一种可印刷的保水性涂料、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种可印刷的保水性涂料及其制备方法。


背景技术：

2.瓦楞纸箱折痕线部位在加工、折叠、装箱及堆码时出现的面、里纸爆裂现象称为爆线。爆线不仅会严重影响纸箱品质，造成废品率急剧攀升，还会延迟交货期，使企业蒙受经济损失，是纸板的重大质量缺陷之一。尤其在每年冬季，企业因纸箱爆线而造成的客户投诉、索赔等问题更是屡见不鲜，加之近年来废纸原料质量下降，爆线问题显得尤为突出。
3.纸箱爆线的根源在于箱纸板过于干燥，从而使耐折度急剧下降。换言之，瓦楞纸板含水率低是纸板爆线的主要原因。一般含水率低于6 %时，纸材的纤维收缩，柔性下降，脆性上升，耐折性能变差，此时纸箱爆线的可能性会增加。尤其是当含水率低于5 %时，瓦楞纸板抗拉伸、抗冲击、耐破裂和耐折等性能下降较快，爆线问题表现得更加明显。
4.因此，将一种保水涂料应用于瓦楞纸箱，有助于其保持水分，解决上述爆线问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述存在的问题，本发明提供一种可印刷的保水性涂料及其制备方法，旨在提供一种保水性能优良的瓦楞包装箱用保水性涂料，改善纸箱爆线问题。
6.本发明是通过以下技术方案实现：一种可印刷的保水性涂料，由以下重量百分比的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物15~25份，羧甲基淀粉钠2~5份，聚丙烯酰胺1~5份，羧基化纤维素纳米纤维0.1~0.15份，流平剂3~4 份，消泡剂0.15~0.2份，水54~115份。
7.所述消泡剂选自水性聚二甲基硅氧烷。
8.所述流平剂选自聚醚改性硅油、改性有机聚硅氧烷化合物中的一种。
9.羧基化纤维素纳米纤维具有独特的结构与优异的性能，纤维之间彼此交错连接，表面附有羟基、羧基等亲水性官能团，对其进行化学预处理能够赋予其良好的保水功能；聚丙烯酰胺含有酰胺基，易形成氢键，使其具有良好的水溶性和很高的化学活性，是一种良性的保水剂；羧甲基淀粉钠是用羧甲基醚化的变性淀粉，其水溶液稳定且性能优良，具有粘结、增稠、保水、分散等功能。
10.从涂料的成膜性能来看，水性丙烯酸酯具有快干、透明性佳、保光保色性好等优点，而且附着力、光泽、硬度和耐候性能也较好，但其成膜性及柔韧性较差、耐水耐溶剂性差；而水性聚氨酯分子的两相结构使其具有优异的流平性及柔韧性，但在稳定性、自增稠性、固含量、保光性等方面存在不足。使用二者有机结合得到的共聚物能够综合两者的优异性能，提高材料的综合性能；同时降低成本，制备出具有较好使用价值的水性涂料。
11.本技术中丙烯酸酯-聚氨酯共聚物包含丙烯酸酯部分和聚氨酯部分，聚氨酯部分主要由二异氰酸酯和聚酯二元醇合成。
12.其中丙烯酸酯的单体来自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄基
酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯中的一种或两种；二异氰酸酯的单体来自异佛尔酮异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；聚酯二元醇的单体来自聚己内酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸丙二醇酯二元醇和聚己二酸丁二醇酯二元醇中的至少一种。
13.本发明利用具有良好保水性的羧基化纤维素纳米纤维、聚丙烯酰胺、羧甲基淀粉钠与可提供良好韧性的丙烯酸酯-聚氨酯共聚物共同合成具有保水性能的涂料，将其应用到瓦楞纸箱中去，以期得到具有良好保水性能的瓦楞纸箱，改善纸箱爆线问题。
14.本发明还提供一种根据上述技术方案所述的可印刷的保水性涂料的制备方法，步骤包括：s1将羧基化纤维素纳米纤维的水溶液、羧甲基淀粉钠的水溶液和聚丙烯酰胺的水溶液混合,然后加入丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，分散均匀,得到混合组分a；s2将水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和流平剂加入水中稀释，搅拌均匀，得到混合组分b；s3在搅拌加热的条件下，将所述混合组分b加入到所述混合组分a中，分散均匀。
15.优选地，s1步骤中，所述分散过程的参数为，分散温度为25~75 ℃，搅拌速度为2500~3500 r/min，搅拌时间为0.25 h~2 h。
16.优选地，s3步骤中，所述分散过程的参数为，分散温度为25~75 ℃，搅拌速度为2500~3500 r/min，搅拌时间为0.25 h~2 h。
17.本发明还提供一种应用上述任一方案所述的可印刷的保水性涂料的瓦楞纸箱。
18.保水瓦楞纸箱的制备，选用不同楞型的瓦楞纸板，按照丝印基台台面大小将其裁切为合适的尺寸，通过丝网印刷的方式将上述技术方案所述的可印刷的保水性涂料均匀印刷于瓦楞纸板的表面。一定温度条件下在电热鼓风干燥箱中干燥固化，成型后即得保水瓦楞纸箱。
