用於bopp薄膜的水性亞光抗劃痕塗料及其製備方法
2023-04-26 13:46:46
專利名稱：用於bopp薄膜的水性亞光抗劃痕塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及塗料製備領域，具體涉及一種用於BOPP薄膜的水性亞光抗劃痕塗料及其製備方法。
背景技術：
BOPP薄膜是一種非常重要的軟包裝材料，具有無色、無嗅、無味、無毒、高拉伸強度、強韌性和良好的透明性，塗膠後覆在包裝材料上能起到很好的防水、防撕裂等保護作用，特別是亞光的BOPP薄膜，覆在包裝材料上能給人一種樸實的厚重感，色彩豐富而不張狂，非常受消費者喜愛。但是，使用亞光BOPP薄膜包覆的包裝材料在運輸和正常使用過程中常常因為與硬物體接觸，在外力作用下產生劃傷或/和劃痕，影響包裝材料的美觀。所謂的「劃痕」和「劃傷」在這裡是指由機械或外力磨損所產生的物理變形。「耐劃痕性」是指材料耐受由較小機械應力或摩擦力所引起的外觀劣化的能力的量度。「抗劃傷」是材料耐受能夠導致更明顯的、更深的或更寬的溝槽的更嚴重損壞的能力，兩者的受損程度有較大區別，並且兩者在現有技術領域中被認為是不同的。
發明內容
為克服現有的BOPP薄膜表面抗劃傷能力差的缺陷，本發明的目的是提供一種用於BOPP薄膜的水性亞光抗劃痕塗料。本發明提供的用於BOPP薄膜的水性亞光抗劃痕塗料，按重量份由以下成分組成 水性聚氨酯乳液60 90份；消光粉3 10份；抗劃傷粉3 10份；交聯固化劑10 15份；成膜助劑1 5份；消泡劑0. I O. 5份；潤溼劑O. 05 O. I份。本發明所述的抗劃痕塗料優選按重量份由以下成分組成水性聚氨酯乳液65 80份；消光粉3 10份；抗劃傷粉3 10份；交聯固化劑10 12份；成膜助劑1 2 份；消泡劑0. 2 O. 3份；潤溼劑O. 05 O. I份。進一步優選地，按重量份由以下成分組成水性聚氨酯乳液78. 75份；消光粉5 份；抗劃傷粉5份；交聯固化劑10份；成膜助劑1份；消泡劑0. 2份；潤溼劑O. 05份。所述抗劃傷粉為有機矽樹脂，其平均粒徑為I. 5 3 μ m。所述有機矽樹脂具有極好的抗水性、熱穩定性和滑爽性、以及低內聚性、粒徑分布窄，比重低，與無機粉末相比同有機聚合物具有更高的兼容性。本發明使用的有機矽樹脂在水性聚氨酯乳液中易分散，使成膜後具有較硬的表面，從而起到抵抗外力的作用，使塗層具有抗劃痕的能力。所述有機矽樹脂優選為聚矽氧烷交聯球形微粉。上述任一項技術方案中，所述的水性聚氨酯乳液、消光粉、交聯固化劑、成膜助劑、 消泡劑、潤溼劑等，均可採用本領域常見的塗料添加劑。本發明所使用的水性聚氨酯乳液是塗料的主要成膜物質，要求具有較高的羧基含量，對BOPP薄膜有一定的潤溼能力，便於在BOPP薄膜上鋪展及後續的交聯固化反應。
優選地，所述水性聚氨酯乳液為脂肪族水性聚氨酯乳液；進一步優選固含量為 30±1%，ρΗ值為6 9。所述脂肪族水性聚氨酯乳液的成膜鉛筆硬度為I 2H，具有很好的透明性和機械性能。所述的消光粉為二氧化矽，其平均粒徑為5 15 μ m ;進一步優選二氧化矽含量為 98 100%，吸油量為250 300g/100g，消光效果好。本發明所使用的消光粉是氣相法生產的納米二氧化矽，成膜過程中浮在塗層表面，形成一種微觀上凹凸不平的平面，產生漫反射，起到消光作用，同時降低塗層表面的摩擦係數。所述成膜助劑為N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、乙二醇、二乙二醇單丁醚中的一種或多種。本發明的成膜助劑能夠改善乳液的成膜性能，幫助成膜，成膜後成膜助劑揮發，不會影響塗膜的性能。所述潤溼劑為乙醇、異丙醇、改性或未改性聚矽氧烷中的一種或多種，優選聚醚改性的聚矽氧烷。本發明的潤溼劑能夠降低固體物料的表面張力，使水能鋪展在固體物料表面上，提高固體物料在水性體系中的分散能力。所述消泡劑為聚二甲基矽氧烷、乙醇、聚氧丙烯甘油醚中的一種或多種。