塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200810117250.8

申请日:

20080728

公开号:

CN101348541B

公开日:

20120425

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:

IPC分类号:

C08F220/10,C08F220/16,C08F220/58,C08F218/00,C08F2/24,C08F2/44,C08F2/38,C09D11/10

主分类号:

C08F220/10,C08F220/16,C08F220/58,C08F218/00,C08F2/24,C08F2/44,C08F2/38,C09D11/10

申请人:

北京大学,北京未名博雅科技有限公司

发明人:

李明谦,彭新生,刘小玲

地址:

100871 北京市海淀区颐和园路5号

优先权:

CN200810117250A

专利代理机构:

北京三高永信知识产权代理有限责任公司

代理人:

何文彬

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内容摘要

塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其制备方法,属于高分子合成技术领域。为了解决塑料油墨在塑料表面的“油缩”和附着力问题,本发明提供了一种塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,该乳液是选择了聚合收缩率小,表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得的产物。本发明还公开了该乳液的制备方法,是以预乳化核壳乳液技术进行生产,主要包括两步:第一步种子核乳液的制备,第二步,在种子核乳液的基础上,进行核壳乳液的制备。最终得到本发明所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液。本发明所述的乳液成膜后,光亮透明、对塑料基材有很好的附着力,特别是对PP、PE膜的附着力优异。

权利要求书

1.塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,该乳液是选择了聚合收缩率小,表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得的产物,具体制备方法包括下述两个步骤:第一步,种子核乳液的制备:在反应器中加入一部分的去离子水、乳化剂、缓冲剂,升温至70℃-85℃,并配好一部分引发剂溶液备用;将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体,与剩下部分的乳化剂、引发剂、去离子水在预乳化器中制成核预乳化液;待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入所述反应器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,种子核乳液的反应物各组分的重量%含量如下:第二步,核壳乳液的制备:将壳层所用的功能单体、其它乙烯基单体,以及乳化剂、引发剂、分子量调节剂、去离子水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,反应时间2-6小时后,加入PH调节剂,即制得塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其反应物各组分重量%含量如下:其中,种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述1至4种化合物:(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯基酯、叔碳酸乙烯酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯;含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酰氧乙基(甲基)丙烯酸酯;己二酸二酰肼、碳酸酰肼;种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酰胺、苯乙烯中2至5种化合物。 2.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用丙烯酸异冰片酯、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼,其中,己二酸二酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。 3.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用丙烯酸异冰片酯、双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼,其中,碳酸酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。 4.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用丙烯酸异冰片酯、丙烯酸双环戊烯基酯、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼,其中,己二酸二酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。 5.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用丙烯酸异冰片酯、丙烯酸双环戊烯基酯、双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼,其中,碳酸酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。 6.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用叔碳酸乙烯酯、双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼,其中,己二酸二酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。 7.根据权利要求1所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其特征在于,所述功能单体选用叔碳酸乙烯酯、双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼,其中,碳酸酰肼用量为双丙酮丙 烯酰胺摩尔数的35-48%。 8.一种塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法,其特征在于,所述方法包括下述两个步骤:第一步,种子核乳液的制备:在反应器中加入一部分的去离子水、乳化剂、缓冲剂,升温至70℃-85℃,并配好一部分引发剂溶液备用;将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体,与剩下部分的乳化剂、引发剂、去离子水在预乳化器中制成核预乳化液;待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入所述反应器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,种子核乳液的反应物各组分的重量%含量如下:第二步,核壳乳液的制备:将壳层所用的功能单体、其它乙烯基单体,以及乳化剂、引发剂、分子量调节剂、去离子水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,反应时间2-6小时后,加入PH调节剂,即制得塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其反应物各组分重量%含量如下:其中,种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述1至4种化合物:(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯基酯、叔碳酸乙烯酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯;含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酰氧乙基(甲基)丙烯酸酯;己二酸二酰肼、碳酸酰肼;种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酰胺、苯乙烯中2至5种化合物。 9.根据权利要求8所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的乳化剂选用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚中一种或两种的混合物;所述的引发剂选用过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或两种的混合物。 10.根据权利要求8所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法,其特征在于:所述的缓冲剂选用磷酸氢二钠或碳酸氢钠中的一种;所述的分子量调节剂选用十二烷硫醇或巯基丙酸异辛酯;所述的PH调节剂选用氢氧化钠、氢氧化钾、2-甲基-2-氨基丙醇、氨水中的一种或两种的混合物。 

说明书

技术领域

本发明涉及塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其制备方法,属于高分子合成技术 领域。

背景技术

纸张印刷在我国已有上千年的历史,而塑料薄膜印刷在我国仅几十年的历史。随着石油 化工工业的发展,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)的大量生产与广泛应用, 推动了塑料印刷及相应油墨的发展。纸张是多孔基材,而塑料薄膜是表面致密光滑的基材, 这就突显了对油墨的不同要求,附着力是最明显的问题。从上世纪八十年代以来,塑料油墨 用的粘接料基本上都是油溶性树脂。常见的有氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、无规聚丙烯、烷基 乙烯基醚聚合物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、萜烯树脂、石油树脂等。从中选一种或二至三 种以甲苯或二甲苯、醋酸丁酯等溶剂制成树脂液,用以配制油墨,我们也曾用丙烯酸酯接枝 到氯化聚丙烯上,制得附着力优异的甲苯溶液,但涂膜的光泽有时不稳定。随后我们又选择 特种单体,以丙烯酸酯单体为主体进行了溶液聚合,制得附着力、光泽均好的树脂液。问题 在于使用过程中大量有机溶剂挥发造成对环境的污染和人体健康的损害。后来北京印刷学院 等单位推出醇溶性树脂液用于塑料油墨的配制。它减轻了对人体的损害,但有机物对环境的 影响仍然存在。我们从本世纪初在过去的工作基础上开始了以水为介质(溶剂)用于塑料油 墨粘接料的研究。这就摆脱了有机溶剂的影响,为环保绿色油墨创造了条件。但水带来的技 术难题比较多:水的表面张力大,塑料表面张力小,疏水性强,所以以水为介质就必须解决 在塑料表面的“油缩”和附着力问题,而附着力又是问题的核心。以水为介质可有两种选择: 一种是制备水溶性丙烯酸酯共聚树脂,另一种则是制备水乳液或水分散体系树脂液。前者一 般附着力差,后者对树脂的组成可调整性大,有利于得到附着力好的乳液或水分散体系树脂 液。

