本发明涉及一种塑料包装膜水性防滑涂料及其制备方法和应用，属于防滑树脂涂料领域。
背景技术：
目前，国内外现有的防滑涂料大多是针对公共场所、家庭、花园等防止行走时滑倒而开发的一种功能性涂料，品种主要有环氧防滑涂料、聚氨酯防滑涂料等。但是该类防滑涂料的缺点是有些防滑材料对环境不友好，且成膜以后影响基材的美观，难以适用于对环保要求程度较高的卫生纸行业中，及对外观透明度要求较高的塑料包装膜上。
在卫生用品、食品等行业中包装常用到聚烯烃等透明度较高的塑料薄膜，这类包装袋具有防潮性，透湿性小的特点，而且透明度高，是卫生纸、食品等行业中使用较多的包装膜，但是该类型薄膜摩擦系数较低，运输时有滑落的风险。在自动化立体仓库技术日益成熟的今天，越来越多的企业综合考虑效率及成本等因素，开始采用自动化立体仓库。这些使用塑料薄膜包装的货品常常被堆垛数米高，如果不采用合理的处理方法就有散垛的风险，并且还会大大降低工作及运输效率。
现有技术中，cn105419198a公开了一种水性防滑胶，主要应用在纺织物上，其中组成含有填料，固化成膜后，影响在透明的塑料薄膜上的外观，且容易造成对上胶设备喷胶系统造成堵喷头的情况，因此难以确保长时间的正常使用。cn105907190a和cn105482701a中公开了的防滑涂料，它们主要组成为填料与溶剂，同样地难以推广到卫生行业中使用。
目前，在各行业中解决此问题最常用及有效的方法为在堆垛好的货物外部使用缠绕膜。缠绕膜的工作原理是借助薄膜超强的缠绕力和回缩性，将产品紧凑地、固定地捆扎成一个单元，即使在运输时产品也不会散垛，在倾斜等容易造成滑落的环境下也不会分离。缠绕膜适用于自动立体仓库的机械包装形式，由托盘旋转或膜绕托盘旋转，缠绕膜固定在支架上可上下移动。缠绕膜具有自粘性、透明度高的特点，因此在卫生纸等行业中使用缠绕膜解决塑料包装膜产品的运输问题。但是缠绕膜基本不能重复利用，因此在运输完成后造成大量的固体废物，对环境造成一定的影响，并造成总体成本的增加。在自动立体仓库的应用中，从负责堆垛的机械手运输到膜缠绕托盘的过程中，塑料包装的产品没有任何防滑的措施，这过程存在着散垛或滑落的风险。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种水性防滑涂料，这种防滑与基材附着力强、防滑效果显著、使用寿命长，特别在聚烯烃等塑料薄膜基材上具有优异的附着力；本发明的目的之二在于提供这种水性防滑涂料的制备方法；本发明的目的之三在于提供这种水性防滑涂料在卫生纸和/或食品等塑料包装膜领域中的应用，本发明提供的这种可喷涂水性防滑树脂涂料涉及塑料膜包装、有码垛需求或上立体仓库等领域中的应用，尤其适用于聚烯烃等塑料包装膜的防滑。
本发明所采取的技术方案是：
一种水性防滑涂料，是由以下质量百分比的原料组成：水性丙烯酸树脂40％～80％，乳化蜡10％～40％，功能性助剂1％～20％，其他助剂0.5％～1％；功能性助剂为附着力促进剂、润湿剂、防粘剂、成膜速度控制剂中的至少一种。
优选的，这种水性防滑涂料，是由以下质量百分比的原料组成：水性丙烯酸树脂50％～80％，乳化蜡15％～30％，功能性助剂4％～20％，其他助剂0.5％～1％。
本发明水性防滑涂料中的水性丙烯酸树脂为起防滑效果的主要成分。优选的，这种水性防滑涂料中，水性丙烯酸树脂为纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液中的至少一种。
本发明水性防滑涂料中的乳化蜡主要作用为提高涂层在塑料膜上的铺展性，降低水性丙烯酸树脂的粘性以及提高耐磨性。优选的，这种水性防滑涂料中，乳化蜡为氧化聚乙烯蜡乳液、聚丙烯蜡乳液、棕榈蜡乳液、石蜡乳液中的至少一种；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，乳化蜡为高密度氧化聚乙烯蜡乳液、聚丙烯蜡乳液、棕榈蜡乳液中的至少一种。
