本發(fā)明涉及印鐵涂料領(lǐng)域，特別是涉及一種水性外層底油印鐵涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：馬鐵口又稱鍍錫鐵，是電鍍錫箔鋼板的俗稱，廣泛應(yīng)用于包裝容器(制罐、制桶及食品飲料包裝)領(lǐng)域。我國包裝行業(yè)的發(fā)展使得制罐行業(yè)有了巨大的發(fā)展，這一發(fā)展帶動了印鐵涂料的發(fā)展。印鐵涂料屬于熱固性涂料，經(jīng)過印刷或輥涂涂裝到金屬表面(馬口鐵、鋁板、鋼板)，然后烘烤固化，形成堅韌的涂膜。印鐵涂料有內(nèi)層涂料、外層涂料之分；外涂料又可分為外層底油、印刷型白墨和輥涂型白墨、彩色油墨、罩光油等。印鐵涂料的主要特性是對金屬片的黏附強(qiáng)，耐腐蝕性、耐蒸煮、耐烘烤、耐溶劑、耐光及加工性好(成型、沖切、接縫等)。印鐵打底涂料是馬口鐵與油墨質(zhì)檢的一層連接劑，其作用是使油墨或白涂料能夠牢固的附著與馬口鐵上。印鐵制罐一般是先印刷，后成型，因此在彎曲、拉伸、焊接、翻邊、卷封等加工過程中除要求干透的涂層及油墨層具有足夠的強(qiáng)度、韌性外，還要求它們對馬口鐵有足夠的附著力，以免在加工成型過程中產(chǎn)生漆膜及油墨層過度變形、開裂，甚至從馬口鐵上脫落的現(xiàn)象。針對現(xiàn)有印鐵工藝中的操作條件，對于外層底漆的性能一般有以下要求：固化時間短，漆膜透明性好，良好的流平性，適當(dāng)?shù)钠崮び捕群土己玫娜犴g性，利于后續(xù)加工，能夠很好的匹配油墨過白涂料，對各類馬口鐵有良好的附著性。目前國內(nèi)應(yīng)用的印鐵外層打底涂料多為溶劑型產(chǎn)品，隨著人們環(huán)保意識的提高和環(huán)保法律法規(guī)的健全，水性化是行業(yè)趨勢。技術(shù)實現(xiàn)要素：基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種水性外層底油印鐵涂料，具有良好的附著力、硬度、流平性和耐沖擊性，且較為環(huán)保。本發(fā)明的目的在于，提供一種水性外層底油印鐵涂料的制備方法，其工藝簡單，有利于環(huán)保。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種水性外層底油印鐵涂料，包括以下重量份的組分：水溶性丙烯酸樹脂20～40份、水性交聯(lián)劑5～15份、水性附著力促進(jìn)劑0～5份、潤濕劑0～1份、消泡劑0～1份、流平劑0～1份、酸催化劑0.01～1份、助溶劑3～8份、水30～55份。本發(fā)明利用水性交聯(lián)劑與水溶性丙烯酸樹脂中的羥基、羧基官能團(tuán)交聯(lián)，使線型分子相互鍵合交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高樹脂的強(qiáng)度、彈性和耐沖擊性；利用酸催化劑促進(jìn)樹脂和水性交聯(lián)劑之間的反應(yīng)，降低固化溫度，避免高溫影響樹脂的柔韌性；利用助溶劑增加反應(yīng)物在水中的溶解度，提高涂料的水溶性和流平性；利用水性附著力促進(jìn)劑提高漆膜與基材的附著力，防止漆膜脫落；利用水作為溶劑，減少有機(jī)溶劑的揮發(fā)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過優(yōu)化各組分配比，獲得的水性外層底油印鐵涂料兼顧了良好的附著力、硬度、流平性和耐沖擊性，并且采用水代替大部分有機(jī)溶劑，使得揮發(fā)性有機(jī)化合物大大降低，相較現(xiàn)有油性外層底油印鐵涂料更為環(huán)保。進(jìn)一步，所述水溶性丙烯酸樹脂包括以下重量份的組分：(n-羥甲基)丙烯酰胺0.1～1.5份、(甲基)丙烯酸5～15份、苯乙烯12～32份、(甲基)丙烯酸丁酯或丙烯酸正(異)辛酯10～30份、(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯5～15份、引發(fā)劑1～4份、醇醚類溶劑20～50份、胺中和劑4～20份。