一种水性丙烯酸乳液及其制备方法和应用 技术领域 本发明涉及一种丙烯酸乳液, 尤其是涉及一种用于水性油墨或用于水性印刷罩光 油主体基料的水性丙烯酸乳液及其制造方法和应用。
背景技术 随着人们环保意识的增强, 水性类产品也越来越受到人们的欢迎, 使用面也越来 越广。水性印刷油墨及水性罩光油由于其优异的安全环保性能也日渐受到人们的青睐, 但 目前国内生产的水性丙烯酸乳液因产品质量不够稳定, 在颜料色浆研磨过程中, 容易破乳、 结渣, 且具有色浆润湿分散性差等缺点 ; 而其作为水性印刷罩光油的主体基料会导致水性 印刷罩光油的光泽度不好, 印刷后上光的纸张易粘花等, 所以现在多数水性印刷油墨及水 性罩光油生产厂家还是依赖进口水性丙烯酸乳液。
发明内容 本发明正是为了克服上述不足, 所要解决的技术问题是提供一种产品质量稳定的 水性丙烯酸乳液。
本发明还要解决的技术问题是提供上述水性丙烯酸乳液的制造方法。
为解决上述技术问题, 本发明所采用的技术方案如下 :
一种水性丙烯酸乳液, 它的配方包括如下重量份数的组分 :
(1) 单体组分 :
甲基丙烯酸甲酯 : 10 ~ 25 份 ;
苯乙烯 : 25 ~ 40 份 ;
丙烯酸异辛酯 : 8 ~ 20 份 ;
甲基丙烯酸缩水甘油酯 : 2 ~ 10 份 ;
(2) 成膜物质 :
水溶性固体丙烯酸树脂 : 5 ~ 15 份 ;
(3) 乳化剂 :
阴离子乳化剂 : 0.5 ~ 5 份 ;
(4) 引发剂 :
过硫酸氨 : 0.2 ~ 1.2 份 ;
(5) 助剂 :
成膜助剂 : 0.5 ~ 5 份 ;
消泡剂 : 0.1 ~ 1 份 ;
(6)28%氨水 : 4 ~ 14 份 ;
(7) 去离子水 : 40 ~ 70 份 ;
其中 : (1) 单体组分中的甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、 丙烯酸异辛酯、 甲基丙烯酸缩 水甘油酯, 通过聚合形成高分子物质, 构成水性丙烯酸乳液的主体。
所述的阴离子乳化剂优选用磺基琥珀酸盐类阴离子乳化剂, 进一步优选用磺基琥 珀酸单酯钠盐, 如上海忠诚精细化工有限公司生产的 UCAN-51。
所述的成膜助剂优选用醇酯十二。
所述的消泡剂优选用含炔酮类消泡剂, 如上海忠诚精细化工有限公司生产的 WDF-68。
制备上述水性丙烯酸乳液的方法 : 其包括如下步骤 :
(1) 分散溶解 : 按配方量将 10 ~ 20 份去离子水, 水溶性固体丙烯酸树脂加入分散 缸内, 边搅拌边加入 2 ~ 6 份氨水, 完毕后分散 2 ~ 3 小时, 至水溶性固体丙烯酸树脂完全 溶解备用 ;
(2) 备料 : 将 25 ~ 35 份去离子水、 阴离子乳化剂、 2 ~ 8 份氨水、 聚丙烯酸钠按顺 序加入反应容器内, 搅拌均匀备用 ;
将甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、 丙烯酸异辛酯、 甲基丙烯酸缩水甘油酯抽入高位槽 A, 并混合均匀备用 ;
将过硫酸氨完全溶解于 5 ~ 15 份去离子水后抽入高位槽 B ;
(3) 单体反应 : 将步骤 (2) 中的反应容器升温, 当温度达到 78 ~ 82℃时加入 5%的 高位槽 A 中备用的单体混合物, 5 ~ 10 分钟后加入 20%的高位槽 B 中备用的过硫酸氨溶液, 保持温度 78 ~ 82℃反应 20 ~ 30 分钟, 在 3 ~ 4 小时内加入剩余高位槽 A 中的单体混合物 及 60%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 加入完毕后, 控制反应容器的温度为 82 ~ 86℃ ;