优选的，这种水性防滑涂料中，功能助剂各组分在涂料中的质量含量如下：附着力促进剂在涂料中的含量为1wt％～10wt％，润湿剂在涂料中的含量为0.5wt％～5wt％，防粘剂在涂料中的含量为0.5wt％～5wt％，成膜速度控制剂在涂料中的含量为0.5wt％～10wt％；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，功能助剂各组分在涂料中的质量含量如下：附着力促进剂在涂料中的含量为1wt％～10wt％，润湿剂在涂料中的含量为0.5wt％～2wt％，防粘剂在涂料中的含量为0.5wt％～3wt％，成膜速度控制剂在涂料中的含量为0.5wt％～8wt％。
本发明水性防滑涂料中的附着力促进剂作用为改善防滑涂层对塑料包装膜的附着力，提高涂层的抗剥离性。优选的，这种水性防滑涂料中，附着力促进剂为丙烯酸类树脂、硅烷中的至少一种；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，附着力促进剂为改性丙烯酸树脂、氨基改性硅氧烷、胺基硅烷中的至少一种。其中，改性丙烯酸树脂可选为水性氯化丙烯酸乳液。
本发明水性防滑涂料中的润湿剂主要作用为降低涂料的表面张力，改善其在聚烯烃薄膜上的铺展性，改善涂层在基材上收缩的现象。优选的，这种水性防滑涂料中，润湿剂为聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物中的至少一种。
本发明水性防滑涂料中的防粘剂主要作用为防止涂料作用在基材之间出现粘死的现象。优选的，这种水性防滑涂料中，防粘剂为聚二甲基硅氧烷、硅油、甲基硅油、二甲基硅油、二氧化硅中的至少一种；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，防粘剂为聚二甲基硅氧烷、硅油、甲基硅油、二甲基硅油中的至少一种。
本发明水性防滑涂料中的成膜速度控制剂主要作用为控制涂料固化速度。优选的，这种水性防滑涂料中，成膜速度控制剂为醇类、醇酯类、醇醚类、水中的至少一种；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，成膜速度控制剂为醇类、水中的至少一种；再进一步优选的，这种水性防滑涂料中，成膜速度控制剂为苯甲醇、乙醇、去离子水中的至少一种。
优选的，这种水性防滑涂料中，其他助剂为消泡剂、防腐剂、防霉剂、抗老化剂中的至少一种；进一步优选的，这种水性防滑涂料中，其他助剂为消泡剂、防腐剂中的至少一种。消泡剂可选自有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、油脂消泡剂、聚醚改性硅消泡剂中的一种或多种；防腐剂可选自异噻唑啉酮衍生物、苯并咪唑化合物、取代芳烃化合物、有机溴化合物、有机胺化合物、三嗪类化合物防腐剂中的一种或多种。
这种水性防滑涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将水性丙烯酸树脂和乳化蜡在容器中混合，搅拌均匀；
2)将功能性助剂和其他助剂继续加入到容器中，混合搅拌均匀，得到上述组成的水性防滑涂料。
优选的，这种水性防滑涂料制备方法的步骤1)中，搅拌的速率为500rpm～700rpm，搅拌的时间为10min～20min，搅拌的温度为室温。
优选的，这种水性防滑涂料制备方法的步骤2)中，搅拌的速率为500rpm～700rpm，搅拌的时间为10min～20min，搅拌的温度为室温。
这种水性防滑涂料在塑料包装膜防滑中的应用。
优选的，这种水性防滑涂料在生活用纸和/或食品塑料包装膜防滑中的应用。
优选的，应用中，水性防滑涂料在塑料包装膜防滑中的使用方法为：将本发明的水性防滑涂料直接涂覆在塑料包装膜基材上，常温固化即可。
优选的，本发明应用中所述的塑料包装膜为聚烯烃膜；进一步优选的，塑料包装膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氯乙烯膜中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