其中，(n-羥甲基)丙烯酰胺作為功能單體提供交聯(lián)基團(tuán)，交聯(lián)形成大量網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加交聯(lián)密度，有助于提高樹脂的強(qiáng)度、彈性和耐沖擊性；(甲基)丙烯酸提供羧基官能團(tuán)，(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯提供羥基官能團(tuán)，有助于提高樹脂的水溶性；苯乙烯作為硬單體，其玻璃化溫度高，由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度高于反應(yīng)溫度，表現(xiàn)出脆性，有助于提高樹脂的硬度和拉伸強(qiáng)度；(甲基)丙烯酸丁酯或丙烯酸正(異)辛酯作為軟單體，其玻璃化溫度低，由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度低于反應(yīng)溫度，有助于提高樹脂的柔韌性和延伸性。通過優(yōu)化各組分配比，獲得的丙烯酸樹脂兼顧了良好的硬度、柔韌性和水溶性，以便與水性交聯(lián)劑協(xié)同作用，并以水作為溶劑來制備水性外層底油印鐵涂料。進(jìn)一步，所述水溶性丙烯酸樹脂的分子量為1000～10000。優(yōu)選5000～8000，樹脂分子量過大，粘度較高，生產(chǎn)困難；樹脂分子量過小，漆膜柔韌性、硬度無法滿足要求。進(jìn)一步，所述水溶性丙烯酸樹脂的酸值為50～200mgkoh/g。優(yōu)選70～110mgkoh/g，酸值太低影響潤濕分散性，導(dǎo)致漆膜對基材的附著力不夠；酸值太高漆膜容易發(fā)脆。進(jìn)一步，所述引發(fā)劑為偶氮腈引發(fā)劑、叔戊基過氧化物或叔丁基過氧化物。引發(fā)劑用于引發(fā)單體進(jìn)行聚合反應(yīng)，引發(fā)劑含量過低，樹脂分子量過大，單體轉(zhuǎn)換率低；引發(fā)劑含量過高，生產(chǎn)熱量大，難以及時排除，影響樹脂的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步，所述胺中和劑為二甲基乙醇胺。二甲基乙醇胺可以中和樹脂的自由酸度，與樹脂中的羧基反應(yīng)，使之成鹽溶于水。進(jìn)一步，所述酸催化劑為二壬基萘二磺酸、二壬基萘磺酸、十二烷基苯磺酸或?qū)妆交撬帷?yōu)選十二烷基苯磺酸或?qū)妆交撬岬姆忾]型酸催化劑。通過添加適當(dāng)?shù)乃岽呋瘎梢源龠M(jìn)基礎(chǔ)樹脂和交聯(lián)劑之間的反應(yīng)，樹脂官能團(tuán)和交聯(lián)劑官能團(tuán)之間的反應(yīng)也可以得以有效的控制，從而達(dá)到降低固化溫度，縮短固化時間，提高涂料的硬度、光澤、耐潮濕性、耐腐蝕性和機(jī)械性能的作用。進(jìn)一步，所述助溶劑為醇類、醚類或酯類化合物。如乙二醇、丙二醇、正丁醇、異丁醇、一縮乙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、十二碳酯醇，優(yōu)選丙二醇甲醚醋酸酯或乙二醇丁醚，可以提高涂料穩(wěn)定性、成膜性、流平性以及漆膜的光澤度。進(jìn)一步，所述水性交聯(lián)劑為水溶性氨基樹脂或水性異氰酸酯。優(yōu)選高度甲醚化氨基樹脂，可與水溶性丙烯酸樹脂中的羥基、羧基等官能團(tuán)交聯(lián)，使漆膜具有優(yōu)異的硬度、柔韌性的平衡。進(jìn)一步，所述消泡劑為磷酸酯。磷酸酯不含硅，不會影響底漆與面漆之間的附著。進(jìn)一步，所述水性附著力促進(jìn)劑為環(huán)氧改性磷酸酯。環(huán)氧改性磷酸酯可進(jìn)一步提高漆膜在基材的附著力及漆膜本身的柔韌性。進(jìn)一步，所述潤濕劑和流平劑為磷酸酯改性丙烯酸酯聚合物。可在實際應(yīng)用中按需添加。