一种乳液型离型剂及其制备方法与流程

文档序号：17188019发布日期：2019-03-22 21:36阅读：586来源：国知局

本发明涉及离型剂技术领域，尤其涉及一种乳液型离型剂及其制备方法。

背景技术：

有机硅离型剂又称有机硅防粘剂，是涂覆于特定的基材(如纸张，薄膜等)上经过一定的固化反应，形成的一层具有隔离、防粘等效果的涂层。严格意义上讲，有机硅离型剂可被看作是一种以有机硅为成膜物的涂料。纸张或薄膜经涂布固化有机硅离型剂后被称为离型纸或离型膜，具有非常广泛的市场应用，不论是标签、胶带、广告材料，还是医疗用品、卫生用品、食品加工包装、快递信封和电子模贴等领域，离型纸或离型膜在保护胶黏剂免受污染、方便生产加工、方便储存和运输、保持胶黏剂等产品物性方面都发挥着重要的作用。

有机硅离型剂有多种产品形态，也有多种分类方法。从产品外观状态来分，可分为无溶剂型、溶剂型和乳液型三大类；从固化机理上可分为热固化(含溶剂型、无溶剂型和乳液型三种状态)和uv/eb辐射固化(无溶剂型状态)两大类，热固化的产品从聚合反应机理上又分为有机锡催化缩聚固化反应体系(含溶剂型、无溶剂型和乳液型三种状态)和铂金或铑等催化加成固化聚合反应体系(含溶剂型、无溶剂型和乳液型三种状态)两大类。

溶剂型离型剂产品在离型剂厂家生产及客户使用中会大量利用甲苯和溶剂汽油等做稀释剂，导致这类产品一直存在安全生产和环境污染的隐患和现实问题；特别是在使用离型剂的客户端，经常在涂布加工过程中发生因静电导致的火灾事故，对涂布厂家的财产和人身安全都造成很大损失。而涂布过程中，若大量稀释用的溶剂不经过回收利用或有效回收就排放到空气中，既污染了环境也是资源的极大浪费。

乳液型有机硅离型剂作为一种安全环保的离型剂产品，是溶剂型产品的替代更新产品之一。但乳液型产品是以水为载体，较溶剂型产品在储存稳定性、反应固化速度、在基材上铺展性和锚固性等物性方面都有所不足。

申请号为cn201210147781的中国专利公开了一种离型剂，其将聚乙烯醇水溶液、乳液型有机硅离型剂、稳定剂、乳化剂、催化剂和交联剂混合而成，得到了一种不含有有机溶剂的有机硅离型剂，但是并未有提及离型力，残余接着力的数值，同时专利中也没有提及锚固性及工作液起泡性能。

申请号为cn201310307678的中国专利公开一种水性离型剂及其制备方法和利用该水性离型剂制备的离型纸，其将有机硅单体、乙烯基封端剂、醇酸树脂、乳化剂、催化剂和去离子水混合，在10～50℃下预乳化0.5～1h，然后升温至95～140℃，恒温反应1～6h，冷却至室温后用ph值调节剂调至ph值为7～8，最后按比例加入交联剂和铂类催化剂，制得了水性离型剂。但是并未有提及离型力，残余接着力的数值，同时专利中也没有提及锚固性及工作液起泡性能。因此，提供一种具有固化速度快、锚固性好、离型力轻、残余接着率高的乳液型离型剂具有重要意义。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种固化速度快、锚固性好、离型力轻、残余接着力高的乳液型离型剂。

有鉴于此，本申请提供了一种乳液型离型剂，包括以下原料：

所述乙烯基硅油为具有式(i)结构的化合物，所述含氢硅油为具有式(ⅱ)结构的化合物；且所述含氢硅油中的氢基与所述乙烯基硅油中的乙烯基的摩尔比为2.0～3.5:1；

其中，r¹和r²独立的选自甲基或乙烯基，且r¹和r²不同时为甲基；

m和n为自然数，且m和n不同时为0；

r³和r⁴独立的选自甲基或氢基，且r³和r⁴不同时为甲基；

a和b为自然数，且a和b不同时为0。

优选的，所述乙烯基硅油为至少具有两个或两个以上乙烯基的有机聚硅氧烷，所述含氢硅油为至少具有两个以上氢基的有机聚氧硅烷。

优选的，所述乙烯基硅油的25℃粘度为200～100000cps，乙烯基的质量百分含量为0.05～5％；所述含氢硅油的25℃粘度为7～100cps，氢基的质量百分含量为0.2～1.6％；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为4％，25℃粘度为4～80cps，醇解度为80～90％。