发明内容

为了解决塑料油墨在塑料表面的“油缩”和附着力问题,本发明采用了乳液聚合技术, 选择性能适宜的单体组合物使得其聚合物溶解参数与塑料的溶解参数相近,利于相互渗透、 扩散而提高附着力,另一方面兼顾乳液树脂本身内应力小(特别是在成膜过程中的收缩率要 小),以降低在成膜过程中对附着力的破坏。本着这一观念和绿色环保要求,制备了可用于聚 丙烯和聚乙烯的油墨用乳液。

本发明提供了一种塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,该乳液是选择了聚合收缩率 小(为7-8%),表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得 的产物;其中,

所述功能单体选用下述1至4种化合物:

(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯 基酯、叔碳酸乙烯酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇 三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,

含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酰氧乙基(甲基)丙烯酸酯,

己二酸二酰肼、碳酸酰肼;

所述的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、丙 烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酰胺、苯乙烯中2至5种化合物。

本发明所述的乳液制备方法是以预乳化核壳乳液技术进行生产,主要包括两步:第一步 种子核乳液的制备,第二步,在种子核乳液的基础上,进行核壳乳液的制备。最终得到本发 明的塑料(特别是PP、PE)油墨用的自交联丙烯酸酯聚合物乳液。具体步骤如下:

第一步,种子核乳液的制备:

在反应器中加入一部分的去离子水、乳化剂、缓冲剂,升温至70℃-85℃,并配好一部分 引发剂溶液备用;

将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体,与剩下部分的乳化剂、引发剂、去离 子水在预乳化器中制成核预乳化液;

待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核 预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入所述 反应器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,种子核乳液的反应物各组分的重量%含量如 下:

种子核乳液所用的功能单体              0-10%

种子核乳液所用的其它乙烯基单体        15%-30%

乳化剂                        0.5%-1.2%

引发剂                        0.25%-0.7%

去离子水                      60%-75%

缓冲剂                        0.08%-0.15%

第二步,核壳乳液的制备:

将壳层所用的功能单体、其它乙烯基单体,以及乳化剂、引发剂、分子量调节剂、去离 子水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,反应时间2-6 小时后,加入PH调节剂,即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其 反应物各组分重量%含量如下:

壳层所用的其它乙烯基单体      18%-27%

壳层所用的功能单体            2%-8%

乳化剂                        0.1%-0.55%

引发剂                        0.06%-0.15%

分子量调节剂                  0.02%-0.18%

去离子水                      12%-21%

上述的种子核乳液              50%-65%

其中,

种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述1至4种化合物:

(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯基酯、 叔碳酸乙烯酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯 酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,

含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酰氧乙基(甲基)丙烯酸酯,

己二酸二酰肼、碳酸酰肼;

种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁 酯、(甲基)丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酰胺、苯乙烯中2至5种化合 物。

在本发明中,所述的乳化剂选用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚中一种或 两种的混合物;所述的引发剂选用过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或两种的混合物。 所述的缓冲剂选用磷酸氢二钠或碳酸氢钠中的一种;所述的分子量调节剂选用十二烷硫醇或 巯基丙酸异辛酯;所述的PH调节剂选用氢氧化钠(钾)、2-甲基-2-氨基丙醇、氨水中的一种 或两种的混合物。

本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的主要性能技术指标如下表:

  检测项目   检验方法及条件   结果   外观   目测   微蓝色乳白液体   PH   PH试纸   6.5-8.5   粘度mPa·s   转子粘度仪   35-350   Tg℃   理论计算值   -33℃-35℃   钙离子稳定性   48h、0.5%氯化钙溶液   无分层、无沉淀、无絮凝   机械稳定性   30min、2500转/min   无分层、无沉淀、无絮凝   固体含量   1h、120℃±2℃   40%-50%

本发明所述的乳液成膜后,光亮透明、对塑料基材有很好的附着力,特别是对PP、PE膜 的附着力优异,对PVC、PET、ABS等也有很好的附着力。采用本发明的自交联丙烯酸酯组合 物乳液,可配制成附着力优良的用于PP、PE、PVC、PET、ABS等塑料膜的水性环保油墨。

具体实施方式

本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液是选择了聚合收缩率小(为7-8%), 表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得的产物;其中, 所述功能单体选用下述1至4种化合物:

(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环戊烯 基酯、叔碳酸乙烯酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇 三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,

含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酰氧乙基(甲基)丙烯酸酯,

己二酸二酰肼、碳酸酰肼;

所述的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、丙 烯酸乙酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酰胺、苯乙烯中2至5种化合物。

作为本发明的实例,所述乳液聚合所需的功能单体可选用丙烯酸异冰片酯、双丙酮丙烯 酰胺、己二酸二酰肼(或碳酸酰肼),其中,己二酸二酰肼(或碳酸酰肼)用量为双丙酮丙烯 酰胺摩尔数的35-48%。

作为本发明的实例,本发明所述乳液聚合所需的功能单体可选用丙烯酸异冰片酯、丙烯 酸双环戊烯基酯、双丙酮丙烯酰胺、己二酸二酰肼(或碳酸酰肼),其中,己二酸二酰肼(或 碳酸酰肼)用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的35-48%。

作为本发明的实例,本发明所述乳液聚合所需的功能单体可选用叔碳酸乙烯酯、双丙酮 丙烯酰胺、己二酸二酰肼(或碳酸酰肼),其中,己二酸二酰肼(或碳酸酰肼)用量为双丙酮 丙烯酰胺摩尔数的35-48%。

本发明所述的乳液制备方法是以预乳化核壳乳液技术进行生产,主要包括两步:第一步 种子核乳液的制备,第二步,在种子核乳液的基础上,进行核壳乳液的制备。最终得到本发 明的塑料(特别是PP、PE)油墨用的自交联丙烯酸酯聚合物乳液。

实施例1

实施例1中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备:

第一步,种子核乳液的制备:

在反应器中加入去离子水,乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)),缓 冲剂(本例中采用碳酸氢钠),升温至70℃-85℃,并配好引发剂(本例中采用过硫酸铵)溶 液备用。各组分重量如下:

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        1克

碳酸氢钠                            0.2克

去离子水                            137克

过硫酸铵10%水溶液                  3.6克

将种子核乳液所用的功能单体(本例中采用丙烯酸异冰片酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯) 和其它乙烯基单体(本例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸),与乳化剂(本例中采用 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%))、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、去离子水在预乳化器中 制成核预乳化液。

待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核 预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入反应 器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,其反应物各组分的重量如下:

丙烯酸丁酯                          40克

丙烯酸乙酯                          20克

丙烯酸异冰片酯                      6克

丙烯酸                              2克

丁二醇二甲基丙烯酸酯                  3克

过硫酸铵                              0.48克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)          1.56克

