一种丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用.pdf

一种聚酯薄膜底涂用丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用，它具有如下结构式：。本发明可显著提高聚酯薄膜的附着力，可制备出水煮30分钟、100%不脱落的聚酯薄膜。

权利要求书
1.  一种聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液，其特征在于，具有如下结构式：

其中：a为10～25，b为25～60，c为20～85；d为15～45；e为10～35；
R1为-H或-CH3；R2为R3为-H或-CH3；
R4为
R5为-H或-CH2CH2OH、-CH2CH(CH3)OH、-CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3或-CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3。

2.  一种如权利要求1所述的聚酯薄膜底涂用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，制备包括如下步骤：
A、在反应器中加入去离子水150~250重量份、反应型乳化剂0.5~1.5重量份，得混合物A，备用；
B、将15~40重量份的硬单体、15~40重量份的软单体、7~20重量份的功能性单体、2~5重量份的二缩三丙二醇二丙烯酸酯混合，得到混合单体B，备用；
C、称取1/5~1/2的混合物A溶解0.5~1.5重量份引发剂，得引发剂溶液，备用；
D、在含有剩余混合物A的反应器中加入0.5~1.5重量份的pH缓冲剂和1/10~1/5的混合单体B，预乳化20~40min，升温至75~85℃，滴加引发剂溶液，待反应器内液体变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，滴加完毕后反应1.5~4h后，得丙烯酸酯乳液C；
E、在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.02~0.05重量份的对苯二酚，升温至85~100℃，加入0.1~0.5重量份的对甲苯磺酸和1~5重量份的改性单体，反应2~4h，得聚酯薄膜底涂用丙烯酸酯乳液。

3.  根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应型乳化剂为丙烯酰胺硬脂酸钠、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵中的一种或两种以上混合物。

4.  根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈中的一种或两种以上混合物。

5.  根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种以上混合物。

6.  根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上混合物。

7.  根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种以上混合物。

8.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述pH缓冲剂为碳酸氢钠。

9.  根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述改性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。

10.  一种聚酯薄膜，其特征在于，至少一个表面含有如权利要求1-9所述丙烯酸酯乳液制成的底层。

说明书一种丙烯酸酯乳液、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种高分子乳液制备技术领域，特别是一种聚酯薄膜底涂层用的丙烯酸酯乳液，除此之外，本发明还涉及表面涂布有该乳液的聚酯薄膜。
背景技术
双向拉伸聚聚酯薄膜(BOPET)分子链刚性，且极性基团少，这决定了它的表面能小、表面张力低，容易出现油墨、胶黏剂脱落的现象，无法满足使用要求，因此必须对其表面进行改性，以提高其表面性能，改善其与功能涂层之间的附着力。
现有技术中，一份中国专利公开了一种改善聚酯薄膜附着力的丙烯酸酯乳液的制备方法，该丙烯酸酯乳液采用溶液法聚合，含有有机溶剂，所合成的乳液有一定气味，容易对环境造成污染；且上述乳液涂覆薄膜表面固化后不含有能与功能涂层反应的不饱和基团，在底涂层和功能涂层之间难以形成有效的化学键合，功能层容易脱落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷、提供一种丙烯酸酯乳液，该丙烯酸酯含有可与功能涂层反应的不饱和基团，它能够提高聚酯薄膜与功能涂层之间的附着力，水煮30分钟后，功能涂层100%不脱落。
本发明所要解决的另两个技术问题是提供上述丙烯酸乳液的制备方法以及表面涂布有所述丙烯酸乳液的聚酯薄膜。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种丙烯酸酯乳液，具有如下结构式：

