一种铝箔纸用水性哑光油及其制备方法与流程

本发明属于水性油墨领域，尤其涉及c09d11/00领域，更具体的涉及一种铝箔纸用水性哑光油及其制备方法。

背景技术：

1、烟用内衬纸是衬于卷烟软盒或硬盒内层的包装纸，是一类重要的卷烟包装材料。烟用内衬纸作为卷烟的初始包装层，最主要的功能是起到保香、保润、遮光等阻隔作用。为了树立企业形象、提升品牌价值，同时也为了防伪的需要，卷烟工业企业在保证卷烟内在质量的同时，越来越注重对卷烟包装内衬铝箔纸的开发利用，纷纷在其上印刷图文，从此使卷烟铝箔纸进入图文并茂、精彩纷呈、防潮防伪功能兼有的全新发展时期。铝箔纸印刷通常采用水性光油、水性哑光油、水性色墨等进行印刷。目前市场上的铝箔纸用水性哑光油的附着性能检测多采用胶带拉的方法进行，测试结果良好，但在铝箔纸后序加工过程中处于高速旋转状态，手摸易出现附着性能不好的情况；且哑光油颜色与胶带颜色接近，很难判确定附着性能。

2、现有技术cn115322636a公开了一种水性哑光油及其制备方法和应用，水性哑光油的制备原料包括丙烯酸树脂，丙烯酸乳液，聚乙烯蜡乳液，溶剂，成膜助剂，润湿剂，消光粉，消泡粉等，产品使用后具有较好的哑光性能，防滑性能等，但是本发明人在实际研发中发现，通过常规的丙烯酸树脂和丙烯酸乳液复配，在铝箔纸上面的附着性能相对较差，并且即使附着上之后仍可能会出现哑光粉掉粉的情况，因此哑光效果较差，不适合作为烟用内衬纸使用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种铝箔纸用水性哑光油，其制备原料按照质量份数计包括：10-20份水性聚氨酯树脂，40-60份水性丙烯酸树脂，60-100份混合溶剂，0.5-1份聚乙烯蜡乳液，5-10份消光粉，0.5-1份基材润湿剂，0.5-1份消泡剂，0.5-1份流平剂，0.5-1份防沉剂，0.5-1份分散剂；所述水性哑光油在25℃下的粘度为100-200mpa.s，光泽度为1.0-5.0％，d50直径为400-800nm。

2、水性聚氨酯树脂

3、优选的，所述的水性聚氨酯树脂为水性脂肪族改性聚氨酯树脂。

4、优选的，所述的水性脂肪族改性聚氨酯树脂的固含量为30-50％，20℃下布氏粘度为240-500mpa.s，低成膜温度为30-50℃。

5、进一步优选的，所述的水性脂肪族改性聚氨酯树脂的固含量为30-45％，20℃下布氏粘度为240-400mpa.s，低成膜温度为35-45℃。作为一种可实施的案例，所述的水性脂肪族改性聚氨酯树脂的型号为三升化工pu-3961，其固含量为30-40％，20℃下布氏粘度为300mpa.s，低成膜温度为45℃。

6、铝箔纸的表面光滑具有一定的致密度，因此常规的油墨难以有效地附着在铝箔纸的表面。发明人经过研究发现，当使用固含量为30-45％，20℃下布氏粘度为240-400mpa.s，低成膜温度为35-45℃的水性脂肪族改性聚氨酯树脂制备哑光油时，油墨的稳定性好，能够长时间保存，而且流平性、附着力强，其原因在于，当固含量为30-45％，20℃下布氏粘度为240-400mpa.s时，所制得的油墨中颗粒较小，均匀度较高，颗粒之间的均匀度适中，不易发生团聚导致哑光油出现沉淀；哑光油在铝箔纸上印刷时尺寸均匀，涂膜各处的表面张力相近，流平性好。较低低成膜温度的水性脂肪族改性聚氨酯树脂的聚氨酯含量较高，能够提供较多的活性基团，可以改善哑光油在铝箔纸上的附着粘性，同时可以在一定程度上提高和水性丙烯酸树脂的交联程度，从而使哑光油在铝箔纸上干燥固化后的耐磨性能有明显的提高。同时发明人在配方调试中发现，当原料水性聚氨酯树脂的固含量低于30％时，哑光油在铝箔纸上印刷后涂膜的流平性和附着力相应下降，而水性聚氨酯树脂的固含量高于50％时，相应制备体系中的溶剂总占比减少，虽然干燥速率有明显的提高，但是哑光油流平性依然较差，成膜厚度不均匀，可能会出现消光粉脱落的现象；另外水性聚氨酯树脂的粘度对于哑光油的使用性能也会有较大的影响，本发明人发现只有当20℃下布氏粘度为240-400mpa.s时，不仅可以保证哑光油有较快的干燥速度，同时有较高的流平性能，粘度过低哑光油的稳定性较差，粘度较高则不利于哑光油在铝箔纸上的印刷，哑光油涂层厚度不均匀。