去离子水                              34克

第二步,核壳乳液的制备:

将壳层所用的功能单体(本例中采用丙烯酸异冰片酯、双丙酮丙烯酰胺、丁二醇二甲基 丙烯酸酯)、其它乙烯基单体(本例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸),以及乳化剂(本例中采用 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%))、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、分子量调节剂(本例中 采用十二烷硫醇)、去离子水制成的壳预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度 70℃-90℃,滴加用时2-4小时。滴完后保温2-3小时至反应完全,降温用氨水调PH=7-8,加 入己二酸二酰肼的水溶液,搅拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙 烯酸酯组合物乳液,其反应物各组分重量如下:

丙烯酸丁酯                            100克

丙烯酸                                4克

丙烯酸异冰片酯                        20克

双丙酮丙烯酰胺                        8克

丁二醇二甲基丙烯酸酯                  1克

十二烷硫醇                            1克

过硫酸铵                              0.36克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)          0.96克

去离子水                              68克

己二酸二酰肼                          3.5克

去离子水                              32克

得乳液固含量为44±2%,PH=7.5,玻璃化温度Tg1=-33℃、玻璃化温度Tg2=-28℃,粘 度35mpa·s。乳液对聚丙烯膜、聚酯膜、聚氯乙烯膜均有很好附着力。

实施例2:

实施例2中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备:

第一步,种子核乳液的制备:

在反应器中加入去离子水,乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)、烷基 酚聚氧乙烯醚),缓冲剂(本例中采用磷酸氢二钠),升温至70℃-85℃,并配好引发剂(本例 中采用过硫酸铵)溶液备用。各组分重量如下:

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        2.88克

烷基酚聚氧乙烯醚                    0.84克

磷酸氢二钠                          0.6克

去离子水                            397克

过硫酸铵10%水溶液                  3.2克

将种子核乳液所用的功能单体(本例中采用乙二醇二丙烯酸酯、)和其它乙烯基单体(本 例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯),与乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙 烯醚硫酸铵(58%)、烷基酚聚氧乙烯醚)、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、去离子水在预乳 化器中制成核预乳化液。

待上述反应器温度升至70℃-85℃时,将上述配好的引发剂溶液加入上述反应器中,再将 核预乳化液的10%加入所述反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴 入所述反应器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,其反应物各组分的重量如下:

丙烯酸丁酯                           90克

丙烯酸乙酯                           60克

甲基丙烯酸甲酯                       54克

乙二醇二丙烯酸酯                     3克

过硫酸铵                             1.56克

烷基酚聚氧乙烯醚                     1.35克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)         4.68克

去离子水                             102克

第二步,核壳乳液的制备:

将壳层所用的功能单体(本例中采用丙烯酸异冰片酯、乙二醇二丙烯酸酯、双丙酮丙烯 酰胺、丙烯酰胺)、其它乙烯基单体(本例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯), 以及乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)、烷基酚聚氧乙烯醚)、引发剂(本 例中采用过硫酸铵)、分子量调节剂(本例中采用十二烷硫醇)、去离子水制成的壳预乳化液 滴入上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,滴加用时2-4小时。滴完后保温 2-3小时至反应完全,降温用2-甲基-2-氨基丙醇调PH=7-8,加入己二酸二酰肼的水溶液,搅 拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其反应物 各组分重量如下:

丙烯酸丁酯                          200克

丙烯酸                              12克

甲基丙烯酸甲酯                      100克

丙烯酸异冰片酯                      54克

乙二醇二丙烯酸酯                    1克

双丙酮丙烯酰胺                      24克

丙烯酰胺                            6克

十二烷硫醇                          0.78克

过硫酸铵                            1.08克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        2.88克

烷基酚聚氧乙烯醚                    0.84克

去离子水                            148克

己二酸二酰肼                        10克

去离子水                            82克

得乳液固含量为46%,PH=7.5,玻璃化温度Tg1=-16℃、玻璃化温度Tg2=12℃,粘度 40mpa·s。乳液对PP、PVC、PET附着力好。

实施例3:

实施例3中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备:

第一步,种子核乳液的制备:

在反应器中加入去离子水,乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)、烷基 酚聚氧乙烯醚),缓冲剂(本例中采用碳酸氢钠),升温至70℃-85℃,并配好引发剂(本例中 采用过硫酸铵)溶液备用。各组分重量如下:

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        0.96克

烷基酚聚氧乙烯醚                    0.28克

碳酸氢钠                            0.2克

去离子水                            137克

过硫酸铵10%水溶液                  3.2克

将种子核乳液所用的功能单体(本例中采用季戊四醇三丙烯酸酯)和其它乙烯基单体(本 例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯),与乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙 烯醚硫酸铵(58%)、烷基酚聚氧乙烯醚)、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、去离子水在预乳 化器中制成壳预乳化液。

待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核 预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入反应 器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,其反应物各组分的重量如下:

丙烯酸丁酯                            30克

丙烯酸乙酯                            20克

甲基丙烯酸甲酯                        18克

季戊四醇三丙烯酸酯                    1.5克

过硫酸铵                              0.52克

烷基酚聚氧乙烯醚                      0.45克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)          1.56克

去离子水                              34克

第二步,核壳乳液的制备:

将壳层所用的功能单体(本例中采用丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸异冰片酯、季戊四醇 三丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺)、其它乙烯基单体(本例中采用甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙 烯酰胺),以及乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)、烷基酚聚氧乙烯醚)、 引发剂(本例中采用过硫酸铵)、分子量调节剂(本例中采用巯基丙酸异辛酯)、去离子水制 成的预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,滴加用时2-4小时。 滴完后保温2-3小时至反应完全,降温用氢氧化钠调PH=7-8,加入碳酸二酰肼的水溶液,搅 拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其反应物 各组分重量如下:

双丙酮丙烯酰胺                        8克

季戊四醇三丙烯酸酯                    0.8克

丙烯酸双环戊烯基酯                    4克

丙烯酸异冰片酯                        14克

丙烯酸                                4克

甲基丙烯酸丁酯                        100克

丙烯酰胺                            2克

巯基丙酸异辛酯                      0.26克

过硫酸铵                            1.08克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        0.96克

烷基酚聚氧乙烯醚                    0.28克

去离子水                            58克

碳酸酰肼                            3.5克

去离子水                            18克

得乳液固含量45±2%,PH=7.5,玻璃化温度Tg1=-15.6℃,玻璃化温度Tg2=34℃,粘度 45mpa·s。

实施例4:

