一种晒图纸背涂液及其制备方法与流程

本申请涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种晒图纸背涂液及其制备方法。

背景技术：

晒图纸俗称“蓝图纸”，是一种化学涂料加工纸，专供各种工程设计、机械制造晒图之用，是生产与科研、建设中必不可少的用品。

晒图纸原料由原纸和感光涂料两部分组成，常见的工艺生产流程是:在原纸上涂布预涂料。预涂料可以在原纸表面形成涂层，减少紫外线进入原纸而难以反射至涂料层的可能性，从而提高晒图纸的性能，但由于晒图纸一面有涂层，另一面没有涂层，两面性能差异较大，当环境相对湿度达到50％以上时，没有涂层的一面容易吸水润涨，导致纸张向有涂层的一面翘曲，易发生纸张翘曲的现象。

为减少纸张翘曲的情况，一般在晒图纸未涂有感光涂料的一面涂装背涂液。目前市场有采用丁苯橡胶作为背涂液的主要原料，但由于丁苯橡收缩性较大，粘着性较差，导致防翘曲效果较差，在进行打包运输过程中容易对晒图纸的平整度造成影响。

申请内容

为了提高晒图纸背涂液的防翘曲效果，本申请提供了一种晒图纸背涂液及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种晒图纸背涂液，采用如下的技术方案:

一种晒图纸背涂液，包括以下重量份的原料:

硼酸:0.2-0.5份；

工业盐:0.8-2份；

成膜料:30-40份；

防腐剂:0.1-0.4份；

白乳胶:0.5-1份；

醋酸丁酯:60-70份；

表面活性剂:0.1-0.3份；

所述成膜料由甲基硅树脂和聚丙烯酸树脂组成；

所述表面活性剂为聚二甲基硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合物。

通过采用上述技术方案，粘结性能较好的甲基硅树脂以及聚丙烯酸树脂作为成膜料溶于醋酸丁酯中，有效提升晒图纸背涂液的粘结性能和疏水性能；表面活性剂与成膜料相互配合，提高了成膜料的成膜效率以及成膜分散效果，使得成膜后的晒图纸背涂液疏水性能提高并分布均匀；硼酸与成膜料配合提高了晒图纸的抗张强度，具有减少晒图纸翘度的作用；另外加入白乳胶增加晒图纸背面强度的同时也与成膜料互相作用，增加成膜料与晒图纸背面的粘结性能。

综上所述，通过硼酸、成膜料以及表面活性剂的共同作用，从而使得晒图纸背涂液具有形成具有疏水性能，减少了在环境湿度较高或者较低的情况下导致纸张翘曲的情况，提高了后续纸张的使用效果。

优选的:所述表面活性剂的聚二甲基硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚的重量份比为1:(1-2)。

通过采取上述技术方案，表面活性剂的聚二甲基硅氧烷与脂肪醇聚氧乙烯醚的重量份比在上述范围内时的配合效果较好，所制备的晒图纸背涂液疏水效果较好。

优选的:所述晒图纸背涂液还包括重量份数为0.4-0.6份的成膜助剂。

通过采取上述技术方案，在甲基硅树脂与聚丙烯酸树脂的混合物中加入成膜助剂，成膜助剂与甲基硅树脂和聚丙烯酸树脂之间具有较高的相溶性，从而提高融合速率、成膜料粘着性与成膜性能。

优选的:所述成膜助剂为丙二醇苯醚和十二碳酸酯的混合物，所述丙二醇苯醚与十二碳醇酯的重量比为1:(2-3)。

通过采用上述技术方案，十二碳醇酯与丙二醇苯醚配合后成膜效果好，适应性强，赋予晒图纸更好的耐候性；丙二醇苯醚对甲基硅树脂与聚丙烯酸树脂具有较强的溶解能力，成本较低；十二碳醇酯与丙二醇苯醚相互配合，提高晒图纸背涂液的附着力和成膜能力。

