一种具有缓冲性能的水性发泡涂料、制备方法及应用

本发明属于包装材料，尤其是一种具有缓冲性能的水性发泡涂料、制备方法及应用。

背景技术：

1、网上生活成为我国中青年人群中最具普遍性的生活方式，而网购产品在运输过程中的质量保障主要依赖于物流的缓冲包装材料。为了避免消费者购买的产品在运输、装卸、贮存等流通过程中受到挤压或跌落引起的机械损伤，多在包装盒或袋中加入具有缓冲性能的泡沫或者塑料空气袋，保护产品的性能与形貌。

2、目前常见的缓冲包装材料主要有发泡塑料缓冲材料、气垫缓冲材料和植物纤维类缓冲包装材料。其中发泡塑料缓冲包装材料因其具有质量轻、易加工和价格低的特点而得到广泛应用，但快递包装材料使用寿命短，丢弃后无法再次回用，导致大量材料浪费，增加环境负担。气垫缓冲材料是在气垫薄膜中封入大量空气，具有良好的弹性、隔热性和缓冲性能，但气垫缓冲材料不适用于包装重量较大，负荷集中的尖锐物品，以免压破或剌破气泡而使其失去缓冲作用；植物纤维类缓冲包装材料是近些年国际上对环保绿色包装材料的高度要求下产生的，是一种可降解缓冲包装发泡材料，目前可通过木质素、纤维、淀粉等生物质资源，结合使用适当的发泡剂及其他相关助剂加工制成，具有成本低、绿色环保、可回收再利用等优点，但植物纤维类缓冲发泡材料仍面临发泡闭率低、弹性变形范围小、耐水性差等问题，目前无法实现规模化产业应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种具有缓冲性能的水性发泡涂料、制备方法及应用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种具有缓冲性能的水性发泡涂料，所述水性发泡涂料包括如下原料组成成分：热膨胀微球、胶黏剂、分散剂、润湿剂、增稠剂和消泡剂；所述水性发泡涂料在80～180℃的温度下干燥固化并发泡成型；

4、所述水性发泡涂料能够应用在纸基包装材料中，且作为发泡层，该发泡层是通过采用点彩的方式施涂制备的，所述水性可发泡涂料的涂布量为0.5～20g/m2。

5、进一步地，所述水性发泡涂料包括如下重量份数的原料组成成分：热膨胀微球为100份，胶黏剂为45～150份，分散剂为2～5份，润湿剂为1～30份，增稠剂为1～3份，消泡剂为0.5～5份，涂料总固含量为30～65％wt。

6、进一步地，所述纸基包装材料为纤维素基纸材料，定量为50～200g/m2。

7、进一步地，所述热膨胀微球具有发泡作用，热膨胀微球是一种热塑性的空心聚合物微球，呈核壳结构，外壳由热塑性的丙烯酸类共聚物或丙烯腈类共聚物构成，核为封入的烷烃气体；微球的平均粒径范围5～100μm，密度为40±5kg/m3，发泡温度为80～180℃。

8、或者，所述胶黏剂具有粘结作用，所述胶黏剂为苯丙胶乳、丁苯胶乳(低、中和高玻璃化温度)、羧基丁苯胶乳(低、中和高玻璃化温度)、聚乙烯醇(低、中和高醇解度)、羧甲基纤维素钠(低、中和高粘度)、淀粉(原淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、预糊化淀粉、羧甲基改性淀粉和交联淀粉)中的一种或其中任意组合；

9、或者，所述分散剂具有防止微球絮聚作用，所述分散剂为磷酸盐类、丙烯酸钠盐类、高分子丙烯酸钠盐类中的一种或其中任意组合。

10、进一步地，所述润湿剂为乙醇、丙二醇、甘油、阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚类中的一种或其中任意组合。

11、进一步地，所述增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或其中任意组合；

12、或者，所述消泡剂为正丁醇、改性聚硅氧烷、聚二甲基硅油或磷酸三丁酯中的一种或其中任意组合。

13、如上所述的水性发泡涂料的制备方法，包括如下步骤：

14、首先启动篮式研磨机分散机，调节分散机的转速在300转/分钟以下，向其中依次加入水、分散剂、热膨胀微球，在加入热膨胀微球的同时逐渐升高分散机转速，直至热膨胀微球全部加入，且分散机的转速升到3000转/分钟，搅拌30分钟后，将分散机转速缓慢降速到500转/分钟，依次加入胶黏剂、润湿剂和消泡剂，搅拌10～15分钟，最后加入增稠剂调节涂料黏度，即可得到混合均匀的涂料分散液。