实施例4中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备:

第一步,种子核乳液的制备:

在反应器中加入去离子水,乳化剂(本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)),缓 冲剂(本例中采用碳酸氢钠),升温至70℃-85℃,并配好引发剂(本例中采用过硫酸铵)溶 液备用。各组分重量如下:

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        1.94克

碳酸氢钠                            0.3克

去离子水                            143克

过硫酸铵10%水溶液                  5.2克

将种子核乳液所用的功能单体(本例中采用丁二醇二丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯)和其它 乙烯基单体(本例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸),与乳化剂(本 例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%))、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、去离子水在预 乳化器中制成核预乳化液。

待上述反应器温度升至70℃-85℃时,先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中,再将核 预乳化液的10%加入反应器中,反应20-50分钟后,再将余下的90%的核预乳化液滴入反应 器中继续反应1.5-4.5小时,得种子核乳液,其反应物各组分的重量如下:

丙烯酸丁酯                          34.5克

丙烯酸乙酯                          36.5克

甲基丙烯酸甲酯                      17.5克

叔碳酸乙烯酯                        10.5克

丙烯酸                              3克

丁二醇二丙烯酸酯                    3克

过硫酸铵                            0.72克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        2.34克

去离子水                            51克

第二步,核壳乳液的制备:

将壳层所用的功能单体(本例中采用丁二醇二丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺)、其它乙烯基 单体(本例中采用丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸),以及乳化剂(本例 中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%))、引发剂(本例中采用过硫酸铵)、去离子水制成的 壳预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合,反应温度70℃-90℃,滴加用时2-4小时。滴 完后保温2-3小时至反应完全,降温用氨水调PH=7-8,加入己二酸二酰肼的水溶液,搅拌均 匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液,其反应物各组 分重量如下:

丙烯酸丁酯                          30克

丙烯酸乙酯                          13克

甲基丙烯酸甲酯                      48.5克

丙烯酸                              3.2克

丁二醇二丙烯酸酯                    0.7克

双丙酮丙烯酰胺                      6.3克

过硫酸铵                            0.72克

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵(58%)        2.34克

去离子水                            51克

己二酸二酰肼                        2.5克

去离子水                            10克

得乳液固含量43±2%,玻璃化温度Tg1=-15.3℃,玻璃化温度Tg2=20.7℃,PH=8,粘度 50mpa·s。乳液对聚丙烯膜有好的附着力。

上述实施方案只是例举了本发明的典型实施例,只能认为是对本发明的说明而不是限制 本发明,本领域的技术人员可以在说明书的提示下做相应的变化和改进,但应认为是在本发 明权利要求书保护范围内。

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1、(10)授权公告号 CN 101348541 B (45)授权公告日 2012.04.25 CN 101348541 B *CN101348541B* (21)申请号 200810117250.8 (22)申请日 2008.07.28 C08F 220/10(2006.01) C08F 220/16(2006.01) C08F 220/58(2006.01) C08F 218/00(2006.01) C08F 2/24(2006.01) C08F 2/44(2006.01) C08F 2/38(2006.01) C09D 11/10(2006.01) (73)专利权人 北京大学 地址 1008。

2、71 北京市海淀区颐和园路 5 号 专利权人 北京未名博雅科技有限公司 (72)发明人 李明谦 彭新生 刘小玲 (74)专利代理机构 北京三高永信知识产权代理 有限责任公司 11138 代理人 何文彬 (54) 发明名称 塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其 制备方法 (57) 摘要 塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其 制备方法, 属于高分子合成技术领域。为了解决 塑料油墨在塑料表面的 “油缩” 和附着力问题, 本 发明提供了一种塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合 物乳液, 该乳液是选择了聚合收缩率小, 表面张力 小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体 通过乳液聚合而得的产物。本发明还公开。

3、了该乳 液的制备方法, 是以预乳化核壳乳液技术进行生 产, 主要包括两步 : 第一步种子核乳液的制备, 第 二步, 在种子核乳液的基础上, 进行核壳乳液的制 备。最终得到本发明所述塑料油墨用自交联丙烯 酸酯组合物乳液。 本发明所述的乳液成膜后, 光亮 透明、 对塑料基材有很好的附着力, 特别是对 PP、 PE 膜的附着力优异。 (51)Int.Cl. 审查员 沙柯 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 3 页 说明书 9 页 CN 101348541 B1/3 页 2 1. 塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 该乳液是选择了聚合收缩率 小, 表面张。

4、力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得的产物, 具体制备方法包括下述两个步骤 : 第一步, 种子核乳液的制备 : 在反应器中加入一部分的去离子水、 乳化剂、 缓冲剂, 升温至 70 -85, 并配好一部 分引发剂溶液备用 ; 将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体, 与剩下部分的乳化剂、 引发剂、 去离 子水在预乳化器中制成核预乳化液 ; 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中, 再 将核预乳化液的 10加入反应器中, 反应 20-50 分钟后, 再将余下的 90的核预乳化液滴 入所述反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种。

5、子核乳液, 种子核乳液的反应物各组分的重 量含量如下 : 第二步, 核壳乳液的制备 : 将壳层所用的功能单体、 其它乙烯基单体, 以及乳化剂、 引发剂、 分子量调节剂、 去离子 水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 反应时间 2-6 小时后, 加入 PH 调节剂, 即制得塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其反应物各组分 重量含量如下 : 其中, 种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述 1 至 4 种化合物 : ( 甲基 ) 丙烯酸异冰片酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸双环戊烯基酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸三环戊烯基 酯、 叔碳酸乙烯酯、 乙二醇二 ( 甲。

6、基 ) 丙烯酸酯、 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇三丙 烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 ; 含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、 乙酰乙酰氧乙基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯 ; 权 利 要 求 书 CN 101348541 B2/3 页 3 己二酸二酰肼、 碳酸酰肼 ; 种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯 酸丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸 -2- 乙基己酯、 丙烯酰胺、 苯乙烯中 2 至 5 种 化合物。 2. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 所述功 能单体选用丙烯酸异冰片酯、 双。

7、丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼, 其中, 己二酸二酰肼用量为 双丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 3. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 所述功 能单体选用丙烯酸异冰片酯、 双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼, 其中, 碳酸酰肼用量为双丙酮丙 烯酰胺摩尔数的 35-48。 4. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 所述功 能单体选用丙烯酸异冰片酯、 丙烯酸双环戊烯基酯、 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼, 其 中, 己二酸二酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 5. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液。