(4) 去除残留的单体 : 将剩余的 20%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 每 20 ~ 40 分 钟补加一次加入到反应容器中, 分三次补加完毕后, 继续保温 1 ~ 2 小时 ;
(5) 降温加助剂 : 将反应容器中的温度降至 45℃或以下, 加入步骤 (1) 中溶解的水 溶性固体丙烯酸树脂溶液、 成膜助剂、 消泡剂, 搅拌 30 ~ 60 分钟 ; #
(6) 检验 : 取样测粘度 25℃涂 4 杯为 120 ~ 200 秒, 粘度可采用水调整 ; 再测含固 量, 称样 1 ~ 2 克 120℃烘 1.5 小时, 称干膜重量, 计算含固量, 含固量应在 (46±2)%之间 为合格品 ;
(7) 过滤包装 : 将检验合格的产品用 120 或 200 目过滤袋过滤包装即可。
其中, 步骤 (6) 中含固量的计算方法为 : ( 干膜重量 / 样品原重 )×100%。
上述水性丙烯酸乳液作为主体基料在水性油墨中的应用。
上述水性丙烯酸乳液作为主体基料在水性印刷罩光油中的应用。
有益效果 : 本发明所述的水性丙烯酸乳液外观透明、 细腻、 粒径细、 润湿分散性好 ; 产品质量稳定, 在高速剪切分散机搅拌分散 24 小时不破乳、 在水性色浆研磨中不破乳, 不 起颗粒, 且对钙镁离子不敏感, 光泽度高, 同国外相类似的产品相当 ; 因体系中乳化剂的用 量很少, 所以干膜耐水性优, 且应用产品机械稳定性能好, 耐磨性、 附着力、 抗粘性优异, 印 后上光的纸张具有不易粘花等特点 ; 本产品价格低廉、 易于实现、 可大规模生产。 具体实施方式
实施例 1 :
一种水性丙烯酸乳液, 它的配方包括如下重量份数的组分 :
(1) 单体组分 :甲基丙烯酸甲酯 : 10g ; 苯乙烯 : 32g ; 丙烯酸异辛酯 : 4g ; 甲基丙烯酸缩水甘油酯 : 6g ; (2) 成膜物质 : 水溶性固体丙烯酸树脂 : 5g ; (3) 乳化剂 : UCAN-51 : 0.5g ; (4) 引发剂 : 过硫酸氨 : 1.2g ; (5) 助剂 : 醇酯十二 : 3g ; WDF-68 : 0.1g ; (6)28%氨水 : 4g ; (7) 去离子水 : 42g ;其中 : 所述甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、 丙烯酸异辛酯、 甲基丙烯酸缩水甘油酯、 UCAN-51、 过硫酸氨、 氨水、 去离子水, 通过自由基聚合后形成高分子物质, 构成水性丙烯酸 乳液的主体。
制备上述水性丙烯酸乳液的方法, 其包括如下步骤 :
(1) 分散溶解 : 将 10g 去离子水, 5g 水溶性固体丙烯酸树脂加入分散缸内, 边搅拌 边加入 2g 28%氨水, 完毕后分散 2 小时, 至水溶性固体丙烯酸树脂完全溶解备用 ;
(2) 备料 : 将 25g 去离子水、 0.5g UCAN-51、 2g 28%氨水按顺序加入反应容器内, 搅拌均匀备用 ;
将 10g 甲基丙烯酸甲酯、 32g 苯乙烯、 4g 丙烯酸异辛酯、 6g 甲基丙烯酸缩水甘油酯 抽入高位槽 A, 并混合均匀备用 ;
将 0.2g 过硫酸氨完全溶解于 7g 去离子水后抽入高位槽 B ;
(3) 单体反应 : 将步骤 (2) 中的反应容器升温, 当温度达到 80℃时加入 5%的高位 槽 A 中备用的单体混合物, 10 分钟后加入 20%的高位槽 B 中备用的过硫酸氨溶液, 保持温 度 80℃反应 20 分钟, 在 3.5 小时内加入剩余高位槽 A 中的单体混合物及 60%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 加入完毕后, 控制反应容器的温度为 86℃ ;