15、如上所述的水性发泡涂料在纸基包装材料的制备中的应用。

16、利用如上所述的水性发泡涂料制备得到的纸基包装材料。

17、如上所述的纸基包装材料的制备方法，包括如下步骤：

18、1)将分散均匀的水性发泡涂料以点彩法施涂在纸基表面，点的直径为0.2～5cm，施涂的涂布量为0.5～20g/m2；

19、2)在将施涂后的纸张置于加热装置中干燥30s后，在施涂层表面垂直叠放同施涂层面积大小一样的纸张；

20、3)将以上复合后的纸张置于温度为80～180℃的加热装置中0.5～2min，待涂层完全干燥后，取出含有发泡层的牛皮纸；

21、4)将夹心为发泡层的牛皮纸四周用封边胶封边，获得一张完整的牛皮纸信封袋纸；

22、5)按照纸袋的纸样模型裁剪牛皮纸信封袋纸，最后使用封边机把模型纸组合成牛皮纸信封袋纸，得到纸基包装材料。

23、进一步地，所述加热装置为红外干燥、热风干燥、烘箱干燥、微波干燥的加热装置中的一种或其任意组合。

24、本发明取得的优点和积极效果为：

25、1、本发明水性可发泡涂料中添加了热塑性的空心聚合物微球，利用其在一定温度下热塑性的外壳软化，壳体里的气体同时受热膨胀，从而使微球的体积瞬间扩大的特性，同时添加一定量的水性胶黏剂，促进微球外壳软化，增加涂料中微球的发泡率，同时使发泡层具有优异的静态压缩与缓冲性能。

26、2、本发明水性可发泡涂料具有施涂性能佳，成本低廉的优点，应用在纸基包装材料中作为发泡层中具有优异的缓冲性能，尤其采用点彩法应用于纸袋包装的发泡层中不仅大幅减少了涂料的使用量，降低生成成本，而且还显著增加了包装产品的缓冲性能。

27、3、本发明水性可发泡涂料具有缓冲性能、可回收再利用的特性，应用在纸基包装材料中，使纸基包装材料不仅具有质轻、价廉的特点，还具有柔软性高、缓冲性能强的优点，与瓦楞纸板包装材料相比可增加单次物流运输量，减少运输质量，降低物流成本，此外该纸基包装袋使用后可100％回收再利用，对环境不造成污染，符合绿色可持续性低碳包装材料的发展方向。

技术特征：

1.一种具有缓冲性能的水性发泡涂料，其特征在于：所述水性发泡涂料包括如下原料组成成分：热膨胀微球、胶黏剂、分散剂、润湿剂、增稠剂和消泡剂；所述水性发泡涂料在80～180℃的温度下干燥固化并发泡成型；

2.根据权利要求1所述的水性发泡涂料，其特征在于：所述水性发泡涂料包括如下重量份数的原料组成成分：热膨胀微球为100份，胶黏剂为45～150份，分散剂为2～5份，润湿剂为1～30份，增稠剂为1～3份，消泡剂为0.5～5份，涂料总固含量为30～65％wt。

3.根据权利要求1所述的水性发泡涂料，其特征在于：所述纸基包装材料为纤维素基纸材料，定量为50～200g/m2。

4.根据权利要求1所述的水性发泡涂料，其特征在于：所述热膨胀微球具有发泡作用，热膨胀微球是一种热塑性的空心聚合物微球，呈核壳结构，外壳由热塑性的丙烯酸类共聚物或丙烯腈类共聚物构成，核为封入的烷烃气体；微球的平均粒径范围5～100μm，密度为40±5kg/m3，发泡温度为80～180℃。

5.根据权利要求1所述的水性发泡涂料，其特征在于：所述润湿剂为乙醇、丙二醇、甘油、阴离子表面活性剂、烷基聚氧乙烯醚类中的一种或其中任意组合；

6.如权利要求1至5任一项所述的水性发泡涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

7.如权利要求1至6任一项所述的水性发泡涂料在纸基包装材料的制备中的应用。

8.利用如权利要求1至6任一项所述的水性发泡涂料制备得到的纸基包装材料。

9.如权利要求8所述的纸基包装材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述加热装置为红外干燥、热风干燥、烘箱干燥、微波干燥的加热装置中的一种或其任意组合。

技术总结
本发明属于包装材料领域，公开了一种具有缓冲性能的水性发泡涂料，所述水性发泡涂料包括如下原料组成成分：热膨胀微球、胶黏剂、分散剂、润湿剂、增稠剂和消泡剂；所述水性发泡涂料在80～180℃的温度下干燥固化并发泡成型。本发明水性可发泡涂料中添加了热塑性的空心聚合物微球，利用其在一定温度下热塑性的外壳软化，壳体里的气体同时受热膨胀，从而使微球的体积瞬间扩大的特性，同时添加一定量的水性胶黏剂，促进微球外壳软化，增加涂料中微球的发泡率，使发泡层具有优异的静态压缩与缓冲性能。

技术研发人员：刘洪斌,刘利琴,张志宏,张聪颖,刘霞
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15