8、, 其特征在于, 所述功 能单体选用丙烯酸异冰片酯、 丙烯酸双环戊烯基酯、 双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼, 其中, 碳 酸酰肼用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 6. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 所述功 能单体选用叔碳酸乙烯酯、 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼, 其中, 己二酸二酰肼用量为双 丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 7. 根据权利要求 1 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其特征在于, 所述功 能单体选用叔碳酸乙烯酯、 双丙酮丙烯酰胺和碳酸酰肼, 其中, 碳酸酰肼用量为双丙酮丙 烯酰胺摩尔数的 35-48。 8. 一种塑料油墨。

9、用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法, 其特征在于, 所述方法包 括下述两个步骤 : 第一步, 种子核乳液的制备 : 在反应器中加入一部分的去离子水、 乳化剂、 缓冲剂, 升温至 70 -85, 并配好一部 分引发剂溶液备用 ; 将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体, 与剩下部分的乳化剂、 引发剂、 去离 子水在预乳化器中制成核预乳化液 ; 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶液加入反应器中, 再 将核预乳化液的 10加入反应器中, 反应 20-50 分钟后, 再将余下的 90的核预乳化液滴 入所述反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 种子核。

10、乳液的反应物各组分的重 量含量如下 : 权 利 要 求 书 CN 101348541 B3/3 页 4 第二步, 核壳乳液的制备 : 将壳层所用的功能单体、 其它乙烯基单体, 以及乳化剂、 引发剂、 分子量调节剂、 去离子 水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 反应时间 2-6 小时后, 加入 PH 调节剂, 即制得塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其反应物各组分 重量含量如下 : 其中, 种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述 1 至 4 种化合物 : ( 甲基 ) 丙烯酸异冰片酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸双环戊烯基酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸三环。

11、戊烯基 酯、 叔碳酸乙烯酯、 乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇三丙 烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 ; 含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、 乙酰乙酰氧乙基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯 ; 己二酸二酰肼、 碳酸酰肼 ; 种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯 酸丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸 -2- 乙基己酯、 丙烯酰胺、 苯乙烯中 2 至 5 种 化合物。 9. 根据权利要求 8 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法, 其特征在 于 : 所述的乳化剂选用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、 。

12、烷基酚聚氧乙烯醚中一种或两种的混合 物 ; 所述的引发剂选用过硫酸钾、 过硫酸钠、 过硫酸铵中的一种或两种的混合物。 10. 根据权利要求 8 所述塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的制备方法, 其特征 在于 : 所述的缓冲剂选用磷酸氢二钠或碳酸氢钠中的一种 ; 所述的分子量调节剂选用十二 烷硫醇或巯基丙酸异辛酯 ; 所述的 PH 调节剂选用氢氧化钠、 氢氧化钾、 2- 甲基 -2- 氨基丙 醇、 氨水中的一种或两种的混合物。 权 利 要 求 书 CN 101348541 B1/9 页 5 塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及塑料油墨用自交联丙烯酸酯组。

13、合物乳液及其制备方法, 属于高分子合 成技术领域。 背景技术 0002 纸张印刷在我国已有上千年的历史, 而塑料薄膜印刷在我国仅几十年的历史。随 着石油化工工业的发展, 聚乙烯 (PE)、 聚丙烯 (PP)、 聚氯乙烯 (PVC) 的大量生产与广泛应 用, 推动了塑料印刷及相应油墨的发展。 纸张是多孔基材, 而塑料薄膜是表面致密光滑的基 材, 这就突显了对油墨的不同要求, 附着力是最明显的问题。从上世纪八十年代以来, 塑料 油墨用的粘接料基本上都是油溶性树脂。常见的有氯化聚丙烯、 氯化聚乙烯、 无规聚丙烯、 烷基乙烯基醚聚合物、 乙酸乙烯酯 - 乙烯共聚物、 萜烯树脂、 石油树脂等。从中选一种。

14、或二 至三种以甲苯或二甲苯、 醋酸丁酯等溶剂制成树脂液, 用以配制油墨, 我们也曾用丙烯酸酯 接枝到氯化聚丙烯上, 制得附着力优异的甲苯溶液, 但涂膜的光泽有时不稳定。 随后我们又 选择特种单体, 以丙烯酸酯单体为主体进行了溶液聚合, 制得附着力、 光泽均好的树脂液。 问题在于使用过程中大量有机溶剂挥发造成对环境的污染和人体健康的损害。 后来北京印 刷学院等单位推出醇溶性树脂液用于塑料油墨的配制。它减轻了对人体的损害, 但有机物 对环境的影响仍然存在。我们从本世纪初在过去的工作基础上开始了以水为介质 ( 溶剂 ) 用于塑料油墨粘接料的研究。 这就摆脱了有机溶剂的影响, 为环保绿色油墨创造了条件。

15、。 但 水带来的技术难题比较多 : 水的表面张力大, 塑料表面张力小, 疏水性强, 所以以水为介质 就必须解决在塑料表面的 “油缩” 和附着力问题, 而附着力又是问题的核心。以水为介质可 有两种选择 : 一种是制备水溶性丙烯酸酯共聚树脂, 另一种则是制备水乳液或水分散体系 树脂液。 前者一般附着力差, 后者对树脂的组成可调整性大, 有利于得到附着力好的乳液或 水分散体系树脂液。 发明内容 0003 为了解决塑料油墨在塑料表面的 “油缩” 和附着力问题, 本发明采用了乳液聚合技 术, 选择性能适宜的单体组合物使得其聚合物溶解参数与塑料的溶解参数相近, 利于相互 渗透、 扩散而提高附着力, 另一方。

16、面兼顾乳液树脂本身内应力小 ( 特别是在成膜过程中的 收缩率要小 ), 以降低在成膜过程中对附着力的破坏。本着这一观念和绿色环保要求, 制备 了可用于聚丙烯和聚乙烯的油墨用乳液。 0004 本发明提供了一种塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 该乳液是选择了聚合 收缩率小(为7-8), 表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液 聚合而得的产物 ; 其中, 0005 所述功能单体选用下述 1 至 4 种化合物 : 0006 ( 甲基 ) 丙烯酸异冰片酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸双环戊烯基酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸三环戊 烯基酯、 叔碳酸乙烯酯、 乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、。

17、 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇 说 明 书 CN 101348541 B2/9 页 6 三丙烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯, 0007 含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、 乙酰乙酰氧乙基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 0008 己二酸二酰肼、 碳酸酰肼 ; 0009 所述的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯 酸、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸 -2- 乙基己酯、 丙烯酰胺、 苯乙烯中 2 至 5 种化合物。 0010 本发明所述的乳液制备方法是以预乳化核壳乳液技术进行生产, 主要包括两步 : 第一步种子核乳液的制备, 第二步, 在种子核乳液的基础上。