(4) 去除残留的单体 : 将剩余的 20%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 每 30 分钟补 加一次加入到反应容器中, 分三次补加完毕后, 继续保温 1 小时 ;
(5) 降温加助剂 : 将反应容器中的温度降至 10℃, 加入步骤 (1) 中溶解的水溶性固 体丙烯酸树脂溶液、 3g 醇酯十二、 0.1g WDF-68, 搅拌 45 分钟。 #
(6) 检验 : 取样测粘度 25℃涂 4 杯 135 秒, 测含固量, 称样 1 克 120℃烘 1.5 小时, 称干膜重量为 0.475g, 计算含固量为 47.5% ;
(7) 过滤包装 : 将检验合格的产品用 120 目过滤袋过滤包装即可。
本实施例所生产的水性丙烯酸乳液产品的技术指标如下 :
外观 : 微黄半透明乳液 ;玻璃化温度 TG : 85℃ 含固量 : 47.5% ; PH : 7.8 ; 保质期 : 12 个月 实施例 2 : 一种水性丙烯酸乳液, 它的配方包括如下重量份数的组分 : (1) 单体组分 : 甲基丙烯酸甲酯 : 18g ; 苯乙烯 : 35g ; 丙烯酸异辛酯 : 17g ; 甲基丙烯酸缩水甘油酯 : 2g ; (2) 成膜物质 : 水溶性固体丙烯酸树脂 : 10g ; (3) 乳化剂 : UCAN-51 : 5g ;(4) 引发剂 :
过硫酸氨 : 0.2g ;
(5) 助剂 :
醇酯十二 : 0.5g ;
WDF-68 : 0.5g ;
(6)28%氨水 : 9g ;
(7) 去离子水 : 70g ;
其中 : 所述甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、 丙烯酸异辛酯、 甲基丙烯酸缩水甘油酯、 UCAN-51、 过硫酸氨、 氨水、 去离子水, 通过自由基聚合后形成高分子物质, 构成水性丙烯酸 乳液的主体。
制备上述水性丙烯酸乳液的方法, 其包括如下步骤 :
(1) 分散溶解 : 将 20g 去离子水, 10g 水溶性固体丙烯酸树脂加入分散缸内, 边搅拌 边加入 4g 氨水, 完毕后分散 2.5 小时, 至水溶性固体丙烯酸树脂完全溶解备用 ;
(2) 备料 : 将 35g 去离子水、 5g UCAN-51、 5g28%氨水按顺序加入反应容器内, 搅拌 均匀备用 ;
将 18g 甲基丙烯酸甲酯、 35g 苯乙烯、 17g 丙烯酸异辛酯、 2g 甲基丙烯酸缩水甘油酯 抽入高位槽 A, 并混合均匀备用 ;
将 1.2g 过硫酸氨完全溶解于 15g 去离子水后抽入高位槽 B ;
(3) 单体反应 : 将步骤 (2) 中的反应容器升温, 当温度达到 78℃时加入 5%的高位 槽 A 中备用的单体混合物, 5 分钟后加入 20%的高位槽 B 中备用的过硫酸氨溶液, 保持温度 78℃反应 25 分钟, 在 3 小时内加入剩余高位槽 A 中的单体混合物及 60%的高位槽 B 中的过 硫酸氨溶液, 加入完毕后, 控制反应容器的温度为 82℃ ;
(4) 去除残留的单体 : 将剩余的 20%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 每 20 分钟补 加一次加入到反应容器中, 分三次补加完毕后, 继续保温 1.5 小时 ;(5) 降温加助剂 : 将反应容器中的温度降至 30℃, 加入步骤 (1) 中溶解的水溶性固 体丙烯酸树脂溶液、 0.5g 醇酯十二、 0.5g WDF-68, 搅拌 30 分钟。 #