一種水性外層底油印鐵涂料的制備方法，包括以下步驟：s1：將醇醚類溶劑加入反應(yīng)容器中，升溫至90～150℃；s2：將(n-羥甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸丁酯或丙烯酸正(異)辛酯、(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯與引發(fā)劑混合溶解，制得丙烯酸樹脂單體引發(fā)劑混合溶液；s3：將步驟s2所得丙烯酸樹脂單體引發(fā)劑混合溶液加入到步驟s1所述反應(yīng)容器中，反應(yīng)1～4h，補(bǔ)加引發(fā)劑，保溫1～3h，冷卻后加入胺中和劑，制得水溶性丙烯酸樹脂；s4：將水性交聯(lián)劑、水性附著力促進(jìn)劑、潤濕劑、消泡劑、流平劑、酸催化劑、助溶劑、水與步驟s3所得水溶性丙烯酸樹脂混合，進(jìn)行攪拌，制得所述水性外層底油印鐵涂料。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制備方法工藝簡單，反應(yīng)溫度較低，無須使用復(fù)雜的高溫加熱設(shè)備，并且采用水代替大部分有機(jī)溶劑，避免由于有機(jī)溶劑含量高導(dǎo)致涂料味道重，同時降低了有機(jī)化合物的揮發(fā)，具有更好的環(huán)保性。進(jìn)一步，所述步驟s1中，在反應(yīng)容器中通入氮氣。氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑，溫度不高時很難跟其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，通入氮氣的作用是去除空氣中的氧氣，防止聚合過程中反應(yīng)物被氧化，影響聚合反應(yīng)的進(jìn)行。進(jìn)一步，所述步驟s4中，攪拌速度為800～1000r/min，攪拌時間為1～3h。在該攪拌條件下可以使基礎(chǔ)樹脂與交聯(lián)劑充分混合均勻，提高涂料性能，若攪拌速度過慢或攪拌時間過短，混合不充分，粘度過大影響涂料的均勻性和流動性，若攪拌速度過快或攪拌時間過長，耗能且導(dǎo)致水性溶劑蒸發(fā)，也會影響涂料的流動性。為了更好地理解和實施，下面詳細(xì)說明本發(fā)明。具體實施方式本發(fā)明的一種水性外層底油印鐵涂料，包括以下重量份的組分：水溶性丙烯酸樹脂20～40份、水性交聯(lián)劑5～15份、水性附著力促進(jìn)劑0～5份、潤濕劑0～1份、消泡劑0～1份、流平劑0～1份、酸催化劑0.01～1份、助溶劑3～8份、水30～55份。具體的，所述水溶性丙烯酸樹脂包括以下重量份的組分：n-羥甲基丙烯酰胺0～1.5份、(甲基)丙烯酸5～15份、苯乙烯12～32份、(甲基)丙烯酸丁酯或丙烯酸正(異)辛酯10～30份、(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯5～15份、引發(fā)劑1～4份、醇醚類溶劑20～50份、胺中和劑4～20份。具體的，所述水溶性丙烯酸樹脂的分子量為1000～10000，優(yōu)選5000～8000。具體的，所述水溶性丙烯酸樹脂的酸值為50～200mgkoh/g，優(yōu)選70～110mgkoh/g。具體的，所述引發(fā)劑為偶氮腈引發(fā)劑、叔戊基過氧化物或叔丁基過氧化物。具體的，所述胺中和劑為二甲基乙醇胺。具體的，所述酸催化劑為二壬基萘二磺酸、二壬基萘磺酸、十二烷基苯磺酸或?qū)妆交撬?，?yōu)選十二烷基苯磺酸或?qū)妆交撬岬姆忾]型酸催化劑。具體的，所述助溶劑為醇類、醚類或酯類化合物。具體的，所述水性交聯(lián)劑為水溶性氨基樹脂或水性異氰酸酯，優(yōu)選高度甲醚化氨基樹脂。具體的，所述水性附著力促進(jìn)劑為環(huán)氧改性磷酸酯。具體的，所述消泡劑為磷酸酯。具體的，所述潤濕劑和流平劑為磷酸酯改性丙烯酸酯聚合物。