一种用于pp合成纸的水性涂布液及其制备方法、应用
阅读说明：本技术 一种用于pp合成纸的水性涂布液及其制备方法、应用 (Aqueous coating liquid for PP synthetic paper and preparation method and application thereof ) 是由 黄宏存 杨丽娟 朱清梅 陈鹏 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本申请涉及印刷技术领域,本发明公开了一种用于PP合成的水性涂布液及其制备方法、应用,该水性涂布液包括以下重量份的原料：20-35份的聚氨酯树脂；15-25份的聚丙烯酸乳液；3-8份的超支化聚酰胺；10-20份的硅溶胶。10-55份的水；所述超支化聚酰胺由环状羧酸酐和二羟烷基胺经聚合反应制得,所述超支化聚酰胺分子结构存在可包裹油墨分子的空腔。采用本申请所述水性涂布液在PP合成纸表面进行处理后,可承印HP Indigo–ElectroInk等两亲性油墨,具有良好的印刷效果,利于应用。(The invention relates to the technical field of printing, and discloses an aqueous coating liquid for PP synthesis, a preparation method and an application thereof, wherein the aqueous coating liquid comprises the following raw materials in parts by weight: 20-35 parts of polyurethane resin; 15-25 parts of polyacrylic acid emulsion; 3-8 parts of hyperbranched polyamide; 10-20 parts of silica sol. 10-55 parts of water; the hyperbranched polyamide is prepared by polymerization reaction of cyclic carboxylic anhydride and dihydroxyalkylamine, and a cavity capable of wrapping ink molecules exists in the molecular structure of the hyperbranched polyamide. After the aqueous coating liquid is used for treating the surface of the PP synthetic paper, the aqueous coating liquid can be used for printing amphipathic printing ink such as HP Indigo-Electroink and the like, has a good printing effect and is beneficial to application.)
技术领域
本申请涉及印刷技术领域，特别涉及一种可以用于PP合成纸的水性涂布液及其制备方法、应用。
背景技术
合成纸是利用合成高分子材料如聚丙烯(PP)，再加入一些添加剂通过拉膜等制作而成，又称塑料纸等，主要用于高级艺术品、地图、画册、高档书刊等的印刷。合成纸是一种新型塑料材料产品，也是一种环保产品，具有比重轻、强度大、抗撕裂、印刷性好、遮光、抗紫外线、经久耐用及经济、环保等特点。合成纸本质上是塑料薄膜，所以具有纸张无法比拟的防水性能。由于合成纸的生产过程相对无污染，可以100％回收、循环使用，是现代纸张生产的一次重大改革。
随着电子信息技术的快速发展，数码产品技术得到了不断的突破，传统的照相和广告制作越来越多的采用数码喷绘技术。其中，HP Indigo数字印刷机均采用HP Indigo独一无二的液态油墨--ElectroInk，该液态油墨的实质是一种包裹了带电油墨颗粒的液态的两亲聚合物。ElectroInk包含1-2微米的微小颗粒，这些微小颗粒分布在液体载体上，可确保提供更高的分辨率、均匀的光泽、清晰的图像边缘和超薄涂层。现在的印刷基材五花八门，其中PP合成纸的应用极为广泛。由于PP合成纸同时具有塑料和纸的特征，在很多方面有着广泛的应用如高质量的印刷、包装、标签等。
