[发明专利]水性底涂剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性涂料，尤其涉及一种水性底涂剂及其制备方法和应用。

背景技术

纸张印刷品覆膜是印后加工过程中的工序之一，其指的是印刷品印刷后与涂有粘合剂的塑料薄膜经加压粘合到一起，形成一种纸塑合一的产品。印刷品覆膜后，表面增加了一层薄而透明的塑料薄膜，印刷品表面更加平滑光亮，极大地提高了印刷品的光泽度和强度，延长了产品的使用寿命。同时，起到了防水、防污、耐磨、耐折等保护作用。覆膜后的印刷产品图文颜色更加鲜艳美观，更加富有立体质感。目前，很多画刊、书籍、包装产品都采用这种工艺。

预涂膜是通过专用设备将热熔胶或低温树脂与薄膜基材复合而成的一种无污染、粘度强的环保型覆膜材料，其可用于纸张印刷品的覆膜工艺中。BOPP薄膜作为一种薄膜基材可用于与热熔胶或低温树脂结合形成预涂膜。但是，由于未经处理的BOPP薄膜表面张力低，对于薄膜的后续印刷和粘结处理影响较大。因此，需要对BOPP薄膜进行适当的表面处理，以满足后续对其进行再加工的要求。

目前，对于BOPP薄膜的表面处理，普遍采用电晕处理技术，但电晕处理存在退化效应，持久性差。经电晕处理的BOPP薄膜在湿热环境储存一段时间后，其表面张力会下降到非处理前的状态。

针对电晕处理技术存在的缺陷，表面涂覆改性技术工艺简单、操作方便、效果显著，可以连续生产，产品附加成本低，有利于市场竞争。表面涂覆改性技术中，涂覆综合性能优异的专用树脂或涂料是涂覆改性得以实施的关键。

但是，上述专用树脂中溶剂型树脂与涂料生产过程使用大量的苯、甲苯、二甲苯等苯类高污染强致癌类溶剂，对环境与生产者带来巨大危害。因此，可通过水性化技术，制备水性树脂与涂料来克服上述问题。

水性树脂与涂料中水性聚氨酯类底涂剂成本较高，固化温度较高，且固化速度较慢，不适合BOPP预涂膜大规模的工业化生产。可选用低成本的水性羟基丙烯酸酯，其不仅固化剂速度快，而且生产成本较低，适合BOPP预涂膜工业化生产，但是水性丙烯酸酯树脂的耐热性不如水性聚氨酯树脂。

此外，水性树脂与涂料中水性乳液型丙烯酸酯虽然成本较低，但存在光泽度不高，涂膜表面缺陷多等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水性底涂剂及其制备方法和应用，以克服现有的表面涂覆改性技术中水性树脂与涂料存在的不足。

为了解决现有技术中的这些不足，本发明提供的技术方案如下：

一种水性底涂剂，其特征在于所述水性底涂剂按照如下步骤进行制备：

(1)以聚合物多元醇、二羟甲基羧酸、羟基硅油、异氰酸酯为反应原料进行聚合，形成聚氨酯预聚物，然后通过含羟基或氨基的不饱和单体进行扩链形成反应型的聚氨酯大分子；

(2)以反应型的聚氨酯大分子、基本单体、分子量调节剂为反应原料在适量的引发剂和溶剂条件下进行聚合反应，得到聚氨酯改性丙烯酸树脂；

(3)对聚氨酯改性丙烯酸树脂通过中和剂进行中和反应，得到水性聚氨酯改性丙烯酸树脂即得到所述的水性底涂剂。

所述聚合物多元醇为聚酯多元醇，所述聚酯多元醇通常是由有机二元羧酸(酸酐或酯)与多元醇(包括二元醇)缩合(或酯交换)或由内酯与多元醇聚合而成。

优选的技术方案是：所述聚合物多元醇为官能度至少为2的芳香族聚酯多元醇。

羟基硅油(Hydroxy silicone oil)为端基为羟基的线形聚二甲基硅氧烷；其分子式：HO[(CH₃)₂SiO]_nH；其中n为大于1的自然数。羟基硅油的合成方法是用八甲基环四硅氧烷(D4)在酸或碱作用下开环加水降解而成；也可用硅橡胶在高压釜同加水、碱催化降解而成。

优选的技术方案是：所述羟基硅油的分子量范围为：3000～50000。

优选的技术方案是：所述基本单体选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺的一种或者两种以上的任意组合。

优选的技术方案是：所述步骤(1)采用的聚合反应催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋的一种或者两种以上的任意组合。