7、水性丙烯酸树脂

8、优选的，所述的水性丙烯酸树脂的固含量为40-50％，粘度为200-800cps，玻璃化转化温度为80-100℃。

9、进一步优选的，所述的水性丙烯酸树脂的固含量为42-48％，粘度为200-600cps，玻璃化转化温度为85-95℃。

10、更进一步优选的，所述的水性丙烯酸树脂固含量为44％，粘度为300-500cps，玻璃化转化温度为90℃，型号为永旭化工polyeco 7607。

11、为了降低哑光油在铝箔纸上掉粉情况，本发明人选用了特定粘度，固含量的水性聚氨酯树脂，但是实际控制掉粉的效果不理想，且哑光油涂层的耐磨性能还有提高的空间，本发明人意外的发现，当选用固含量为40-50％，粘度为200-800cps的水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯复配可以有效的改善哑光油涂层在铝箔纸上印刷后掉粉情况，还可以在一定程度上降低哑光油的动摩擦系数，本发明人推测，水性脂肪族改性聚氨酯树脂具有较长的脂肪族碳链，可以和水性丙烯酸树脂聚合交联缠绕，使线型交联结构转化为稳定的空间三维网状结构，膜层刚性增强，活性位点增多，能够更加牢固的附着在铝箔纸表面，从而使哑光油有更高的附着性能，活性位点还可以和聚乙烯蜡乳液以及消光粉之间产生分子间作用力，从而保证制备体系的微观稳定性，有效地避免消光粉掉粉的出现，保证哑光油的哑光效果。另外本发明中选择低成膜温度30-50℃的水性聚氨酯树脂和玻璃化转化温度80-100℃的复配，由于两组分的玻璃化转化温度较大，交联共聚后聚合物的粒径较低，不同的玻璃化温度的树脂可以使涂膜层的耐磨性能增加，且具有优异的抗粘连性能。同时本发明人还发现在哑光油的制备体系中，优选的水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸树脂的体积比为(10-20)：(40-60)，若水性丙烯酸乳液的含量较多，超出所述范围，会使涂膜的硬度过大，在铝箔纸弯折印刷时，很容易出现漆膜层与铝箔纸表面之间出现分离脱落，降低哑光油的保护作用。

12、消光粉

13、优选的，所述的消光粉的平均粒径为1-5μm，吸油值200-500g/100g。

14、进一步优选的，所述的消光粉的平均粒径为1-3μm，吸油值200-400g/100g。

15、作为一种可实施的案例，所述的消光粉的平均粒径为1.5μm，吸油值230g/100g，型号为日本东曹e1011。

16、本发明所述吸油值是指100g二氧化硅吸收精制亚麻仁油的质量(g)，单位为g/100g；本发明对所述吸油值的测试方法没有特别的限制，可采用本领域技术人员熟知的各种测试方法，包括但不限于hg/t 4526-2013《消光用二氧化硅》中吸油值的测试方法。

17、聚乙烯蜡乳液

18、优选的，所述的聚乙烯蜡乳液为非离子型聚乙烯蜡乳液。

19、进一步优选的，所述的非离子型聚乙烯蜡乳液的软化点为120-140℃，平均粒径为5-12μm，固含量为50-65％。

20、作为一种可实施的案例，所述的非离子型聚乙烯蜡乳液的软化点为128℃，平均粒径为12μmμm，固含量为60％，型号为翁开尔d-806。

21、本发明为了使哑光油具有较好的哑光效果，选择了平均粒径为1-5μm，吸油值200-500g/100g的消光粉，尤其是平均粒径为1.5μm，吸油值230g/100g，型号为东曹e1011的消光粉，可以得到更好的哑光效果，主要是由于二氧化硅可以对铝箔纸表面形成膜层，减弱铝箔纸强烈的金属光泽感，特定的吸油值和粒径范围能够一定程度上提高哑光油的粘度，使水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂能够在制备体系中稳定存在。非离子型聚乙烯蜡乳液的加入主要是为了提高哑光涂膜的手感和抗粘连性能，降低哑光油涂层的动摩擦系数，同时本发明人发现特定粒径非离子型聚乙烯蜡乳液可以促进水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸树脂交联产物在哑光油制备体系中的分散性，从而保证吸附在交联产物上的消光粉有更加优异的稳定性，有效避免哑光油涂层易掉粉的问题。另外本发明控制消光粉的粒径为1-5μm，若是消光粉的粒径小于1μm，虽然吸油值会进一步提高，但是大比表面积的消光粉彼此之间会出现团聚的现象，吸附在交联产物上的量相应减少，仍可能会出现掉粉的情况，导致涂膜层硬度下降。