(6) 检验 : 取样测粘度 25℃涂 4 杯, 用 1g 水调整后为 156 秒, 测含固量, 称样 2 克 120℃烘 1.5 小时, 称干膜重量为 0.924g, 含固量为 46.2% ;
(7) 过滤包装 : 将检验合格的产品用 200 目过滤袋过滤包装即可。
本实施例所生产的水性丙烯酸乳液产品的技术指标如下 :
外观 : 微黄半透明乳液 ;
玻璃化温度 TG : 20℃ ;
含固量 : 46。2% ;
PH : 8.0 ;
保质期 : 12 个月。
实施例 3 :
一种水性丙烯酸乳液, 它的配方包括如下重量份数的组分 :
(1) 单体组分 :
苯乙烯 : 30g ; 丙烯酸异辛酯 : 25g ;
甲基丙烯酸缩水甘油酯 : 6g ;
(2) 成膜物质 :
水溶性固体丙烯酸树脂 : 15g ;
(3) 乳化剂 :
UCAN-51 : 2g ;
(4) 引发剂 :
过硫酸氨 : 0.9g ;
(5) 助剂 :
醇酯十二 : 2g ;
WDF-68 : 0.3g ;
(6)28%氨水 : 14g ;
(7) 去离子水 : 58g ;
其中 : 所述甲基丙烯酸甲酯、 苯乙烯、 丙烯酸异辛酯、 甲基丙烯酸缩水甘油酯、 UCAN-51、 过硫酸氨、 氨水、 去离子水, 通过自由基聚合后形成高分子物质, 构成水性丙烯酸 乳液的主体。
制备上述水性丙烯酸乳液的方法 : 其特征在于 : 其包括如下步骤 :
(1) 分散溶解 : 将 15g 去离子水, 15g 水溶性固体丙烯酸树脂加入分散缸内, 边搅拌 边加入 6g 氨水, 完毕后分散 3 小时, 至水溶性固体丙烯酸树脂完全溶解备用 ;
(2) 备料 : 将 33g 去离子水、 3g UCAN-51、 15g 28%氨水按顺序加入反应容器内, 搅 拌均匀备用 ;
将 30g 苯乙烯、 25g 丙烯酸异辛酯、 6g 甲基丙烯酸缩水甘油酯抽入高位槽 A, 并混合 均匀备用 ;
将 0.9g 过硫酸氨完全溶解于 10g 去离子水后抽入高位槽 B ;
(3) 单体反应 : 将步骤 (2) 中的反应容器升温, 当温度达到 82℃时加入 5%的高位 槽 A 中备用的单体混合物, 8 分钟后加入 20%的高位槽 B 中备用的过硫酸氨溶液, 保持温度 82℃反应 30 分钟, 在 4 小时内加入剩余高位槽 A 中的单体混合物及 60%的高位槽 B 中的过 硫酸氨溶液, 加入完毕后, 控制反应容器的温度为 84℃ ;
(4) 去除残留的单体 : 将剩余的 20%的高位槽 B 中的过硫酸氨溶液, 每 40 分钟补 加一次加入到反应容器中, 分三次补加完毕后, 继续保温 2 小时 ;
(5) 降温加助剂 : 将反应容器中的温度降至 45℃, 加入步骤 (1) 中溶解的水溶性固 体丙烯酸树脂溶液、 2g 醇酯十二、 0.3g WDF-68, 搅拌 60 分钟 ; #
(6) 检验 : 取样测粘度 25℃涂 4 杯, 用 1.5g 水调整粘度后为 130 秒, 测含固量, 称 样 1.5 克 120℃烘 1.5 小时, 称干膜重量为 0.702, 计算含固量为 46.8% ;
(7) 过滤包装 : 将检验合格的产品用 200 目过滤袋过滤包装即可。
本实施例所生产的水性丙烯酸乳液产品的技术指标如下 :
外观 : 微黄半透明乳液 ;
玻璃化温度 TG : 0℃ ;
含固量 : 46.8%
PH : 7.6 ;
保质期 : 12 个月
实施例 4 : 将实施例 1 获得的水性丙烯酸乳液产品制备成水性色浆, 配方为 : 水性 丙烯酸乳 100g、 润湿分散剂 0.5g、 黑色水性色浆 20g、 水性消泡剂 0.6g, 将其依次加入快速 分散缸内, 高速分散 2 小时, 取样于拉白卡纸, 无颗粒, 无破乳现象产生, 颜色分布均匀细 腻, 用 200 目过滤袋过滤无颗粒。