但是，PP合成纸现在只能使用溶剂型油墨直接印刷(平版、凹版、凸版、胶板、丝网及柔板等)，而两亲性的油墨HP Indigo–ElectroInk等无法直接印刷在PP合成纸表面，限制了其应用。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用于PP合成纸的水性涂布液及其制备方法、应用，采用本申请所述水性涂布液在PP合成纸表面进行处理后，可承印HP Indigo–ElectroInk等两亲性油墨，具有良好的印刷效果。
本发明公开了一种用于PP合成的水性涂布液，包括以下重量份的原料：
20-35份的聚氨酯树脂；
15-25份的聚丙烯酸乳液；
3-8份的超支化聚酰胺；
10-20份的硅溶胶；
10-55份的水；
所述超支化聚酰胺由环状羧酸酐和二羟烷基胺经聚合反应制得，所述超支化聚酰胺分子结构存在可包裹油墨分子的空腔。
在本发明的优选实施例中，所述超支化聚酰胺的分子量为2700，羟值为250mgKOH/g。
在本发明的优选实施例中，所述硅溶胶的胶粒直径为15-20nm。
在本发明的优选实施例中，所述聚氨酯树脂由有机多异氰酸酯和低聚多元醇经聚合反应制得；所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；所述低聚多元醇选自分子量为800～1000的聚乙二醇、分子量为200～500的聚己二酸己二醇酯二元醇、分子量为500-1000的聚己内酯二元醇中的一种或多种。
在本发明的优选实施例中，所述水性涂布液还包括：0.5-1份的润湿剂；0.5-1份的消泡剂。
在本发明的优选实施例中，所述消泡剂为氨基硅烷或有机高碳醇脂肪酸酯复合物。
本发明实施例提供如前文所述的水性涂布液的制备方法，包括以下步骤：
按照重量配比，常温下将聚氨酯树脂、聚丙烯酸乳液和水搅拌混合，然后加入硅溶胶高速搅拌，再低速搅拌加入超支化聚酰胺，继续搅拌，最后可选地加入润湿剂和消泡剂，得到用于PP合成纸的水性涂布液。
此外，本发明实施例提供如前文所述的水性涂布液在制备PP合成纸基材中的应用。
由于PP合成纸的表面无极性且表面张力很低，本发明提供了一种可以用于PP合成纸的水性涂布液，在所述PP合成纸上进行水性涂布液处理，可适用于HP Indigo数码印刷；按照重量份计，该水性涂布液的主要原材料重量比组成如下：聚氨酯树脂20-35份、聚丙烯酸乳液15-25份、超支化聚酰胺3-8份、硅溶胶10-20份、水10-55份。在本发明涂布液中，所述超支化聚酰胺由环状羧酸酐和二羟烷基胺经聚合反应制得，该超支化聚酰胺分子结构存在空腔，可一定程度的包裹油墨分子，起到固色作用。采用本申请所述水性涂布液在PP合成纸表面进行处理后，可承印HP Indigo–ElectroInk等两亲性油墨，使打印后形成的图像更加的清晰，印刷效果较好。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种用于PP合成的水性涂布液，包括以下重量份的原料：
20-35份的聚氨酯树脂；
15-25份的聚丙烯酸乳液；
3-8份的超支化聚酰胺；
10-20份的硅溶胶；
10-55份的水；
所述超支化聚酰胺由环状羧酸酐和二羟烷基胺经聚合反应制得，所述超支化聚酰胺分子结构存在可包裹油墨分子的空腔。
本发明可在现有PP合成纸上进行适用于HP Indigo的水性涂布液处理，解决HPIndigo-ElectroInk无法直接印刷在PP合成纸表面的问题。
以100重量份计，本发明实施例所述的水性涂布液主要包括：20-35份的聚氨酯树脂和15-25份的聚丙烯酸乳液。其中，所述聚氨酯树脂由有机多异氰酸酯和低聚多元醇经聚合反应制得，粘着性、强度较好。所述有机多异氰酸酯可选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)中的一种或多种；所述低聚多元醇优选选自分子量为800～1000的聚乙二醇(PEG)、分子量为200～500的聚己二酸己二醇酯二元醇(PHA)、分子量为500-1000的聚己内酯二元醇中的一种或多种。
在本发明的具体实施例中，所述聚氨酯树脂的重量份例如为20份、30份、32份；可采用市售产品，例如帝斯曼公司的R-2203，固含为35％，PH为7.0-7.5。
并且，本发明所述的聚丙烯酸乳液优选为16-22重量份，其为乳白色粘稠液态原料，易溶于水，低毒。本发明具体实施例采用的聚丙烯酸乳液为陶氏百历摩AS2010产品，其固含量为49％、pH为8.0。
在所述的水性涂布液中，本发明加入超支化聚酰胺3-8重量份，优选加入4-7份；所述超支化聚酰胺由环状的羧酸酐和二羟烷基胺经聚合反应制得，其分子结构含有空腔，可一定程度的包裹油墨分子，起到固色作用，进而使打印后形成的图像更加的清晰。在本发明的优选实施例中，所述超支化聚酰胺的分子量为2700，羟值为250mg KOH/g，选自武汉超支化树脂科技有限公司。