本发明的防滑涂料为水性体系，工艺简单，固化后所得涂层具有优异防滑性能，与基材粘接牢固不易剥落，透明柔软，不影响产品外观，因此可广泛应用于塑料薄膜包装产品的防滑。
与现有技术相比，本发明的优点具体如下：
1)本发明提供的这种可喷涂水性防滑涂料，其与基材附着力强、防滑效果显著、使用寿命长，特别在聚烯烃等塑料薄膜基材上具有优异的附着力。
2)本发明的水性防滑涂料使用方法方便简单，将涂料直接涂覆于基材上，自然固化即可。
3)本发明的水性防滑树脂涂料应用施工工艺简单，直接在基材表面涂覆或喷涂，常温固化后，即可得防滑涂层，且厚度低至1～2μm，摩擦系数最高达到0.90。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。
实施例1
实施例1的水性防滑涂料制备方法如下：
1)将70公斤(kg)纯丙乳液与20公斤聚乙烯乳化蜡在容器中混合，在室温环境下和600rpm(r/min)的转速下搅拌10分钟(min)。
2)将1公斤聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷润湿剂，5公斤水性氯化丙烯酸乳液，1公斤的聚二甲基硅氧烷防粘剂和2公斤乙醇加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
3)将0.5公斤消泡剂和0.5公斤防腐剂加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟，得到塑料薄膜的防滑涂料。
将实施例1得到的防滑涂料直接使用自动喷胶系统涂覆在聚乙烯薄膜上，常温固化，10秒(s)后得到1微米(μm)厚的干膜。根据gb/t4100的相关标准，测试在水平面上1公斤的重力作用下，未覆防滑胶的聚乙烯薄膜与涂覆1微米的防滑涂层的聚乙烯薄膜之间的摩擦力，测试结果摩擦系数为0.9。
将实施例1得到的防滑涂料应用于全自动码垛的立体仓库中。在聚乙烯包装膜包裹的6公斤物品上使用自动喷胶系统涂覆2克(g)防滑涂料，码垛2米(m)高，总重36公斤后，物品在5米/秒(m/s)的匀速运输下无滑落，在2.5度(°)的斜坡上作3米/秒的匀变速运动无滑落；在日平均温度为30摄氏度(℃)的环境下物品在2.5度的斜坡上静止放置30天无滑落。
实施例2
实施例2的水性防滑涂料制备方法如下：
1)将50公斤纯丙乳液与30公斤聚丙烯乳化蜡在容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
2)将1公斤聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷润湿剂，10公斤水性氯化丙烯酸乳液，2公斤的硅油和6公斤苯甲醇加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
3)将0.5公斤消泡剂和0.5公斤防腐剂加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟，得到塑料薄膜的防滑涂料。
将实施例2得到的防滑涂料直接使用自动喷胶系统涂覆在聚丙烯薄膜上，常温固化，10秒后得到1微米厚的干膜。根据gb/t4100的相关标准，测试在1公斤的重力作用下，未覆防滑胶的聚丙烯薄膜与涂覆1微米的防滑涂层的聚丙烯薄膜之间的摩擦力，测试结果摩擦系数为0.81。
将实施例2得到的防滑涂料应用于全自动码垛的立体仓库中。在聚丙烯包装膜包裹的6公斤物品上使用自动喷胶系统涂覆2克防滑涂料，码垛2米高，总重36公斤后，物品在5米/秒的匀速运输下无滑落，在2.5度的斜坡上作3米/秒的匀变速运动无滑落；在日平均温度为5摄氏度的环境下物品在2.5度的斜坡上静止放置30天无滑落。
实施例3
实施例3的水性防滑涂料制备方法如下：
1)将80公斤醋丙乳液与15公斤聚乙烯乳化蜡在容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
