面并能形成牢固附着薄膜的工程材料。造纸涂料是涂布加工纸的重要组成部分，它是由颜料分散液、接着剂以及其他助剂组成的混合体系，能够对纸张起到良好的保护作用，并赋予纸张一定防潮、耐水、抗菌等特殊功用，并且可以在一定程度上提高纸张物理强度。

2、大棚地膜应用十分广泛，在农作物增产、提高农业生产效益方面起到重要作用。然而，当前地膜主要由pe等塑料制备而成，存在难降解的缺点。可生物降解环保纸基材料的开发对于缓解我国塑料污染有着重要的现实意义。目前，涂布法生产大棚地膜纸因其制备工艺简单并能有效减少环境污染而成为研究热点，但当前黑色纸基地膜存在透光率低、强度不足、抗水性较差、生物降解过快等缺点(郭帅,龙柱,赵昱,等.废旧棉纤维纸基地膜的制备及强度性能研究[j].化工新型材料,2016,44(2):3.doi:cnki:sun:hgxc.0.2016-02-046.；李辉.可降解纤维素基地膜的制备与性能研究[d].齐鲁工业大学,2019.；吕国华,白文波,国金义,宋吉青.我国纸地膜的研究现状与发展趋势分析[j].农机化研究,2012,34(09):249-252.doi:10.13427/j.cnki.njyi.2012.09.003.；周景辉,朱宏伟.纸地膜的研究及应用概况[j].中国造纸,2002(05):58-60.)。

3、因此，制备一种能有效利用资源，工艺流程简单并降低生产成本的涂料将成为涂布法生产大棚地膜纸的首要选择。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种低定量大棚地膜纸专用涂料及其制备方法，以解决涂布法生产大棚地膜纸中的技术问题。

2、本发明提供一种大棚地膜纸水性涂料，其包括以下重量份原料：黑色色浆20～30份；丁苯胶乳或水性聚氨酯胶粘剂25～35份、pvdc和eaa防水阻湿剂5～8份、羧甲基纤维素及改性壳聚糖干强剂1～2份(羧甲基纤维素和改性壳聚糖干强剂质量比为4-6：1)，聚醚消泡剂0.1～0.5份、六偏磷酸钠分散剂0.5～1份，次磷酸钠疏水剂1～2份，蒸馏水100份。

3、本发明提供所述大棚地膜纸水性涂料的制备方法，其包括如下步骤：

4、步骤(1)：将蒸馏水、六偏磷酸钠，用高速分散机搅拌，使分散剂溶解；

5、步骤(2)：加入黑色色浆缓慢倒入分散机中继续分散，得到混合均匀的颜料分散液；

6、步骤(3)：在颜料分散液中，加入pvdc或eaa防水阻湿剂，继续用高速分散机搅拌，混合均匀；

7、步骤(4)：加入羧甲基纤维素及改性壳聚糖再混合分散，观测涂料状态，滴加聚醚消泡剂；

8、步骤(5)：称取丁苯胶乳或水性聚氨酯胶粘剂，继续搅拌；

9、步骤(6)：最后加入次磷酸钠疏水剂，混合均匀制得目标涂料。

10、具体地，所述步骤(1)中高速分散机以800-1200r/min的速度搅拌5-15min。

11、优选地，所述步骤(2)中用高速剪切分散机以4000-6000r/min的速度搅拌20-30min。

12、另外优选地，所述步骤(3)中pvdc或eaa用高速分散机先以2500-3500r/min的速度搅拌15-25min，混合均匀后加入羧甲基纤维素及改性壳聚糖再以2000-3000r/min的速度混合分散15-25min，观测涂料状态，滴加聚醚消泡剂。

13、优选地，所述步骤(4)中用高速剪切分散机以2500-3500r/min的速度搅拌10-20min；所述步骤(5)中用高速剪切分散机以1500-2500r/min的速度搅拌5-15min。

14、更优选地，所述的黑色色浆主要成分为高色素型炭黑，如此有利于增加涂层的表面强度，提高涂布纸张的不透明度，且降低了涂料原料的成本。

15、具体地，所制备的目标涂料固含量为20％-30％。

16、本发明的一个具体例子中，所述制备方法，包括如下步骤：

17、步骤(1)：将上述重量份的蒸馏水、六偏磷酸钠，用高速分散机以1000r/min的速度搅拌10min，使分散剂溶解；

18、步骤(2)：加入上述重量份的黑色色浆缓慢倒入分散机中以5000r/min的速度搅拌25min，得到混合均匀的颜料分散液；

19、步骤(3)：颜料分散结束后，加入上述重量份的pvdc及eaa防水阻湿剂，用高速分散机以3000r/min的速度搅拌20min，混合均匀后加入上述重量份的羧甲基纤维素及改性壳聚糖，以2500r/min的速度混合分散20min观测涂料状态，适量滴加聚醚消泡剂。