本發明的消泡劑能夠消除因高速攪拌形成的小氣泡，保證在施用過程中不會因為氣泡影響塗層的表面外觀。所述交聯固化劑為多官能氮丙啶交聯劑、HDI三聚體或HDI-IPDI複合三聚體。本發明使用的交聯固化劑於聚氨酯水性乳液中對其耐水、耐化學品、耐高溫及在特殊底材上的附著力都有明顯改善。本發明還提供了所述水性亞光抗劃痕塗料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(I)在350 500r/min轉速的攪拌下將水性聚氨酯乳液、成膜助劑、潤溼劑和消泡劑混合5 IOmin ；(2)在步驟(I)所得的混合體系中加入消光粉和抗劃傷粉，將轉速調至1500 2000r/min,攬拌 15 20min ；(3)最後將交聯固化劑加入至步驟(2)所得的混合體系中，將轉速調至350 500r/min,攬拌5 8min即得。本發明的製備方法採用低速-高速-低速的攪拌方式，在加入消光粉和抗劃傷粉時採用高速攪拌，可以將粉狀聚集體打碎還原到原料本身的微米級，以提高消光粉和抗劃傷粉的分散均一性，從而提高消光粉的消光效率。採用本發明提供的抗劃痕塗料塗覆在BOPP薄膜表面後能夠在保證BOPP薄膜光澤度和光滑度不變的前提下，大大提高BOPP薄膜的表面硬度，其鉛筆硬度可達到2H，從而達到提高BOPP薄膜抗劃痕的目的。同時該塗料對提高薄膜表面的表面張力也能夠起到非常顯著的作用，使薄膜的表面張力達到44達因，不需要電暈等前處理即可以在薄膜表面實施再印刷或UV上光等操作。本發明技術方案的有益效果主要體現在(I)本發明的抗劃痕塗料應用於BOPP薄膜上具有很好的附著力，即使在紙管上收卷也不會發生龜裂、脫落現象，能夠實現連續地生產。
(2)本發明的抗劃痕塗料應用於BOPP薄膜上能夠賦予BOPP薄膜良好的抵抗劃痕的能力，在正常的運輸和使用、搬運過程中，不會在外力作用下產生劃痕，並且不影響亞光 BOPP薄膜的光澤度和表面爽滑度。(3)本發明提供的水性亞光抗劃痕塗料使用水作為溶劑，符合國家的環保要求，製備方法簡便、製備條件溫和，在製備過程中無汙染、無氣味，對操作員工的身體健康危害很小。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。實施例I將78. 75份脂肪族水性聚氨酯乳液(PU-116)、1份N-甲基吡咯烷酮、O. 2份聚二甲基娃氧燒、O. 05份乙醇放入高速攪拌機中，在420r/min的速度下攪拌5min。向上述得到的混合體系中添加5份納米二氧化矽消光粉和5份抗劃傷粉聚矽氧烷交聯球形微粉(SILISPHERE SQ-2)，其中，納米二氧化矽的平均粒徑為10微米，二氧化矽含量為99%，吸油量為290g/100g。調整攪拌速度至1800r/min，高速攪拌15min。最後添加10份多官能度氮丙啶交聯劑，其中，多官能氮丙啶交聯劑為黃色清澈液體，25°C時的粘度約為200mPa. s,固含量為99%。調整攪拌速度為400r/min，攪拌時間為 7min，攪拌均勻後裝罐即得。實施例2將82. 2份脂肪族水性聚氨酯乳液(INC0REZ W2400)、I. 2份二乙二醇單丁醚、O. 4 份乙醇、O. 2份BYK-345放入高速攪拌機中，在350r/min的速度下攪拌5min。向上述得到的混合體系中添加3份納米二氧化矽消光粉和3份抗劃傷粉聚矽氧烷交聯球形微粉(SILISPHERE SQ-2)。其中，納米二氧化矽的平均粒徑為6微米，二氧化矽含量為98%，吸油量為280g/100g。調整攪拌速度至2000r/min，高速攪拌15min。最後添加10份HDI三聚體(XM501)，調整攪拌速度為500r/min，攪拌時間為5min， 攪拌均勻後裝罐即得。實施例3將65. 6份脂肪族水性聚氨酯乳液(U8001)、I. 3份十二醇酯、O. 3份聚氧丙烯甘油醚、O. I份BYK-346放入高速攪拌機中，在500r/min的速度下攪拌8min。向上述得到的混合體系中添加10份納米二氧化矽消光粉和10份抗劃傷粉聚矽氧烷交聯球形微粉(SILISPHERE SQ-2)，其中，納米二氧化矽的平均粒徑為15微米，二氧化矽含量為99. 5%，吸油量為300g/100g。調整攪拌速度至1500r/min，高速攪拌20min。最後添加12份HDI-IPDI複合三聚體(XD803)，調整攪拌速度為420r/min，攪拌時間為8min，攪拌均勻後裝罐即得。表I實施例1-3塗料的技術性能指標