18、, 进行核壳乳液的制备。最终得 到本发明的塑料 ( 特别是 PP、 PE) 油墨用的自交联丙烯酸酯聚合物乳液。具体步骤如下 : 0011 第一步, 种子核乳液的制备 : 0012 在反应器中加入一部分的去离子水、 乳化剂、 缓冲剂, 升温至 70 -85, 并配好 一部分引发剂溶液备用 ; 0013 将种子核乳液所用的功能单体和其它乙烯基单体, 与剩下部分的乳化剂、 引发剂、 去离子水在预乳化器中制成核预乳化液 ; 0014 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶液加入反应器 中, 再将核预乳化液的10加入反应器中, 反应20-50分钟后, 再将余下的90的核预乳化 液。

19、滴入所述反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 种子核乳液的反应物各组分 的重量含量如下 : 0015 种子核乳液所用的功能单体 0-10 0016 种子核乳液所用的其它乙烯基单体 15 -30 0017 乳化剂 0.5 -1.2 0018 引发剂 0.25 -0.7 0019 去离子水 60 -75 0020 缓冲剂 0.08 -0.15 0021 第二步, 核壳乳液的制备 : 0022 将壳层所用的功能单体、 其它乙烯基单体, 以及乳化剂、 引发剂、 分子量调节剂、 去 离子水制成的壳预乳化液与上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 反应时 间 2-6 小。

20、时后, 加入 PH 调节剂, 即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳 液, 其反应物各组分重量含量如下 : 0023 壳层所用的其它乙烯基单体 18 -27 0024 壳层所用的功能单体 2 -8 0025 乳化剂 0.1 -0.55 0026 引发剂 0.06 -0.15 0027 分子量调节剂 0.02 -0.18 0028 去离子水 12 -21 0029 上述的种子核乳液 50 -65 0030 其中, 0031 种子核乳液所用的和壳层所用的功能单体选用下述 1 至 4 种化合物 : 0032 ( 甲基 ) 丙烯酸异冰片酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸双环戊烯基酯、 ( 甲基 )。

21、 丙烯酸三环戊 烯基酯、 叔碳酸乙烯酯、 乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇 说 明 书 CN 101348541 B3/9 页 7 三丙烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯, 0033 含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、 乙酰乙酰氧乙基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 0034 己二酸二酰肼、 碳酸酰肼 ; 0035 种子核乳液所用的和壳层所用的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸 -2- 乙基己酯、 丙烯酰胺、 苯乙烯中 2 至 5 种化合物。 0036 在本发明中, 所述的乳化剂选用烷基酚。

22、聚氧乙烯醚硫酸盐、 烷基酚聚氧乙烯醚中 一种或两种的混合物 ; 所述的引发剂选用过硫酸钾、 过硫酸钠、 过硫酸铵中的一种或两种的 混合物。所述的缓冲剂选用磷酸氢二钠或碳酸氢钠中的一种 ; 所述的分子量调节剂选用 十二烷硫醇或巯基丙酸异辛酯 ; 所述的 PH 调节剂选用氢氧化钠 ( 钾 )、 2- 甲基 -2- 氨基丙 醇、 氨水中的一种或两种的混合物。 0037 本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液的主要性能技术指标如下 表 : 0038 检测项目 检验方法及条件 结果 外观 目测 微蓝色乳白液体 PH PH 试纸 6.5-8.5 粘度 mPas 转子粘度仪 35-350 Tg 理论。

23、计算值 -33 -35 钙离子稳定性 48h、 0.5氯化钙溶液 无分层、 无沉淀、 无絮凝 机械稳定性 30min、 2500 转 /min 无分层、 无沉淀、 无絮凝 固体含量 1h、 120 2 40 -50 0039 本发明所述的乳液成膜后, 光亮透明、 对塑料基材有很好的附着力, 特别是对 PP、 PE 膜的附着力优异, 对 PVC、 PET、 ABS 等也有很好的附着力。采用本发明的自交联丙烯酸酯 组合物乳液, 可配制成附着力优良的用于 PP、 PE、 PVC、 PET、 ABS 等塑料膜的水性环保油墨。 具体实施方式 0040 本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液是选择。

24、了聚合收缩率小 ( 为 7-8 ), 表面张力小且有较高渗透性的功能单体和其它乙烯基单体通过乳液聚合而得 的产物 ; 其中, 所述功能单体选用下述 1 至 4 种化合物 : 0041 ( 甲基 ) 丙烯酸异冰片酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸双环戊烯基酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸三环戊 烯基酯、 叔碳酸乙烯酯、 乙二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 丁二醇二 ( 甲基 ) 丙烯酸酯、 季戊四醇 三丙烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯, 0042 含酮羰基的双丙酮丙烯酰胺、 乙酰乙酰氧乙基 ( 甲基 ) 丙烯酸酯, 说 明 书 CN 101348541 B4/9 页 8 0043 己二酸二酰肼、 碳酸酰肼 。

25、; 0044 所述的其它乙烯基单体选用甲基丙烯酸甲酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸丁酯、 ( 甲基 ) 丙烯 酸、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸 -2- 乙基己酯、 丙烯酰胺、 苯乙烯中 2 至 5 种化合物。 0045 作为本发明的实例, 所述乳液聚合所需的功能单体可选用丙烯酸异冰片酯、 双丙 酮丙烯酰胺、 己二酸二酰肼(或碳酸酰肼), 其中, 己二酸二酰肼(或碳酸酰肼)用量为双丙 酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 0046 作为本发明的实例, 本发明所述乳液聚合所需的功能单体可选用丙烯酸异冰片 酯、 丙烯酸双环戊烯基酯、 双丙酮丙烯酰胺、 己二酸二酰肼 ( 或碳酸酰肼 ), 其中, 己二酸二 酰肼 ( 。

26、或碳酸酰肼 ) 用量为双丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 0047 作为本发明的实例, 本发明所述乳液聚合所需的功能单体可选用叔碳酸乙烯酯、 双丙酮丙烯酰胺、 己二酸二酰肼(或碳酸酰肼), 其中, 己二酸二酰肼(或碳酸酰肼)用量为 双丙酮丙烯酰胺摩尔数的 35-48。 0048 本发明所述的乳液制备方法是以预乳化核壳乳液技术进行生产, 主要包括两步 : 第一步种子核乳液的制备, 第二步, 在种子核乳液的基础上, 进行核壳乳液的制备。最终得 到本发明的塑料 ( 特别是 PP、 PE) 油墨用的自交联丙烯酸酯聚合物乳液。 0049 实施例 1 0050 实施例 1 中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组。