20、步骤(4)：称取上述重量份的丁苯胶乳及水性聚氨酯胶粘剂，以3000r/min的速度继续搅拌15min。

21、步骤(5)：最后加入上述重量份的次磷酸钠疏水剂，以2000r/min的速度搅拌10min，混合均匀制得目标涂料。

22、本发明提供根据所述的制备方法得到的大棚地膜纸水性涂料。

23、进而提供所述的大棚地膜纸水性涂料在制备大棚地膜纸中的应用，优选地，在大棚地膜纸中涂覆所述大棚地膜纸水性涂料的涂布量为4g/m2-6g/m2，使得大棚地膜纸不透明度≥95.0％。

24、本发明的有益效果：

25、(1)本发明的一种低定量大棚地膜纸专用涂料，选择使用黑色色浆而非炭黑粉末作为颜料的组分，有利于防止粉尘对生产环境的影响，增加生产设备的使用寿命，有效提高炭黑的利用率，防止资源浪费并减少环境污染。

26、(2)本发明使用丁苯胶乳及水性聚氨酯作为胶黏剂，丁苯胶乳具有优异的防水防油特性，可与颜料均匀混合。两种胶粘剂皆可增加涂料的黏度，减少涂料制备过程中产生的泡沫，使涂料具有较好的纤维覆盖率和较高的透气度。

27、(3)本发明添加了pvdc及eaa防水阻湿剂，皆为高阻隔、强韧性和良好化学稳定性的理想材料，具有优异的阻湿、防水性能，可降低水蒸气透过量，在涂层、包装及防腐行业独树一帜。已被广泛应用于表面涂层，食品、药物包装及机械零件、军用战略物资防锈等领域，是目前全球范围的涂层、包装及防腐行业中一种极有生命力的高分子材料。羧甲基纤维素及改性壳聚糖干强剂，有助于提高成纸强度。

28、(4)本发明的一种大棚地膜纸水性涂料，制备工艺简单、生产成本低，涂料可溶于水，粘度可控，适用于涂布或施胶工艺生产大棚地膜纸。

技术特征：

1.一种大棚地膜纸水性涂料，其特征在于：包括以下重量份原料：黑色色浆20~30份；丁苯胶乳或水性聚氨酯胶粘剂25~35份、pvdc和eaa防水阻湿剂5~8份、羧甲基纤维素及改性壳聚糖干强剂1~2份（羧甲基纤维素和改性壳聚糖干强剂质量比为4-6：1），聚醚消泡剂0.1~0.5份、六偏磷酸钠分散剂0.5~1份，次磷酸钠疏水剂1~2份，蒸馏水100份。

2.权利要求1所述大棚地膜纸水性涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中高速分散机以800-1200r/min的速度搅拌5-15min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中用高速剪切分散机以4000-6000r/min的速度搅拌20-30min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中pvdc或eaa用高速分散机先以2500-3500r/min的速度搅拌15-25min，混合均匀后加入羧甲基纤维素及改性壳聚糖再以2000-3000r/min的速度混合分散15-25min，观测涂料状态，滴加聚醚消泡剂。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中用高速剪切分散机以2500-3500r/min的速度搅拌10-20min；所述步骤（5）中用高速剪切分散机以1500-2500r/min的速度搅拌5-15min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的黑色色浆主要成分为高色素型炭黑。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所制备的目标涂料固含量为20%-30%。

9.根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的大棚地膜纸水性涂料。

10.如权利要求9所述的大棚地膜纸水性涂料在制备大棚地膜纸中的应用，优选地，在大棚地膜纸中涂覆所述大棚地膜纸水性涂料的涂布量为4g/m2-6g/m2，使得大棚地膜纸不透明度≥95.0%。

技术总结
本发明涉及造纸涂料和大棚地膜纸技术领域，具体涉及一种低定量大棚地膜纸专用涂料及其制备方法。所述包括以下重量份原料：黑色色浆20~30份；丁苯胶乳及水性聚氨酯胶粘剂25~35份、PVDC及EAA防水阻湿剂5~8份、羧甲基纤维素及改性壳聚糖干强剂1~2份，聚醚消泡剂0.1~0.5份、六偏磷酸钠分散剂0.5~1份，次磷酸钠疏水剂1~2份，蒸馏水100份。本发明的涂料，制备工艺简单、生产成本低，涂料可溶于水，粘度可控，适用于涂布或施胶工艺生产大棚地膜纸。

技术研发人员：许凤,游婷婷,杨力源,王东兴,慈晓雷
受保护的技术使用者：北京林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14