优选的，所述稳定剂为水性醇酸树脂，所述乳化剂为聚醚改性硅油，所述催化剂为铂-乙烯基硅氧烷配合物，所述抑制剂选自3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、2-丙烯基-2-甲氧基乙酯、2-丙烯基-2-丁氧基乙酯和2-苯基-3-丁炔-乙醇中的一种或多种，所述锚固剂选自硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸甲酯缩合物、正硅酸乙酯和正硅酸乙酯缩合物中的一种或多种。

优选的，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为4％，所述聚乙烯醇水溶液的含量为5～15wt％。

优选的，所述稳定剂的含量为8～10wt％。

优选的，所述乳化剂的含量为0.4～1wt％，所述催化剂的含量为8～18ppm，所述抑制剂的含量为0.5～0.8wt％，所述锚固剂的含量为5～6wt％。

本申请还提供了所述的乳液型离型剂的制备方法，包括以下步骤：

将20～50wt％的乙烯基硅油、0.5～10wt％的含氢硅油、5～20wt％的聚乙烯醇水溶液、6～15wt％的稳定剂、0.3～3wt％的乳化剂、0.5～1.0wt％的抑制剂和5～10wt％的锚固剂混合后加入30～50wt％的去离子水，转相完成后均质，得到a组分；

将5～20wt％的乙烯基硅油、60～2520ppm的催化剂、10～20wt％的聚乙烯醇水溶液和0.3～3wt％的乳化剂混合后加入30～50wt％去离子水，转相完成后均质，得到b组分；

将a组分、b组分和去离子水按照20:1:100的质量比混合，得到乳液型离型剂。

优选的，所述a组分的粘度为50～200cps，所述b组分的粘度为25～50cps。

优选的，在制备a组分和制备b组分的步骤中，所述均质均在高压均质机中进行，所述均质的压力均为30mpa，所述均质的次数为3～10次。

本申请提供了一种乳液型离型剂，其包括以下原料：20～50wt％的乙烯基硅油，0.5～10wt％的含氢硅油，5～20wt％的聚乙烯醇水溶液，6～15wt％的稳定剂，0.3～3wt％的乳化剂，0.5～20ppm的催化剂，0.5～1.0wt％的抑制剂，5～10wt％的锚固剂，30～50wt％的去离子水，且所述含氢硅油中的氢基与所述乙烯基硅油中的乙烯基的摩尔比为2.0～3.5:1。本申请中添加的锚固剂可实现对各种基材良好的粘附性能，稳定剂可增加体系稳定性，同时对工作液起泡性起到一定的抑制作用，适量的乳化剂可增加乳液的稳定性从而延长存储时间；进一步调整乙烯基硅油和含氢硅油的比例、乙烯基硅油的乙烯基与含氢硅油的氢基的摩尔比决定了离型剂的交联程度，进而影响了离型力和残余接着率，因此本申请通过加入上述组分且调整比例关系，使得到的乳液型离型剂具有固化速度快、锚固性好、离型力轻与残余接着力高的特点。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

针对现有技术中乳液型离型剂的特点，本申请提供了一种乳液型离型剂，其具有固化速度快、锚固性好、离型力轻以及残余接着率高的特点，且工作也起泡性要求一般，可用于离型纸张。具体的，本发明实施例公开了一种乳液型离型剂，包括以下原料：

其中，r¹和r²独立的选自甲基或乙烯基，且r¹和r²不同时为甲基；

m和n为自然数，且m和n不同时为0；

r³和r⁴独立的选自甲基或氢基，且r³和r⁴不同时为甲基；

a和b为自然数，且a和b不同时为0。

在乳液型离型剂中，所述乙烯基硅油为端乙烯基硅油、侧链乙烯基硅油和支链乙烯基硅油中的一种或多种；更具体的，所述乙烯基硅油为至少具有两个或两个以上乙烯基的有机聚硅氧烷，其25℃粘度为200～100,000cps，在具体实施例中，25℃粘度为200～1000cps，乙烯基的质量百分含量为0.05％～5％，在具体实施例中，乙烯基的质量百分含量为0.8％～3.0％。所述乙烯基硅油的含量为20～50wt％，在具体实施例中，所述乙烯基硅油的含量为25～40wt％。