27、合物乳液采用如下两大步骤制备 : 0051 第一步, 种子核乳液的制备 : 0052 在反应器中加入去离子水, 乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ), 缓冲剂 ( 本例中采用碳酸氢钠 ), 升温至 70 -85, 并配好引发剂 ( 本例中采用 过硫酸铵 ) 溶液备用。各组分重量如下 : 0053 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 1 克 0054 碳酸氢钠 0.2 克 0055 去离子水 137 克 0056 过硫酸铵 10水溶液 3.6 克 0057 将种子核乳液所用的功能单体 ( 本例中采用丙烯酸异冰片酯、 丁二醇二甲基丙烯 酸酯)和其它乙烯基单体(本例中采用丙烯酸丁。

28、酯、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸), 与乳化剂(本例 中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 去离子水在预 乳化器中制成核预乳化液。 0058 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶液加入反应器 中, 再将核预乳化液的10加入反应器中, 反应20-50分钟后, 再将余下的90的核预乳化 液滴入反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 其反应物各组分的重量如下 : 0059 丙烯酸丁酯 40 克 0060 丙烯酸乙酯 20 克 0061 丙烯酸异冰片酯 6 克 0062 丙烯酸 2 克 0063 丁二醇二甲基丙烯酸酯 3。

29、 克 0064 过硫酸铵 0.48 克 0065 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 1.56 克 说 明 书 CN 101348541 B5/9 页 9 0066 去离子水 34 克 0067 第二步, 核壳乳液的制备 : 0068 将壳层所用的功能单体 ( 本例中采用丙烯酸异冰片酯、 双丙酮丙烯酰胺、 丁二醇 二甲基丙烯酸酯 )、 其它乙烯基单体 ( 本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸 ), 以及乳化剂 ( 本例 中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 分子量调节剂 ( 本例中采用十二烷硫醇 )、 去离子水制成的壳预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚 。

30、合, 反应温度 70 -90, 滴加用时 2-4 小时。滴完后保温 2-3 小时至反应完全, 降温用氨 水调PH7-8, 加入己二酸二酰肼的水溶液, 搅拌均匀后过滤出料。 即制得本发明所述的塑 料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液, 其反应物各组分重量如下 : 0069 丙烯酸丁酯 100 克 0070 丙烯酸 4 克 0071 丙烯酸异冰片酯 20 克 0072 双丙酮丙烯酰胺 8 克 0073 丁二醇二甲基丙烯酸酯 1 克 0074 十二烷硫醇 1 克 0075 过硫酸铵 0.36 克 0076 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 0.96 克 0077 去离子水 68 克 0078 己二酸二。

31、酰肼 3.5 克 0079 去离子水 32 克 0080 得乳液固含量为 442, PH 7.5, 玻璃化温度 Tg1 -33、 玻璃化温度 Tg2 -28, 粘度 35mpas。乳液对聚丙烯膜、 聚酯膜、 聚氯乙烯膜均有很好附着力。 0081 实施例 2 : 0082 实施例 2 中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备 : 0083 第一步, 种子核乳液的制备 : 0084 在反应器中加入去离子水, 乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 烷基酚聚氧乙烯醚 ), 缓冲剂 ( 本例中采用磷酸氢二钠 ), 升温至 70 -85, 并配 好引发剂 ( 本例中。

32、采用过硫酸铵 ) 溶液备用。各组分重量如下 : 0085 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 2.88 克 0086 烷基酚聚氧乙烯醚 0.84 克 0087 磷酸氢二钠 0.6 克 0088 去离子水 397 克 0089 过硫酸铵 10水溶液 3.2 克 0090 将种子核乳液所用的功能单体 ( 本例中采用乙二醇二丙烯酸酯、 ) 和其它乙烯基 单体(本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸甲酯), 与乳化剂(本例中采用烷基 酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 烷基酚聚氧乙烯醚 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 去离 子水在预乳化器中制成核预乳化液。 0091 待上述反应器温。

33、度升至 70 -85时, 将上述配好的引发剂溶液加入上述反应器 中, 再将核预乳化液的10加入所述反应器中, 反应20-50分钟后, 再将余下的90的核预 说 明 书 CN 101348541 B6/9 页 10 乳化液滴入所述反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 其反应物各组分的重量 如下 : 0092 丙烯酸丁酯 90 克 0093 丙烯酸乙酯 60 克 0094 甲基丙烯酸甲酯 54 克 0095 乙二醇二丙烯酸酯 3 克 0096 过硫酸铵 1.56 克 0097 烷基酚聚氧乙烯醚 1.35 克 0098 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 4.68 克 0099 。

34、去离子水 102 克 0100 第二步, 核壳乳液的制备 : 0101 将壳层所用的功能单体 ( 本例中采用丙烯酸异冰片酯、 乙二醇二丙烯酸酯、 双丙 酮丙烯酰胺、 丙烯酰胺 )、 其它乙烯基单体 ( 本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸、 甲基丙烯酸甲 酯 ), 以及乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 烷基酚聚氧乙烯醚 )、 引 发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 分子量调节剂 ( 本例中采用十二烷硫醇 )、 去离子水制成的 壳预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 滴加用时 2-4 小时。 滴完后保温 2-3 小时至反应完全, 降温用 2- 甲。

35、基 -2- 氨基丙醇调 PH 7-8, 加入己二酸二 酰肼的水溶液, 搅拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组 合物乳液, 其反应物各组分重量如下 : 0102 丙烯酸丁酯 200 克 0103 丙烯酸 12 克 0104 甲基丙烯酸甲酯 100 克 0105 丙烯酸异冰片酯 54 克 0106 乙二醇二丙烯酸酯 1 克 0107 双丙酮丙烯酰胺 24 克 0108 丙烯酰胺 6 克 0109 十二烷硫醇 0.78 克 0110 过硫酸铵 1.08 克 0111 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 2.88 克 0112 烷基酚聚氧乙烯醚 0.84 克 0113 去离子。

36、水 148 克 0114 己二酸二酰肼 10 克 0115 去离子水 82 克 0116 得乳液固含量为46, PH7.5, 玻璃化温度Tg1-16、 玻璃化温度Tg212, 粘度 40mpas。乳液对 PP、 PVC、 PET 附着力好。 0117 实施例 3 : 0118 实施例 3 中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备 : 0119 第一步, 种子核乳液的制备 : 0120 在反应器中加入去离子水, 乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 说 明 书 CN 101348541 B7/9 页 11 (58 )、 烷基酚聚氧乙烯醚 ), 缓冲剂 ( 本例中采用碳酸。