19.优选地，其印刷参数为，丝印网版目数为80~200目，印刷量控制在2 g/m2~16 g/m2；干燥温度为50 ℃~100 ℃，干燥时间为30 s~ 30 min。
20.优选地，所述瓦楞纸箱的基材为b楞瓦楞纸板、c楞瓦楞纸板、e楞瓦楞纸板和be楞瓦楞纸板中的一种。
21.本发明利用具有良好保水性的羧基化纤维素纳米纤维、聚丙烯酰胺、羧甲基淀粉钠与可提供良好韧性的丙烯酸酯-聚氨酯共聚物共同合成具有保水性能的涂料，并通过丝网印刷的方式将其应用到瓦楞纸箱中去，以期得到具有良好保水性能的瓦楞纸箱，改善纸箱爆线问题。
22.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中所配制的各溶液均为水性体系，不会给环境及人类健康带来负面影响。
23.2、制备可印刷的保水性涂料的原材料成本低，方法简单，无需复杂设备，性能良好，有利于推广至大规模的生产中。
24.3、使用本发明的保水性涂料印刷在瓦楞纸箱上，纸箱爆线问题得到解决。
具体实施方式
25.为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及功效，将结合具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本实施的原料均采用市售原料。
27.羧基化纤维素纳米纤维，奇宏科技公司生产，cnf-c；羧甲基淀粉钠，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产，ar；聚丙烯酰胺，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产；丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，实验室自制；水性聚二甲基硅氧烷消泡剂，东莞德丰消泡剂有限公司生产，型号df2897；流平剂，佛山市千佑化工有限公司生产。
28.实施例1本实施例的可印刷的保水性涂料，由以下重量的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物15g，羧甲基淀粉钠2g，聚丙烯酰胺1g，羧基化纤维素纳米纤维0.1g，消泡剂0.15g，流平剂3g，水60g。
29.本实施例的可印刷的保水性涂料的制备方法，具体包括以下步骤：将0.1 g羧基化纤维素纳米纤维、2 g羧甲基淀粉钠、1 g聚丙烯酰胺与55 g水混合,在3000 r/min的搅拌机中分散10 min；加入15 g丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，在室温下，通过磁力搅拌器搅拌0.5 h即可得到混合组分a。
30.在电动搅拌器的作用下，将0.15 g水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和3g流平剂依次加入5g水中稀释，搅拌0.25 h即可得到混合组分b。
31.将混合组分a置于烧杯中，在40 ℃水浴加热的条件下加入混合组分b，搅拌0.5 h即可得到保水性涂料。
32.实施例2本实施例的可印刷的保水性涂料，由以下重量的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物15g，羧甲基淀粉钠2g，聚丙烯酰胺1g，羧基化纤维素纳米纤维0.1g，消泡剂0.15g，流平剂3g，水54g。
33.本实施例的可印刷的保水性涂料的制备方法，具体包括以下步骤：将0.1 g羧基化纤维素纳米纤维、2 g羧甲基淀粉钠、1 g聚丙烯酰胺与50 g水混合，在3000 r/min的搅拌机中分散20 min；加入17 g丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，通过磁力搅拌器在55 ℃加热的条件下搅拌1 h即可得到混合组分a。
34.在电动搅拌器的作用下，将0.17 g水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和3 g流平剂依次加入4g水中稀释，搅拌0.5 h即可得到混合组分b。
35.将混合组分a置于烧杯中，在50 ℃水浴加热的条件下加入混合组分b，搅拌0.5 h即可得到保水性涂料。
36.实施例3本实施例的可印刷的保水性涂料，由以下重量的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物20g，羧甲基淀粉钠5 g，聚丙烯酰胺5 g，羧基化纤维素纳米纤维0.15g，消泡剂0.2g，流平
剂4g ，水105g。
37.本实施例的可印刷的保水性涂料的制备方法，具体包括以下步骤：将0.15 g羧基化纤维素纳米纤维、5 g羧甲基淀粉钠、5 g聚丙烯酰胺与100 g水混合，在3000 r/min的搅拌机中分散35 min；加入20g丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，通过磁力搅拌器在65 ℃加热的条件下搅拌1.5 h即可得到混合组分a。