本发明实施例采用10-20重量份的硅溶胶形成所述水性涂布液，其涂膜后表面形成连贯的微小凸起，大大增加了墨层与涂层的接触面积，可使印刷色泽更加鲜明；电子油墨层与涂层的附着牢度也有一定增强。同时，所述的硅溶胶也有一定的成膜特性，涂膜致密且较硬，可以提高涂层的耐刮擦性和防滑性，防止产生静电。所述硅溶胶是纳米级的二氧化硅颗粒在水中稳定存在的胶体溶液；在本发明的实施例中，所述硅溶胶的胶粒直径优选为15-20nm，更优选为17-20nm，硅溶胶重量份优选为12-18份。
在本发明的具体实施例中，所述水性涂布液还包括一定重量比的表面活性剂等原材料。作为优选，该水性涂布液包括0.5-1份润湿剂和0.5-1份消泡剂。所述的润湿剂一般有阴离子、非离子等表面活性剂类型，具体可为陶氏化学的型号OT75、X-405、X-100产品中的一种或几种，优选为X-100产品。所述消泡剂优选为氨基硅烷或有机高碳醇脂肪酸酯复合物，采用市售产品即可。此外，本发明实施例涂布液中的水通常为去离子水。
本发明实施例提供了如前文所述的用在PP合成纸上的水性涂布液的制备方法，优选包括以下步骤：
按照重量配比，常温下将聚氨酯树脂、聚丙烯酸乳液和水搅拌混合，然后加入硅溶胶高速搅拌，再低速搅拌加入超支化聚酰胺，继续搅拌，最后可选地加入润湿剂和消泡剂，得到用于PP合成纸的水性涂布液。
其中，所述高速搅拌可为700-900r/min，此转速下搅拌40-60min，使物料混合均匀。所述低速搅拌的转速可为250-350r/min，优选继续搅拌25-35min，最后加入润湿剂和消泡剂，得到上述水性涂布液，其固含量(质量含量)可为19-21％、pH值为8.0-9.0，粘度小于500毫帕秒。
此外，本发明实施例还提供了如前文所述的水性涂布液在制备PP合成纸基材中的应用。即，本发明实施例将该涂布液经过上机涂布，在现有常规的PP合成纸表面形成涂层；进行HP Indigo–ElectroInk的数字印刷后，印刷效果良好。
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
以下实施例中，所述的聚氨酯树脂为帝斯曼公司的R-2203；聚丙烯酸乳液为陶氏百历摩AS2010产品；超支化聚酯酰胺的分子量为2700，羟值为250mg KOH/g，选自武汉超支化树脂科技有限公司；所述的硅溶胶的胶粒比表面积为160m2/g，粒径为17-20nm，PH为9.0，选自诺力昂公司；所述的润湿剂为X-100产品，选自陶氏化学；所述的消泡剂为氨基硅烷。
实施例1
按照100重量份计，常温下将聚氨酯树脂20份，聚丙烯酸乳液25份和39份去离子水搅拌混合，然后加入硅溶胶10份，800r/min转速下搅拌50min，混合均匀，然后将转速调制为300r/min后加入超支化聚酯酰胺5份，继续搅拌30min，最后加入润湿剂0.5份和消泡剂0.5份，得到本发明所述涂布液。其固含量为19-21％、pH值为8.0-9.0，粘度小于500毫帕秒。
该涂布液经过上机涂布，涂层的干膜厚度为0.5克/平方米。在PP合成纸基材上，进行HP Indigo–ElectroInk的数字印刷(各实施例中数字印刷图案相同)。
测试附着力和色密度；附着力测试标准为GB/T5210-1985，测试结果为0级(附着力优异)；色密度用色差仪测试(数值结果越小，性能越好)，测试结果为0.62，色彩饱满，外观良好。
实施例2
常温下，将聚氨酯树脂35份，聚丙烯酸乳液15份和21份去离子水搅拌混合，然后加入硅溶胶20份，800r/min转速下搅拌50min，混合均匀，然后将转速调制为300r/min后加入超支化聚酯酰胺7.5份，继续搅拌30min，最后加入润湿剂0.5份和消泡剂1份，得到本发明所述涂布液。其固含量为20％、pH值为8.0，粘度小于500毫帕秒。
该涂布液经过上机涂布，涂层的干膜厚度为0.5克/平方米。在PP合成纸基材上，进行HP Indigo–ElectroInk的数字印刷。
测试附着力和色密度；附着力测试结果为0级；色密度测试结果为0.48，色彩饱满，外观良好。
比较例1
在实施例2中保持其他成分以及含量不变，但不添加硅溶胶；附着力测试标准为GB/T5210-1985，测试结果为1级，色密度测试结果为0.65。
比较例2
在实施例2中保持其他成分以及含量不变，但不添加超支化聚酰胺；附着力测试标准为GB/T5210-1985，测试结果为0级，色密度测试结果为1.0。
由以上实施例可知，本发明提供了一种用于PP合成纸的涂布液及其应用，本发明所述的涂布液组成包含分子结构存在空腔的超支化聚酰胺，可一定程度的包裹油墨分子，起到固色作用。采用本申请所述水性涂布液在PP合成纸表面进行处理后，可承印HPIndigo–ElectroInk等两亲性油墨，使打印后形成的图像更加的清晰，具有较好的印刷效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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