所述含氢硅油为至少具有两个或两个以上氢基的有机聚硅氧烷，其25℃粘度为7～100cps，在具体实施例中，25℃粘度为20～40cps，氢基的质量百分含量为0.2～1.6％，在具体实施例中，氢基的质量百分含量为0.5～1.0％。含氢硅油的含量为0.5～10wt％，在具体实施例中，所述含氢硅油的含量的3～8wt％。

所述含氢硅油中的氢基与所述乙烯基硅油中乙烯基的摩尔比为2.0～3.5:1。本申请通过调整乙烯基硅油和含氢硅油的比例、乙烯基硅油的乙烯基与含氢硅油的氢基的比值，决定了整个乳液型离型剂的交联程度，进而影响了乳液型离型剂的离型力和残余接着率，也影响着催化剂的用量，从而影响着整个体系的成本；氢基：乙烯基的比值过低造成交联程度下降，胶粘剂易渗透到隔离剂中，致使剥离困难，离型力偏大和残余接着力偏小，比值过高造成交联过度，离型层脆，易脱落且增加了原料成本。在本申请中，所述含氢硅油中氢基的摩尔数与乙烯基硅油中乙烯基的摩尔数按照式(1)方式计算得到：

摩尔数＝质量/摩尔质量(1)；

其中，含氢硅油中氢基的摩尔质量为1g/mol，乙烯基硅油中乙烯基的摩尔质量(实际是指乙烯基硅油中平均链节的摩尔质量)为74g/mol。

在所述乳液型离型剂中，所述聚乙烯醇水溶液是一种通过聚醋酸乙烯酯水解得到水溶性聚合物；其浓度为4％，25℃粘度为4～80cps，在具体实施例中，25℃粘度为30～40cps；醇解度为80～90％，在具体实施例中，醇解度为86～89％，分子量为8000～2000000，在具体实施例中，分子量为800000～1200000。所述聚乙烯醇水溶液的含量为5～20wt％，在具体实施例中，所述聚乙烯醇水溶液的含量为5～15wt％。

所述稳定剂可增加体系稳定性，同时对工作液起泡性起到一定的抑制作用，再次起到工作液与基材的润湿和流平铺展作用。所述稳定剂具体为水性醇酸树脂，更具体为水性醇酸树脂yg-ak342或水性醇酸树脂yg-ak337。所述稳定剂的含量为6～15wt％，在具体实施例中，所述稳定剂的含量为8～10wt％。

所述乳化剂可增加乳液的稳定性从而延长存储时间，其具体为聚醚改性硅油，更具体为聚醚改性硅油7123。所述乳化剂的含量为0.3～3wt％，在具体实施例中，所述聚醚硅油的含量为0.4～1.0wt％，其含量过大，工作液易起泡，含量过少不能起到乳化效果，同时工作液稳定性差。

所述催化剂具体选自铂-乙烯基硅氧烷配合物，可采用willing法制备或karstedt法制备；上述铂类催化剂起到催化交联的作用。所述催化剂的含量为0.5～20ppm；所述催化剂的含量过少则交联不完全，离型效果差；过多对离型性影响不大，但会造成浪费及成本增加。

所述抑制剂选自3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、1-乙炔基-1-环己醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、2-丙烯基-2-甲氧基乙酯、2-丙烯基-2-丁氧基乙酯和2-苯基-3-丁炔-乙醇中的一种或多种，在具体实施例中，所述抑制剂选自3-甲基-1-丁炔-3-醇和1-乙炔基-1-环己醇中的一种或两种。所述抑制剂的含量为0.5～1.0wt％，所述抑制剂的添加量决定着工作液的可操作时间，添加量过多会造成交联不完全，离型效果差，添加量过少交联是完全了但是工作液在操作步骤完成前就已经部分交联，可操作时间短。