38.在电动搅拌器的作用下，将0.2 g水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和4g流平剂依次加入5g水中稀释，搅拌1.5 h即可得到混合组分b。
39.将混合组分a置于烧杯中，在60 ℃水浴加热的条件下加入混合组分b，搅拌1.5 h即可得到保水性涂料。
40.实施例4本实施例的可印刷的保水性涂料，由以下重量的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物25 g，羧甲基淀粉钠5 g，聚丙烯酰胺5 g，羧基化纤维素纳米纤维0.15g，消泡剂0.18 g，流平剂4 g，水115g。
41.本实施例的可印刷的保水性涂料的制备方法，具体包括以下步骤：将0.15 g羧基化纤维素纳米纤维、5 g羧甲基淀粉钠、5 g聚丙烯酰胺与110 g水混合，在3000 r/min的搅拌机中分散35 min；加入25 g丙烯酸酯-聚氨酯共聚物，通过磁力搅拌器在65 ℃加热的条件下搅拌1.5 h即可得到混合组分a。
42.在电动搅拌器的作用下，将0.18 g水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和4 g流平剂依次加入5g水中稀释，搅拌1.5 h即可得到混合组分b。
43.将混合组分a置于烧杯中，在60 ℃水浴加热的条件下加入混合组分b，搅拌1.5 h即可得到保水性涂料。
44.对比例1本实施例的涂料，由以下重量的成分组成：丙烯酸酯-聚氨酯共聚物15g，消泡剂0.15g，流平剂3g，水60g。
45.本实施例的涂料的制备方法，具体包括以下步骤：在3000 r/min的搅拌机作用下，将15 g丙烯酸酯-聚氨酯共聚物加入55g水中，分散10 min；在室温下，通过磁力搅拌器搅拌0.5 h即可得到混合组分a。
46.在电动搅拌器的作用下，将0.15 g水性聚二甲基硅氧烷消泡剂和3g流平剂依次加入5 g水中稀释，搅拌0.25 h即可得到混合组分b。
47.将混合组分a置于烧杯中，在40 ℃水浴加热的条件下加入混合组分b，搅拌0.5 h即可得到保水性涂料。
48.实施例5本实施例的保水瓦楞纸箱的制备方法，具体包括以下步骤：选用b楞瓦楞纸板，将其裁切为a4大小，选用120目网版通过丝网印刷的方式将实施例1制备的保水性涂料均匀印刷于b楞瓦楞纸板表面，印刷量控制在5 g/m2。在电热鼓风干燥箱中于80 ℃的条件下干燥固化3 min，成型后即得保水瓦楞纸箱。
49.实施例6本实施例的保水瓦楞纸箱的制备方法，具体包括以下步骤：选用e楞瓦楞纸板，将其裁切为a4大小，选用100目网版通过丝网印刷的方式将实
施例2制备的保水性涂料均匀印刷于e楞瓦楞纸板表面，印刷量控制在16 g/m2。在电热鼓风干燥箱中于60 ℃的条件下干燥固化20 min，成型后即得保水瓦楞纸箱。
50.实施例7本实施例的保水瓦楞纸箱的制备方法，具体包括以下步骤：选用be楞瓦楞纸板，将其裁切为a4大小，选用80目网版通过丝网印刷的方式将实施例3制备的保水性涂料均匀印刷于be楞瓦楞纸板表面，印刷量控制在2 g/m2。在电热鼓风干燥箱中于100 ℃的条件下干燥固化30 s，成型后即得保水瓦楞纸箱。
51.实施例8本实施例的保水瓦楞纸箱的制备方法，具体包括以下步骤：选用be楞瓦楞纸板，将其裁切为a4大小，选用80目网版通过丝网印刷的方式将实施例4制备的保水性涂料均匀印刷于be楞瓦楞纸板表面，印刷量控制在2 g/m2。在电热鼓风干燥箱中于100 ℃的条件下干燥固化30 s，成型后即得保水瓦楞纸箱。
52.对比例2本实施例的瓦楞纸箱的制备方法，具体包括以下步骤：选用b楞瓦楞纸板，将其裁切为a4大小，选用120目网版通过丝网印刷的方式将对比例1制备的涂料均匀印刷于b楞瓦楞纸板表面，印刷量控制在5 g/m2。在电热鼓风干燥箱中于80 ℃的条件下干燥固化3 min，成型后即得印刷后的瓦楞纸箱。
53.将实施例1-4和对比例1的涂料进行测试，按照重量分析法测试保水性能；测试涂料的保水值：将实施例1-4和对比例1的涂料，将涂料注入涂料保水度仪的测试槽中，同时通过滤膜使涂料和吸水纸分开，然后施加1.8bar的压力于测试槽上，并保持设定的时间，最后通过称量吸水纸测试前后的质量差即可得到涂料的保水值。所得结果如下表1。
54.将实施例5-8和对比例2的瓦楞纸箱进行测试，按照标准gb/t 457-2008测试耐折性能，按照标准gb/t 462-2008测试纸箱含水率；所得结果如下表2。
55.表1不同实施例或对比例的涂料的性能通过上述测试可知，与对比例1相比，本实施例1-4的保水涂料具有优良的保水性，原因在于羧基化纤维素纳米纤维、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酰胺的添加赋予保水涂料优异的保水性能。
56.表2不同实施例或对比例的瓦楞纸箱的性能通过上述测试可知，与对比例2相比，本实施例5-8的保水瓦楞纸箱具有优良的保
水性，瓦楞纸箱含水量都在8%以上，其耐折次数显著增加，解决了瓦楞纸箱爆线的问题。
57.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。