其中：a为10～25，b为25～60，c为20～85；d为15～45；e为10~35；
R1为-H或-CH3；R2为或；R3为-H或-CH3；
R4为或或；R5为-H或-CH2CH2OH或-CH2CH(CH3)OH或-CH2CH3或-CH2CH2CH2CH3或-CH2CH(CH2CH3) CH2CH2CH2CH3。
一种丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
（1）在反应器中加入去离子水150~250重量份、反应型乳化剂0.5~1.5重量份，得混合物A，备用；
（2）将15~40重量份的硬单体、15~40重量份的软单体、7~20重量份的功能性单体、2~5重量份的二缩三丙二醇二丙烯酸酯混合，得到混合单体B，备用；
（3）称取1/5~1/2的混合物A溶解0.5~1.5重量份引发剂，得引发剂溶液，备用；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入0.5~1.5重量份的pH缓冲剂和1/10~1/5的混合单体B，预乳化20~40min，升温至75~85℃，滴加引发剂溶液，待反应器内液体变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，滴加完毕后反应1.5~4h后，得丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.02~0.05重量份的对苯二酚，升温至85~100℃，加入0.1~0.5重量份的对甲苯磺酸和1~5重量份的改性单体，反应2~4h后，得到聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液。
上述方案中，所述的反应型乳化剂为丙烯酰胺硬脂酸钠、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵中的一种或两种以上混合物。
上述方案中，所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、丙烯腈中的一种或两种以上混合物。
上述方案中，所述的软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或两种以上混合物。
上述方案中，所述的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或两种以上混合物。
上述方案中，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种以上混合物。
上述方案中，所述的pH缓冲剂为碳酸氢钠。
上述方案中，所述的改性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。
一种聚酯薄膜，至少一个表面含有上述丙烯酸酯乳液制成的底层。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1. 本发明提供的丙烯酸酯乳液，通过在结构中引入活性基团，涂覆在聚酯薄膜表面后，经过高温纵向拉伸、横向拉伸定型后，薄膜表面含有不饱和双键，该基团可以参与功能涂层（增亮液、硬化液）的紫外光固化反应，在聚酯薄膜基材和功能涂层之间起到连接作用，可显著提高聚酯薄膜的附着力，可制备水煮30分钟100%不脱落的聚酯薄膜涂层。
2. 本发明提供的方法工艺简单，反应易于操作，乳液聚合反应过程中，使用反应型乳化剂，无需去除小分子乳化剂的繁琐工序，且无有机溶剂、有利于环保。
3.本发明提供的聚酯薄膜，附着力优良，涂布功能层后，水煮后功能层不易脱落。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
1.丙烯酸酯乳液的制备
（1）在反应器中加入去离子水240g、丙烯酰胺硬脂酸钠1g，快速搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）称取25g的甲基丙烯酸甲酯、23g的丙烯酸乙酯、10g的双丙酮丙烯酰胺、3g的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、3g丙烯酸羟乙酯加入到单口瓶中混合均匀，得到混合单体B；
（3）称取50g的上述混合物A用于溶解1g过硫酸钾，得到引发剂溶液；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入1g碳酸氢钠、10.7g的上述混合单体B，预乳化30min后，升温至80℃，滴加引发剂溶液至乳液变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，滴加加完后保温2.5h，得到丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.03g的对苯二酚，并升温至90℃；再加入0.4g对甲苯磺酸和3g甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行保温反应3h，得到聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制备：
取20g上述丙烯酸酯乳液、0.2g固化剂、0.5g润湿剂、0.3g二氧化硅分散体乳液和80g去离子水，经高剪切乳化机分散均匀，得到聚酯薄膜涂布用的预涂底层液。
将聚酯切片熔融挤出冷却成为无取向的铸塑厚片，进行纵向拉伸，在其表面涂覆预涂底层液后，再进行横向拉伸，收卷得到带有底层的光学聚酯薄膜。
实施例2
1.丙烯酸酯乳液的制备
（1）在反应器中加入去离子水200g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠0.5g、丙烯酰胺硬脂酸钠0.5g，快速搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）称取18g醋酸乙烯酯、12g丙烯酸丁酯、20g丙烯酸异辛酯、5g的甲基丙烯酸异冰片酯、2g的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、3g丙烯酸羟丙酯加入到单口瓶中混合均匀，得到混合单体B；