2)将1公斤聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷润湿剂与1公斤氨基改性硅氧烷和1公斤的二甲基硅油和1公斤乙醇加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
3)将0.5公斤消泡剂和0.5公斤防腐剂加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟，得到塑料薄膜的防滑涂料。
将实施例3得到的防滑涂料直接使用自动喷胶系统涂覆在聚氯乙烯薄膜上，常温固化，10秒后得到1微米厚的干膜。根据gb/t4100的相关标准，测试在1公斤的重力作用下，未覆防滑胶的聚氯乙烯薄膜与涂覆1微米的防滑涂层的聚氯乙烯薄膜之间的摩擦力，测试结果摩擦系数为0.82。
将实施例3得到的防滑涂料应用于全自动码垛的立体仓库中。在聚氯乙烯包装膜包裹的6公斤物品上使用自动喷胶系统涂覆2克防滑涂料，码垛2米高，总重36公斤后，物品在5米/秒的匀速运输下无滑落，在2.5度的斜坡上作3米/秒的匀变速运动无滑落；在日平均温度为30摄氏度的环境下物品在2.5度的斜坡上静止放置30天无滑落。
实施例4
实施例4的水性防滑涂料制备方法如下：
1)将50公斤纯丙乳液与30公斤聚丙烯乳化蜡在容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
2)将1公斤聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷润湿剂与9公斤水性氯化丙烯酸乳液和2公斤的聚二甲基硅氧烷和7公斤去离子水加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟。
3)将0.5公斤消泡剂和0.5公斤防腐剂加入容器中混合，在室温环境下和600rpm的转速下搅拌10分钟，得到塑料薄膜的防滑涂料。
将实施例4得到的防滑涂料直接使用自动喷胶系统涂覆在聚乙烯薄膜上，常温固化，10秒后得到1微米厚的干膜。根据gb/t4100的相关标准，测试在1公斤的重力作用下，未覆防滑胶的聚乙烯薄膜与涂覆1微米的防滑涂层的聚乙烯薄膜之间的摩擦力，测试结果摩擦系数为0.87。
将实施例4得到的防滑涂料应用于全自动码垛的立体仓库中。在聚乙烯包装膜包裹的6公斤物品上使用自动喷胶系统涂覆2克防滑涂料，码垛2米高，总重36公斤后，物品在5米/秒的匀速运输下无滑落，在2.5度的斜坡上作3米/秒的匀变速运动无滑落；在日平均温度为38摄氏度的环境下物品在2.5度的斜坡上静止放置30天无滑落。
性能测试
对实施例1～4制备得到的防滑涂料进行附着力及防滑性能测定，其中，防滑性能测试按照gb/t4100进行，附着力测试按照gb/t9286进行，结果见表1。
根据有关防滑材料的法律规定，如美国《美国公民意外伤残法案》规定公共场所的安全摩擦系数必须在0.6以上，斜坡达到0.8以上。中国环境保护行业标准hj/t297-2006要求防滑材料的静摩擦系数(干法)不小于0.5。澳大利亚和新西兰也规定防滑材料安全动摩擦系数须大于0.4。本发明所得的防滑涂层是一种不含有毒物质的绿色材料，如表1所示，塑料膜防滑涂层的摩擦系数均达0.70以上，最高达到0.90，同时塑料膜防滑涂层与塑料膜的附着力相对较好(附着力级别≤1级)。
表1水性防滑树脂涂层的性能指标
本发明选用具有富含羟基等高活性基团的弹性树脂反应，得到分子结构特殊的聚合物，增强涂料与基材的附着力，提高机械性能，保留柔软有弹性的特性且增强耐磨特性。从上述的试验结果可知：本发明的涂料为水性防滑涂料，得到的涂层厚度可低至1～2μm，摩擦系数最高达到0.90，与基材粘接优异、胶膜透明柔软、耐水耐候、使用寿命长。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。