權利要求
1.一種用於BOPP薄膜的水性亞光抗劃痕塗料，其特徵在於，按重量份由以下成分組成水性聚氨酯乳液60 90份；消光粉3 10份；抗劃傷粉3 10份；交聯固化劑 10 15份；成膜助劑1 5份；消泡劑0. I O. 5份；潤溼劑O. 05 O. I份。
2.根據權利要求I所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，按重量份由以下成分組成水性聚氨酯乳液65 80份；消光粉3 10份；抗劃傷粉3 10份；交聯固化劑10 12份； 成膜助劑1 2份；消泡劑0. 2 O. 3份；潤溼劑O. 05 O. I份；優選按重量份由以下成分組成水性聚氨酯乳液78. 75份；消光粉5份；抗劃傷粉5 份；交聯固化劑10份；成膜助劑1份；消泡劑0. 2份；潤溼劑O. 05份。
3.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述抗劃傷粉為有機矽樹脂， 其平均粒徑為I. 5 3μπι。
4.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述水性聚氨酯乳液為脂肪族水性聚氨酯乳液。
5.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述的消光粉為二氧化矽，其平均粒徑為5 15 μ m。
6.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述成膜助劑為N-甲基吡咯烷酮、十二醇酯、乙二醇、二乙二醇單丁醚中的一種或多種。
7.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述潤溼劑為乙醇、異丙醇、改性或未改性的聚矽氧烷中的一種或多種。
8.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述消泡劑為聚二甲基矽氧烷、乙醇、聚氧丙烯甘油醚中的一種或多種。
9.根據權利要求I或2所述的抗劃痕塗料，其特徵在於，所述交聯固化劑為多官能氮丙啶交聯劑、HDI三聚體或HDI-IPDI複合三聚體。
10.權利要求1-9任一項所述抗劃痕塗料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)在350 500r/min轉速的攪拌下將水性聚氨酯乳液、成膜助劑、潤溼劑和消泡劑混合 5 IOmin ；(2)在步驟(I)所得的混合體系中加入消光粉和抗劃傷粉，將轉速調至1500 2000r/ min,攬拌 15 20min ；(3)最後將交聯固化劑加入至步驟(2)所得的混合體系中，將轉速調至350 500r/ min，攬拌5 8min即得。
全文摘要
本發明涉及一種用於BOPP薄膜的水性亞光抗劃痕塗料，按重量由水性聚氨酯乳液、消光粉、抗劃傷粉、交聯固化劑、成膜助劑、消泡劑及潤溼劑組成。本發明還涉及了所述水性亞光抗劃痕塗料的製備方法。採用本發明提供的抗劃痕塗料塗覆在BOPP薄膜表面後能夠在保證BOPP薄膜光澤度和光滑度不變的前提下，大大提高BOPP薄膜的表面硬度，從而達到提高BOPP薄膜抗劃痕的能力。同時對提高薄膜表面的表面張力也能夠起到非常顯著的作用。
文檔編號C09D175/04GK102604523SQ20121007465
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者鍾玉 申請人:北京康得新複合材料股份有限公司