（3）称取42g的上述混合物A用于溶解0.8g过硫酸铵，得到引发剂溶液；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入0.8g碳酸氢钠和7.5g的混合单体B，预乳化25min后，升温至75℃，滴加引发剂溶液至乳液变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，加完后保温2h，得到丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.04g的对苯二酚，并升温至95℃；再加入0.25g对甲苯磺酸和3g烯丙基缩水甘油醚、1g甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行保温反应2h，得到聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制备：
采用上述丙烯酸酯乳液，按照实施例1中聚酯薄膜的制备方法进行制备。
实施例3
1.丙烯酸酯乳液的制备
（1）在反应器中加入去离子水250g、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠1.5g，快速搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）称取15g的醋酸乙烯酯、25g甲基丙烯酸甲酯、16g的丙烯酸丁酯、2g丙烯酸、3g甲基丙烯酸异冰片酯、2.5g的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2.5g丙烯酸羟乙酯、2.5g丙烯酸羟丙酯加入到单口瓶中混合均匀，得到混合单体B；
（3）称取62.5g的上述混合物A用于溶解1.2g过硫酸铵，得到引发剂溶液；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入1.2g碳酸氢钠和11.5g的混合单体B，预乳化40min后，升温至80℃，滴加引发剂溶液至乳液变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，加完后保温3h，得丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.04g的对苯二酚，并升温至100℃；再加入0.5g对甲苯磺酸和5g烯丙基缩水甘油醚，进行保温反应2.5h，得到聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制备：
采用上述丙烯酸酯乳液，按照实施例1中聚酯薄膜的制备方法进行制备。
实施例4
1.丙烯酸酯乳液的制备
（1）在反应器中加入去离子水180g、1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵0.6g，快速搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）称取15g醋酸乙烯酯、7g的丙烯酸乙酯、8g丙烯酸异辛酯、6g的甲基丙烯酸异冰片酯、2g的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2g丙烯酸羟乙酯加入到单口瓶中混合均匀，得到混合单体B；
（3）称取60g的上述混合物A用于溶解0.5g过硫酸钾，得到引发剂溶液；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入0.6g碳酸氢钠和8g的混合单体B，预乳化35min后，升温至78℃，滴加引发剂溶液至乳液变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，加完后保温2.5h，得丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.02g的对苯二酚，并升温至88℃；再加入0.2g对甲苯磺酸和2g甲基丙烯酸缩水甘油酯，进行保温反应2h，得到聚酯薄膜底涂层用丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制备：
采用上述丙烯酸酯乳液，按照实施例1中聚酯薄膜的制备方法进行制备。
实施例5
1.丙烯酸酯乳液的制备
（1）在反应器中加入去离子水200g、1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵0.6g、丙烯酰胺硬脂酸钠0.8g，快速搅拌混合均匀，得到混合物A；
（2）称取10g甲基丙烯酸甲酯、5g醋酸乙烯酯、15g丙烯酸丁酯、25g甲基丙烯酸异冰片酯、3g甲基丙烯酸、4g双丙酮丙烯酰胺、4g的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2g丙烯酸羟乙酯、2g丙烯酸羟丙酯加入到单口瓶中混合均匀，得到混合单体B；
（3）称取50g的混合物A用于溶解0.8g过硫酸铵，得到引发剂溶液；
（4）在含有剩余混合物A的反应器中加入1.2g碳酸氢钠于和8.5g的混合单体B，预乳化30min后，升温至80℃，滴加引发剂溶液至乳液变蓝后，同时滴加剩余的混合单体B，加完后保温3.5h，得丙烯酸酯乳液C；
（5）在上述丙烯酸酯乳液C中加入0.04g的对苯二酚，并升温至90℃；再加入0.4g对甲苯磺酸和2g甲基丙烯酸缩水甘油酯、2g烯丙基缩水甘油醚，进行保温反应2.5h，得到丙烯酸酯乳液。
2.聚酯薄膜的制备：
采用上述丙烯酸酯乳液，按照实施例1中聚酯薄膜的制备方法进行制备。
附着力性能测试：在上述聚酯薄膜带底层的表面涂覆UV固化增亮液，UV辐照固化后得到增亮膜，在增亮膜的表面采用GB/T9286规定的方法划百格，然后放入100℃沸水中进行水煮30min，测聚酯薄膜和增亮膜之间的附着力，以漆膜保留的格数计附着力，100%表示没有一格脱落，附着力最好。测试结果见表1。
表1 附着力测试结果 实施例实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5附着力/%100100100100100