37、氢钠 ), 升温至 70 -85, 并配好 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 ) 溶液备用。各组分重量如下 : 0121 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 0.96 克 0122 烷基酚聚氧乙烯醚 0.28 克 0123 碳酸氢钠 0.2 克 0124 去离子水 137 克 0125 过硫酸铵 10水溶液 3.2 克 0126 将种子核乳液所用的功能单体(本例中采用季戊四醇三丙烯酸酯)和其它乙烯基 单体(本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸甲酯), 与乳化剂(本例中采用烷基 酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 烷基酚聚氧乙烯醚 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 去离 子水在。

38、预乳化器中制成壳预乳化液。 0127 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶液加入反应器 中, 再将核预乳化液的10加入反应器中, 反应20-50分钟后, 再将余下的90的核预乳化 液滴入反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 其反应物各组分的重量如下 : 0128 丙烯酸丁酯 30 克 0129 丙烯酸乙酯 20 克 0130 甲基丙烯酸甲酯 18 克 0131 季戊四醇三丙烯酸酯 1.5 克 0132 过硫酸铵 0.52 克 0133 烷基酚聚氧乙烯醚 0.45 克 0134 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 1.56 克 0135 去离子水 3。

39、4 克 0136 第二步, 核壳乳液的制备 : 0137 将壳层所用的功能单体 ( 本例中采用丙烯酸双环戊烯基酯、 丙烯酸异冰片酯、 季 戊四醇三丙烯酸酯、 双丙酮丙烯酰胺 )、 其它乙烯基单体 ( 本例中采用甲基丙烯酸丁酯、 丙 烯酸、 丙烯酰胺 ), 以及乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 烷基酚聚氧 乙烯醚 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 分子量调节剂 ( 本例中采用巯基丙酸异辛酯 )、 去离子水制成的预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 滴加 用时 2-4 小时。滴完后保温 2-3 小时至反应完全, 降温用氢氧化钠调 P。

40、H 7-8, 加入碳酸二 酰肼的水溶液, 搅拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组 合物乳液, 其反应物各组分重量如下 : 0138 双丙酮丙烯酰胺 8 克 0139 季戊四醇三丙烯酸酯 0.8 克 0140 丙烯酸双环戊烯基酯 4 克 0141 丙烯酸异冰片酯 14 克 0142 丙烯酸 4 克 0143 甲基丙烯酸丁酯 100 克 0144 丙烯酰胺 2 克 0145 巯基丙酸异辛酯 0.26 克 说 明 书 CN 101348541 B8/9 页 12 0146 过硫酸铵 1.08 克 0147 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 0.96 克 0148 烷基酚聚。

41、氧乙烯醚 0.28 克 0149 去离子水 58 克 0150 碳酸酰肼 3.5 克 0151 去离子水 18 克 0152 得乳液固含量 452, PH 7.5, 玻璃化温度 Tg1 -15.6, 玻璃化温度 Tg2 34, 粘度 45mpas。 0153 实施例 4 : 0154 实施例 4 中的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳液采用如下两大步骤制备 : 0155 第一步, 种子核乳液的制备 : 0156 在反应器中加入去离子水, 乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ), 缓冲剂 ( 本例中采用碳酸氢钠 ), 升温至 70 -85, 并配好引发剂 ( 本例中采用 过硫酸铵。

42、 ) 溶液备用。各组分重量如下 : 0157 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 1.94 克 0158 碳酸氢钠 0.3 克 0159 去离子水 143 克 0160 过硫酸铵 10水溶液 5.2 克 0161 将种子核乳液所用的功能单体 ( 本例中采用丁二醇二丙烯酸酯、 叔碳酸乙烯酯 ) 和其它乙烯基单体 ( 本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸 ), 与乳 化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 去 离子水在预乳化器中制成核预乳化液。 0162 待上述反应器温度升至 70 -85时, 先将上述配好的引发剂溶。

43、液加入反应器 中, 再将核预乳化液的10加入反应器中, 反应20-50分钟后, 再将余下的90的核预乳化 液滴入反应器中继续反应 1.5-4.5 小时, 得种子核乳液, 其反应物各组分的重量如下 : 0163 丙烯酸丁酯 34.5 克 0164 丙烯酸乙酯 36.5 克 0165 甲基丙烯酸甲酯 17.5 克 0166 叔碳酸乙烯酯 10.5 克 0167 丙烯酸 3 克 0168 丁二醇二丙烯酸酯 3 克 0169 过硫酸铵 0.72 克 0170 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 2.34 克 0171 去离子水 51 克 0172 第二步, 核壳乳液的制备 : 0173 将壳层所用的功。

44、能单体 ( 本例中采用丁二醇二丙烯酸酯、 双丙酮丙烯酰胺 )、 其它 乙烯基单体 ( 本例中采用丙烯酸丁酯、 丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸甲酯、 丙烯酸 ), 以及乳化剂 ( 本例中采用烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 )、 引发剂 ( 本例中采用过硫酸铵 )、 去离子 水制成的壳预乳化液滴入上述种子核乳液进行乳液聚合, 反应温度 70 -90, 滴加用时 说 明 书 CN 101348541 B9/9 页 13 2-4 小时。滴完后保温 2-3 小时至反应完全, 降温用氨水调 PH 7-8, 加入己二酸二酰肼的 水溶液, 搅拌均匀后过滤出料。即制得本发明所述的塑料油墨用自交联丙烯酸酯组合物乳 液,。

45、 其反应物各组分重量如下 : 0174 丙烯酸丁酯 30 克 0175 丙烯酸乙酯 13 克 0176 甲基丙烯酸甲酯 48.5 克 0177 丙烯酸 3.2 克 0178 丁二醇二丙烯酸酯 0.7 克 0179 双丙酮丙烯酰胺 6.3 克 0180 过硫酸铵 0.72 克 0181 烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵 (58 ) 2.34 克 0182 去离子水 51 克 0183 己二酸二酰肼 2.5 克 0184 去离子水 10 克 0185 得乳液固含量 432, 玻璃化温度 Tg1 -15.3, 玻璃化温度 Tg2 20.7, PH 8, 粘度 50mpas。乳液对聚丙烯膜有好的附着力。 0186 上述实施方案只是例举了本发明的典型实施例, 只能认为是对本发明的说明而不 是限制本发明, 本领域的技术人员可以在说明书的提示下做相应的变化和改进, 但应认为 是在本发明权利要求书保护范围内。 说 明 书 。

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