22、混合溶剂

23、优选的，所述的混合溶剂包括乙醇、水、乙二醇、丁醚、甲醚中的两种或两种以上。

24、进一步优选的，所述的混合溶剂包括乙醇和水。

25、更进一步优选的，所述的乙醇和水的体积比为(5-8)：1。

26、为了提高哑光油的环保性能，降低污染，本发明人选择了水和乙醇混合作为制备体系中的混合溶剂，同时本发明人还发现，水和乙醇复配不仅安全环保，还可以哑光油涂层和铝箔纸之间的附着性能，有更快的挥发速率，降低残留溶剂对涂层的使用性能造成负面影响，本发明人推测：乙醇与水混合后的混合溶剂的极性较大，和水性丙烯酸树脂以及水性聚氨酯树脂的相容性均为优异，在消光粉和聚乙烯蜡乳液的作用下能够促进水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂交联产物分散均匀。另外水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂的交联聚合反应会释仿出较多的热量，本发明人选择乙醇为主的混合溶剂体系，有利于反应热量及时散出，保证反应体系的稳定性和哑光油涂膜层的流平性。

27、基材润湿剂

28、优选的，所述的基材润湿剂有机硅双生结构表面活性剂。

29、进一步优选的，所述的有机硅双生结构表面活性剂包括但不限于tego twin4100。

30、本发明所采用的基材润湿剂具有可降低铝箔纸表面张力，使油墨更加容易铺展在铝箔纸上，哑光油和铝箔纸基材贴合更加紧密，从而提升水性哑光油的附着性能。

31、消泡剂

32、优选的，所述的消泡剂为有机硅消泡剂。

33、进一步优选的，所述的有机硅消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。

34、作为一种可实施的案例，所述的聚醚改性有机硅消泡剂包括但不限于tegofoamex 1488。

35、本发明所采用的消泡剂具有可减少水性哑光油气泡的产生，提升表面印刷效果。

36、流平剂

37、优选的，所述的流平剂为有机硅流平剂。

38、进一步优选的，所述的有机硅流平剂为聚醚改性有机硅流平剂。

39、作为一种可实施的案例，所述的聚醚改性有机硅流平剂包括但不限于byk-333。

40、防沉剂

41、优选的，所述的防沉剂为改性聚酰胺蜡，作为一种可实施的案例，所述的改性聚酰胺蜡包括但不限于帝司巴隆6900-20x。

42、本发明所使用的防沉剂改性聚酰胺蜡可适用于低、中极性范围内较广的媒介物中，同时它的膨润结构有非常强的强度，因此耐热性、时间安定性较佳。由于它是完全膨润膏状物，在常温下搅拌分散即可发挥其性能，对哑光油中消光粉的防沉降和定向性的提高有极佳效果，但是改性聚酰胺蜡在高浓度乙醇溶剂，高温条件下可能会出现溶解脱落的情况，但是在水和乙醇复配体系，尤其是乙醇和水的体积比为(5-8)：1，不仅可以有效地溶解水性聚氨酯树脂和水性丙烯酸树脂等原料，而且不会由于乙醇浓度过高导致改性聚酰胺蜡溶解脱落，还可以保证哑光油有合适的挥发速率和环保性能。

43、分散剂

44、优选的，所述的分散剂为一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，包括但不限于byk-190。

45、本发明第二方面提供了一种铝箔纸用水性哑光油的制备方法，其制备步骤包括：

46、s1、取混合溶剂20-40份加入到容器中，搅拌线速度为2-3m/min，边搅拌边加入5-10份消光粉，以7-10m/min线速度搅拌30-60min，制得消光浆；

47、s2、取水性聚氨酯树脂10-20份、水性丙烯酸树脂40-60份、混合溶剂40-60份、蜡乳液0.5-1份、基材润湿剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、0.5-1份流平剂、0.5-1份防沉剂、0.5-1份分散剂，缓慢加入到消光浆中，以7-10m/min线速度搅拌30-60min，制得所述的水性哑光油。

48、有益效果

49、(一)本发明选择了固含量为30-50％，20℃下布氏粘度为240-500mpa.s的水性聚氨酯树脂，可以保证哑光油可以有效地附着在铝箔纸上面。

50、(二)本发明为避免哑光油掉粉的情况，选择了固含量为40-50％，粘度为200-800cps的水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂复配，可以有效地避免消光粉掉粉，保证哑光油膜层的哑光效果。

51、(三)本发明中选择低成膜温度30-50℃的水性聚氨酯树脂和玻璃化转化温度80-100℃的复配，由于两组分的玻璃化转化温度较大，交联共聚后聚合物粒径交底，不同的玻璃化温度的树脂可以使涂膜层的耐磨性能增加，且具有优异的抗粘连性能。

52、(四)本发明中选择特定规格的消光粉和聚乙烯蜡乳液复配，可以和水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂的交联产物共同作用保证哑光油在铝箔纸上的附着性能，且消光粉不易脱落。

53、(五)本发明中为了进一步提高体系的稳定性，选择了改性聚酰胺蜡来抑制沉淀的产生，但是改性聚酰胺蜡在高浓度乙醇中高温条件下可能会出现溶解脱落的情况，因此本发明选择水和乙醇的复配体系作为混合溶剂，尤其是乙醇和水的体积比为(5-8)：1时，改性聚酰胺蜡不会溶解脱落，还可以保证哑光油有合适的挥发速率和较低的溶剂残留，绿色环保。