所述锚固剂实现了对各种基材(纸、塑料薄膜等)有良好的粘附性能好；其具体选自硅烷偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸甲酯缩合物、正硅酸乙酯和正硅酸乙酯缩合物中的一种或多种；在具体实施例中，所述锚固剂选自乙烯基三乙氧基硅烷和3-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种。所述锚固剂的含量为5～10wt％，在具体实施例中，所述锚固剂的含量为5wt％～6wt％。

本申请还提供了一种乳液型离型剂的制备方法，包括以下步骤：

将20～50wt％的乙烯基硅油，0.5～10wt％的含氢硅油，5～20wt％的聚乙烯醇水溶液，6～15wt％的稳定剂，0.3～3wt％的乳化剂，0.5～1.0wt％的抑制剂和5～10wt％的锚固剂混合后加入30～50wt％的去离子水，转相完成后均质，得到a组分；

将5～20wt％的乙烯基硅油，60～2520ppm的催化剂，10～20wt％的聚乙烯醇水溶液和0.3～3wt％的乳化剂混合后加入30～50wt％去离子水，转相完成后均质，得到b组分；

将a组分、b组分和去离子水按照20:1:100的质量比混合，得到乳液型离型剂。

在制备乳液型离型剂的过程中，首先按照上述配比制备了a组分，即将乙烯基硅油、含氢硅油、聚乙烯醇水溶液、稳定剂、乳化剂、抑制剂和锚固剂在高速分散剂中分散均匀，再加入去离子水，待上述原料转相完成后优选在高压均质机中均质，即得到a组分；所述均质的压力为30mpa，次数为3～10次。所述a组分的粘度为50～200cps。

在a组分制备完成后，则进行b组分的制备，具体是将乙烯基硅油、催化剂、聚乙烯醇水溶液和乳化剂在高速分散剂中分散均匀，再加入去离子水，待上述原料转相完成后优选在高压均质机中均质，即得到b组分；所述均质的压力为30mpa，次数为3～10次。所述b组分的粘度为25～50cps。

本申请最后将上述得到的a组分、b组分和水按照20:1:100的质量比混合，即得到乳液型离型剂，可直接在基材上刮涂。

本发明在乳液型离型剂中加入乙烯基硅油、含氢硅油、聚乙烯醇水溶液、稳定剂、乳化剂、催化剂、抑制剂和锚固剂，且调整上述组分的配比以及含氢硅油的si-h基团与乙烯基硅油的si-vi的摩尔比得到了离型力轻残余接着率高的离型剂，同时运用硅油的乳化性将其乳化成水乳液，解决了溶剂型有机硅离型剂的环保及安全性问题，选用的乳化剂具体为有机硅乳化剂，其对体系相容性好，对体系稳定性起到一定的帮助，同时通过添加稳定剂和锚固剂解决了乳液稳定性、工作液起泡性、与基材的铺展润湿性和锚固性等问题。本发明制备的乳液型离型剂组合物具有固化速度快，锚固性好，离型力轻，残余接着率高；进一步通过a组分、b组分与水混合，刮涂，可用于纸张等基材的离型剂。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的乳液型离型剂及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下原料为市售产品或按照现有方法制备得到。

实施例1

将粘度500cps、乙烯基质量含量1.2％的乙烯基封端乙烯基硅油40wt％，粘度25cps、氢基质量含量0.6％的含氢硅油3wt％，粘度为40cps、醇解度88％、分子量100000～120000的聚乙烯醇水溶液8wt％，水性醇酸树脂(牌号yg-ak337)9wt％，聚醚改性硅油(牌号7123)0.5wt％，3-甲基-1-丁炔-3-醇0.5wt％，乙烯基三乙氧基硅烷5.0wt％，同时加入高速分散机中分散均匀，然后缓慢加入去离子水34wt％，转相完成后转入高压均质机中30mpa过3遍，得到a组分；

将粘度500cps、乙烯基质量含量1.2％的乙烯基封端乙烯基硅油15wt％，铂-乙烯基硅氧烷配合物1560ppm，粘度为40cps、醇解度88％、分子量120000的聚乙烯醇水溶液15wt％，聚醚改性硅油(牌号7123)0.5wt％，同时加入高速分散机中分散均匀，然后缓慢加入去离子水39.5wt％，转相完成后转入高压均质机中30mpa过3遍，得到b组分；

将上述a组分、上述b组分和去离子水按照20:1:100的质量比混合，即为最终的产品。