纸张保护涂料用硅丙乳液的制备及其性能研究_贾恒.pdf
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1、摘要:本文通过种子乳液聚合的方法,以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸异辛酯(2-EHA)、丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,以甲基丙烯酸(MMA)和乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)为功能单体,制备了应用于卡纸涂布的硅丙乳液。结果表明,当乳化剂、有机硅单体(A-171)和MAA用量分别占单体总质量为2%、3%和2%,乳液Tg为5 C时,所制备的硅丙乳液使涂布后的卡纸具有良好的耐折性、防爆性、抗回黏性、耐水性以及良好的附着力,在纸张保护涂料上具有很好的发展前景。关键词:乳液聚合;纸张涂料;硅丙乳液;抗爆性;耐折性中图分类号:TQ630.1文献标志码:A文章编号:2096-854X(2022)060
2、060-04Preparation and Properties of Silicone-acrylic Emulsion forPaper Protective CoatingsJia Heng1,Cao Jinsong1,Qiao Yongluo1,*,Fu Changqing1,*,Shen Liang1,2(1.Department of Coatings and Polymers,School of Chemistry and Chemical Engineering,Jiangxi Normal University of Science and Technology,Nancha
3、ng 330013,Jiangxi,P.R.China;2.Jiangxi Waterborne Coatings Engineering Laboratory,Nanchang 330013,Jiangxi,P.R.China)Abstract:In this paper,through the method of seed emulsion polymerization,by using methyl methacrylate(MAA),isooctyl methacrylate(2-EHA)and butyl acrylate(BA)as the main monomers,while
4、methacrylic acid(MAA)and ethylene trimethoxysilane(A-171)as the functional monomers,a silicone-acrylic emulsion for cardboard coatingwas prepared.The results showed that when the amount of emulsifier,silicone monomer(A-171)and MAA accounted for2%,3%and 2%of the total monomer mass,and the Tg of the e
5、mulsion was 5 C,the prepared silicone-acrylicemulsion made the coated cardboard had good folding resistance,explosion-proof resistance,anti-stickiness,waterresistance and good adhesion,and thus has a good development prospect in paper protective coatings.Key words:Emulsion polymerization;paper coati
6、ng;silicone acrylic emulsion;knock resistance;folding resistance纸张保护涂料用硅丙乳液的制备及其性能研究贾恒1,曹劲松1,乔永洛1,*,付长清1,*,申亮1,2(1.江西科技师范大学化学化工学院涂料与高分子系,江西 南昌330013;2.江西省水性涂料工程实验室,江西 南昌330013)【水性涂料】收稿日期:2022-05-26最终修回日期:2022-08-31接受日期:2022-08-31基金项目:国家自然科学基金(21905121、51963010)作者简介:贾恒,男,在读硕士研究生,研究方向:乳液合成和水性涂料的开发;曹劲松
7、,男,在读硕士研究生,研究方向:乳液合成和水性涂料的开发;*乔永洛(第一通讯作者),男,硕士,副教授,研究方向:水性树脂和水性涂料,Email:;*付长清(第二通讯作者),女,副教授,博士,研究方向:涂料用树脂的开发,Email:;申亮,男,博士,教授,研究方向:水性树脂和水性涂料。江西科技师范大学学报Journal of Jiangxi Science&Technology Normal University第6期Issue 62022年12月Dec.20221前言由双向拉伸聚丙烯(BOPP)覆膜的硬质卡纸材料具有质轻、透明、防水、耐折、抗回粘性好、机械强度高等特点1,被广泛应用于食品、饮料
8、、香烟、服装、医药、化工等行业的包装2,3,是近年来发展很快2022年的一种包装材料。但随着国家环保要求越来越严格,尤其是“限塑令”的出台,减少生活中不降解塑料的使用或寻找替代塑料品成为减轻环境压力的重要途径。因此,如图1所示,在卡纸上不用BOPP覆膜,而采用水性涂料涂布做保护层来解决卡纸的附着力、抗爆、耐折和防水性能成为目前行业研究的热点4,5。本文拟采用种子乳液聚合工艺,引入有机硅交联体系,制备出一种性能优异的硅丙乳液,后用其直接涂布在纸张表面,以达到包装纸张所要求的耐水、抗折、抗爆、抗回粘等性能,用于替代纸张的BOPP覆膜工艺,从而达到“限塑令”的要求,实现卡纸包装的绿色可持续发展。图1
9、卡纸保护层的涂布工艺2实验部分2.1实验主要材料甲基丙烯酸甲酯(MAA)、甲基丙烯酸异辛酯(2-EHA)、丙烯酸丁酯(BA):工业级,济南铭威化工有限公司;甲基丙烯酸(MAA):工业级,南通市埃创德进出口有限公司;过硫酸铵(APS):工业级,广州市银环化工有限公司;碳酸氢钠(NaHCO3):分析纯,天津市大茂化学试剂厂;乙烯基三甲氧基硅烷(A-171):化学纯,安徽硅宝有机硅新材料有限公司;反应型乳化剂(NRS-10):分析纯,上海忠诚精细化工有限公司;成膜助剂(DPNB):广州恒滔贸易有限公司;消泡剂(BYK-024):上海广百新材料有限公司;去离子水:实验室自制。2.2实验仪器JFS-55
10、0高速分散机,东莞市万江广美精密仪器行;HH-S水浴锅,巩义市予华仪器有限责任公司;EURO-STD搅拌机,德国IKA公司;JJ1000电子天平,常熟市双杰测试仪器厂;BI100蠕动泵,保定兰格恒流泵有限责任公司;DHG-9123A烘箱:上海精宏实验设备有限公司;中山白印刷用卡纸,广州日昇纸制品有限公司;3M胶带,广州伟一胶粘制品有限公司;10号线棒涂布器,佛山南北潮电子商务有限公司。2.3硅丙乳液的制备本实验采用半连续种子预乳化工艺制备硅丙乳液:在室温下,将部分乳化剂和去离子水加入到1000 mL四颈烧瓶中并置于水浴锅中,在搅拌状态下升温加热,用作釜底;在另一个1000 mL四颈烧瓶中,将剩
11、余乳化剂和去离子水用高速分散机分散均匀,随后加入试验所需单体(MMA、2-EHA、BA、MAA、A-171),作为预乳化液;待釜底温度到达50 C时,称取3%预乳化液作为种子加到釜底中,并加入少量含有引发剂的水溶液;继续升温至86 C,待釜底变蓝时保温0.5 h,后将剩余的预乳化液和引发剂溶液通过蠕动泵匀速滴加到釜底中,4 h滴完,保温1 h后降温75 C滴加后引发剂,1 h滴完后降温至室温;中和pH=8,过滤出料。2.4纸张保护涂料的制备及涂布1、取出部分所制备的硅丙乳液,在搅拌状态下加入少量消泡剂、成膜助剂,分散5-10 min,静置30 min后备用;2、在印有胶印墨涂层的卡纸上用调刀取
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