改善水性光油防水性的研究

杜曉萌,鄧開(kāi)發(fā),鄧文駿 (上海理工大學(xué),上海200093)


 摘要:目的為了改善水性光油的防水性。方法通過(guò)乳液混拼技術(shù)將軟硬乳液混合,并以機(jī)械共混的方法將蠟乳液、水溶性樹(shù)脂溶液加入到混拼乳液中。結(jié)果軟硬乳液的質(zhì)量比為8頤2時(shí),涂膜的表面吸水量最小,當(dāng)混拼乳液中加入蠟乳液和水溶性樹(shù)脂溶液時(shí),涂膜的表面吸水量都會(huì)降低。結(jié)論軟硬乳液混拼可以有效提高水性光油的防水性,加入蠟乳液和水溶性樹(shù)脂溶液也可以提高水性光油的防水性。 

關(guān)鍵詞:水性光油;防水性;混拼;蠟乳液;水溶性樹(shù)脂
中圖分類(lèi)號(hào):TB484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-3563(2014)01-0061-03


水性光油以成本低廉、環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、香煙等包裝行業(yè)[1—3],其中,防水性是衡量光油質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。相比于溶劑型光油的防水性,水性光油的防水性仍存在一定差距,現(xiàn)在的研究方向?yàn)槿绾翁岣咚怨庥偷姆浪?。筆者通過(guò)乳液混拼、添加水溶性樹(shù)脂溶液以及蠟乳液等來(lái)提高水性光油的防水性。乳液混拼是指將 2種或2種以上具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的乳液進(jìn)行混合 [4—5] 。軟乳液保證低溫成膜,硬乳液賦予涂 膜硬度和抗粘連性等[6]。蠟乳液能夠在涂膜表面形成蠟保護(hù)層,不利于水分粘附。水溶性樹(shù)脂溶液能夠填充乳液之間的空隙,提高涂膜致密性[7]。

1實(shí)驗(yàn) 

1.1原料

實(shí)驗(yàn)材料:EZ-120(軟乳液),LQ-661(硬乳液), 8460溶液(水溶性樹(shù)脂溶液),MD-2000(蠟乳液)。

1.2設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備:超聲波振蕩器;紙張表面吸收質(zhì)量測(cè)定儀;SK1200H-J超聲波清洗器,上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司;AL104電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3光油制備及涂布 室溫下,向燒杯中分別加入不同質(zhì)量比的軟乳液和硬乳液,利用機(jī)械共混以及超聲波進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛⒊浞謹(jǐn)嚢韬蟮乃怨庥陀?0#絲網(wǎng)涂布在已印刷的樣品上,干燥24h后進(jìn)行防水性實(shí)驗(yàn)。


1.4防水性能測(cè)試 按照GBT1540—2002,利用紙張表面吸收質(zhì)量測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

2結(jié)果與討論 

2.1不同質(zhì)量比的混拼乳液對(duì)涂膜防水性的影響國(guó)外的研究表明,要獲得良好的涂膜,軟乳液和硬乳液的質(zhì)量比應(yīng)大于1[8—10]。在此條件下,混拼乳液的最低成膜溫度接近于軟乳液的成膜溫度,但涂膜的硬度和抗粘連性明顯提高,形成了硬聚合物鑲嵌在軟聚合物膜之間的復(fù)合涂膜[11—12]。 配制硬乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%,20%,30%, 40%,50%的混拼乳液,考察不同比例的軟硬混合乳液對(duì)涂膜防水性的影響。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖 1。



從圖1可以看出,硬乳液的加入量對(duì)涂膜防水性產(chǎn)生影響,涂膜表面吸水量先降低后升高,即防水性 先增強(qiáng)后減弱。在硬乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),防水性較好。當(dāng)硬乳液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增高時(shí),涂膜韌性等顯著增加,但難以形成連續(xù)的涂膜。直觀反應(yīng)就是表面吸水量增加,主要原因是隨著混合乳液中硬乳液量的增加,涂膜的最低成膜溫度顯著增大,在常溫下的成膜性變差[13—14]。 


2.2蠟乳液對(duì)涂膜防水性的影響 選擇防水性能較好的混合乳液,即軟硬乳液質(zhì)量比為8頤2的混合乳液,分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蠟乳液配制成水性光油,進(jìn)行涂布、晾干,并進(jìn)行防水性實(shí)驗(yàn),觀察能否進(jìn)一步提高涂膜的防水性。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖 2。



 由圖2可以看出,少量的蠟乳液可以有效改善涂膜的防水性。其主要機(jī)理是在成膜過(guò)程中由于蠟的“漂浮效應(yīng)冶,使得蠟漂浮到涂膜最上層表面,形成蠟保護(hù)層,分布在涂層表面的蠟顆粒多呈球形。該球形粒子一部分鑲在乳液膜內(nèi),一部分突出在乳液膜表面[15]?；谟退幌嗳菰?突出在乳液膜表面的球形蠟粒使得涂膜不利于水滴的粘附,見(jiàn)圖 3。 



2.3水溶性樹(shù)脂溶液對(duì)涂膜防水性的影響 樹(shù)脂是水性光油中重要的組成成分,將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水溶性樹(shù)脂溶液加入到軟硬乳液質(zhì)量比為8：2的混拼乳液中,配制成水性光油,進(jìn)行涂布、晾干和防水性試驗(yàn),考察加入水溶性樹(shù)脂溶液對(duì)水性光油的防水性是否有所改進(jìn) 。


從圖4可以看出,加入樹(shù)脂溶液可以降低涂膜表面吸水量,提高涂膜的防水性,并在樹(shù)脂溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)效果較好。這主要是因?yàn)闃?shù)脂溶液能夠填充混拼乳液的空隙,提高涂膜致密性[16]。當(dāng)添加量繼續(xù)上升時(shí),表面吸水量會(huì)繼續(xù)上升。主要是因?yàn)闃?shù)脂溶液添加量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致水性光油中親水性物質(zhì)過(guò)多,這樣涂膜的耐水性降低,直觀表現(xiàn)為涂膜發(fā)粘。

3結(jié)語(yǔ)

軟乳液與硬乳液混合質(zhì)量比不同,水性光油的防水性也不同,軟硬乳液在質(zhì)量比為8頤2時(shí),涂膜的防水效果較好。軟硬混拼乳液中分別添加蠟乳液和水溶性樹(shù)脂溶液,可以提高涂膜的防水性。其中,蠟乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),涂膜防水效果較好;水溶性樹(shù)脂溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí),涂膜防水效果較好。

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