本發(fā)明的一種水性外層底油印鐵涂料的制備方法，包括以下步驟：s1：將醇醚類溶劑加入反應(yīng)容器中，升溫至90～150℃；s2：將(n-羥甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、苯乙烯、(甲基)丙烯酸丁酯或丙烯酸正(異)辛酯、(甲基)丙烯酸羥乙(丙)酯與引發(fā)劑混合溶解，制得丙烯酸樹脂單體引發(fā)劑混合溶液；s3：將步驟s2所得丙烯酸樹脂單體引發(fā)劑混合溶液加入到步驟s1所述反應(yīng)容器中，反應(yīng)1～4h，補(bǔ)加引發(fā)劑，保溫1～3h，冷卻后加入胺中和劑，制得水溶性丙烯酸樹脂；s4：將水性交聯(lián)劑、水性附著力促進(jìn)劑、潤濕劑、消泡劑、流平劑、酸催化劑、助溶劑和水加入步驟s3所得水溶性丙烯酸樹脂中，進(jìn)行攪拌，制得所述水性外層底油印鐵涂料。具體的，所述步驟s1中，在反應(yīng)容器中通入氮氣。具體的，所述步驟s4中，攪拌速度為800～1000r/min，攪拌時間為1～3h。下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明。實施例1本實施例的中的水性外層底油印鐵涂料，包括以下重量份的組分：水溶性丙烯酸樹脂30份、部分甲醚化氨基樹脂9份、環(huán)氧改性磷酸酯3份、磷酸酯改性丙烯酸酯聚合物0.4份、磷酸酯0.1份、十二烷基苯磺酸0.5份、醇酯十二7份、水50份；所述水溶性丙烯酸樹脂包括以下重量份的組分：n-羥甲基丙烯酰胺1份、丙烯酸15份、苯乙烯27.5份、丙烯酸丁酯30份、甲基丙烯酸羥乙酯12.5份、偶氮二異丁氰2.5份、丙二醇甲醚40份、二甲基乙醇胺11.25份。本發(fā)明通過優(yōu)化各組分配比，獲得的水性外層底油印鐵涂料兼顧了良好的附著力、硬度、流平性和耐沖擊性，并且采用水代替大部分有機(jī)溶劑，使得揮發(fā)性有機(jī)化合物大大降低，相較現(xiàn)有油性外層底油印鐵涂料更為環(huán)保。實施例2本實施例中的水性外層底油印鐵涂料的制備方法，包括以下步驟：(1)制備水溶性丙烯酸樹脂將15g丙二醇丁醚和15g二乙二醇甲醚加入反應(yīng)容器中，通氮氣，攪拌升溫至140～150℃；將丙烯酰胺1.0g、苯乙烯27g、丙烯酸丁酯10g、甲基丙烯酸羥乙酯1.6g、甲基丙烯酸2.6g、甲基丙烯酸甲酯2.9g、丙烯酸羥丙酯3.1g、丙烯酸2.8g、丙烯酸異辛酯9.0g、過氧化二叔戊基1.5g混合溶解，得到單體引發(fā)劑混合溶液，待反應(yīng)溫度為140～150℃時，將該單體引發(fā)劑混合溶液均勻滴加至反應(yīng)容器中，滴加時間為3h，保持反應(yīng)為保持在140～150℃；單體引發(fā)劑混合溶液滴完后，在140～150℃保溫1h，補(bǔ)加過氧化二叔戊基0.05g、丙二醇丁醚2.5g、二乙二醇丁醚2.5g的混合溶液，保溫1.5h，再加入過氧化二叔戊基0.05g、丙二醇丁醚2.5g、二乙二醇丁醚2.5g的混合溶液，保溫2h；然后降溫至60℃，加入二甲基乙醇胺4.3g，攪拌30min，得到淡黃色的水溶性丙烯酸樹脂。(2)制備水性外層底油印鐵涂料準(zhǔn)備去離子水30g、磷酸酯0.2g、步驟(1)所得水溶性丙烯酸樹脂30g、高度甲醚化氨基樹脂8.7g、磷酸酯改性丙烯酸酯聚合物0.9g、十二烷基苯磺酸0.9g、醇酯十二3g、去離子水21g，往容器中依次加入上述物料，邊攪拌邊加入，攪拌速度為1000r/min，每次攪拌均勻后加入下一個物料，加完后繼續(xù)攪拌1h，混合均勻，即制得水性外層底油印鐵涂料。本發(fā)明制備的水性外層底油印鐵涂料作為實施例樣品，與同類油性樣品性能進(jìn)行比較，如下表所示。比較對象鉛筆硬度涂膜外觀附著力/級耐沖擊性/cm實施例樣品2h光滑平整1正沖50，反沖50同類油性樣品3h光滑平整1正沖45，反沖40從表中性能對比可見，本發(fā)明的水性外層底油印鐵涂料的性能與油性外層底油印鐵涂料相當(dāng)，本發(fā)明的有益效果是：制備工藝相較現(xiàn)有油性外層底油印鐵涂料更加簡單，制備溫度較低，無須使用復(fù)雜的高溫加熱設(shè)備；并且采用水代替大部分有機(jī)溶劑，避免由于有機(jī)溶劑含量高導(dǎo)致涂料味道重，同時降低了有機(jī)化合物的揮發(fā)，具有更好的環(huán)保性。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12