实施例 5 : 将实施例 2 获得的水性丙烯酸乳液产品制备成水性色浆, 配方为 : 水性 丙烯酸乳 100g、 润湿分散剂 1.0g、 黑色水性色浆 30g、 水性消泡剂 1.0g, 将其依次加入快速 分散缸内, 高速分散 3 小时, 取样于拉白卡纸, 无颗粒, 无破乳现象产生, 颜色分布均匀细 腻, 用 120 目过滤袋过滤无颗粒。
实施例 6 : 将实施例 3 获得的水性丙烯酸乳液产品制备成水性色浆, 配方为 : 水性 丙烯酸乳 100g、 润湿分散剂 0.8g、 黑色水性色浆 40g、 水性消泡剂 1.2g, 将其依次加入快速 分散缸内, 高速分散 4 小时, 取样于拉白卡纸, 无颗粒, 无破乳现象产生, 颜色分布均匀细 腻, 用 200 目过滤袋过滤无颗粒。
实施例 7 : 将实施例 1 ~ 3 制得的水性丙烯酸乳液产品配制成水性印刷罩光油, 另选取两种成熟的水性丙烯酸乳液对比产品, 某公司生产的 989 型水性丙烯酸乳液 (TG = 90℃ ) 和某公司生产的 937 型水性丙烯酸乳液 (TG = 20℃ ) 分别配制成水性印刷罩光油, 其配方如下 :
罩光油 A 实施例 1 水性丙烯酸乳液 实施例 2 水性丙烯酸乳液9罩光油 B罩光油 C罩光油 D罩光油 E45g 45g101974184 A CN 101974188说明书45 45 457/8 页实施例 3 水性丙烯酸乳液 某公司生产的 989(TG = 90℃ ) 某公司生产的 937(TG = 20℃ ) 水性蜡乳液 水 水性固体丙烯酸树脂 氨水 水性消泡剂 润湿流平剂
12g 20g 10g 5g 0.2g 0.3g12g 20g 10g 5g 0.2g 0.3g12g 20g 10g 5g 0.2g 0.3g12g 20g 10g 5g 0.2g 0.3g12 20 10 5 0.2 0.3将上述制得的罩光油 A、 B、 C、 D 和 E 分别进行光泽度、 耐磨性、 附着力、 抗粘性测定, 方法如下 :
光泽度测定方法 : 在白卡纸上拉 12 微米厚湿膜, 干透后即用 60℃光度仪测定, 记 录结果 ;
耐磨性测定方法 : 在深色的卡纸上拉 12 微米的湿膜, 干透后固定在测定仪上, 将 A4 纸固定在 1KG 法码上, 来回磨擦, 直至 A4 纸掉色为测定终点, 记录测定仪上显示的次数即 为结果, 使用仪器为济南兰光机电技术有限公司的耐磨测定仪, 型号为 MCJ-01A ;
附着力测定方法 : 将上述各罩光油对印有油墨的纸张进行上光, 用胶带紧贴于纸 张上, 胶带的方向应尽量与印刷 ( 涂布 ) 方向成 45 度角, 以拇指轻压胶带排出下面气泡, 拿 住胶带没粘着的一端, 用力猛揭胶带 1 ~ 2 次 ; 评定结果分 1 ~ 5 级, 1 级最好, 5 级最差 ;
抗粘性测定方法 : 将上述各罩光油, 涂布干燥后裁成一定的尺寸, 放入恒温恒湿 2 箱, 相对湿度为 85%, 温度为 60℃的环境中, 施加 1kg/cm 的压力, 面对面压 24 小时, 观察 涂层是否粘连。
上述测试结果如下 :
罩光油 A 光泽度 耐磨性 附着力 抗粘性 80 160 1级 不发粘罩光油 B 罩光油 C 罩光油 D 75 200 1级 不发粘 78 180 1级 不发粘 60 100 2级 不发粘罩光油 E 62 80 3级 发粘由以上应用结果可以看出, 使用实施例 1 ~ 3 制备的水性丙烯酸乳液配置的罩光 油, 与对比水性丙烯酸乳液相比, 光泽度、 耐磨性、 附着力、 抗粘性更好。11