优选的:所述晒图纸背涂液中还包括重量份数为0.1-0.3份的纳米氧化锌，所述纳米氧化锌的比表面积12-24m²/g。

通过采用上述技术方案，纳米氧化锌本身具有较好的热稳定性能，与成膜料相互配合，增强晒图纸背涂液成膜后的耐老性能、疏水效果以及高附着力。

优选的:所述纳米氧化锌的比表面积为20-24m²/g。

通过采用上述技术方案，纳米氧化锌比表面积在上述范围内所形成的背涂液涂覆在晒图纸背面后，形成的疏水层韧性以及耐老化性能较好，可以减少由于环境相对湿度的影响而导致晒图纸翘曲和老化的情况。

优选的:所述防腐剂包括酮类防腐剂和硼酸锌中的至少一种。

通过采取上述技术方案，为减少晒图纸在长久未使用过程中由于湿度等原因发生部分晒图纸腐蚀的情况，通过加入防腐剂提高晒图纸的防腐性能，延长晒图纸的使用时间。

第二方面，本申请提供一种晒图纸背涂液的制备方法，采用如下的技术方案:

一种晒图纸背涂液的制备方法，包括以下步骤:

表面活性剂的制备:将聚二甲基硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚进行混合，得到表面活性剂；

成膜料的制备:将甲基硅树脂和聚丙烯酸树脂进行混合，得到成膜料；

将醋酸丁酯、工业盐和硼酸进行均匀混合，得到第二混合物；

将成膜料、第二混合物、白乳胶充分混合再加入表面活性剂，充分混合后得到第三混合物；

将防腐剂与第三混合物充分混合，获得晒图纸背涂液。

通过采用上述技术方案，由上述步骤制备得到的晒图纸背涂液疏水性能高，不易发生翘曲的情况而影响晒图纸在工程建设中的使用。

优选的:将所述成膜助剂与成膜料先均匀混合得到第一混合物，再将第一混合物与第二混合物以及白乳胶充分混合，成膜助剂与成膜料混合时，成膜助剂加入的速度为0.04-0.07份/min。

通过采用上述技术方案，由于丙二醇苯醚的自身性能，过快进行混合将导致丙二醇苯醚效果较差，成膜助剂加入过慢无法与成膜料更好的接触，通过控制成膜助剂的加入时间从而提高丙二醇苯醚的使用性能。

优选的:将所述纳米氧化锌与第一混合物、第二混合物以及白乳胶充分混合，混合的速度为200-300r/min。

通过采用上述技术方案,在上述范围内的混合速度使得纳米氧化锌与第一混合物、第二混合物以及白乳胶充分混合，提高了第一混合物、第二混合物的分散效果，从而提高晒图纸背涂液的耐老化性能和高附着力。

综上所述，本申请具有以下有益效果:

1.由于本申请采用疏水性的成膜料、表面活性剂，使得晒图纸背涂液具有疏水的封闭效果，阻隔了环境中的水分进入晒图纸背面，减少晒图纸翘曲情况的发生。成膜料中的甲基硅树脂以及聚丙烯酸树脂均具有疏水性能，由聚二甲基硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合而成的疏水性表面活性剂，与成膜料相互配合提高晒图纸背涂液的疏水、防水性能；另外加入白乳胶增加晒图纸背面强度的同时也与成膜料互相作用，相辅相成，增加成膜料与晒图纸背面的粘结性能；工业盐作为去静电剂，减少晒图纸张之间静电的形成。此外，硼酸的加入提高体系的抗张强度，具有减少晒图纸翘度的作用。

2.本申请中优选采用在成膜料中加入成膜助剂，成膜助剂与甲基硅树脂和聚丙烯酸树脂之间具有较高的相容性，从而提高融合效果与成膜性能。成膜剂由适应性和耐候性较好的十二碳醇酯与丙二醇苯醚相互配合，提高晒图纸背涂液的附着力和成膜能力。原料中的疏水纳米氧化锌与乙醇溶液有很好的相溶性，同时疏水性的纳米氧化锌干涸之后形成疏水膜层，减少由于环境相对湿度的影响而导致晒图纸翘曲的情况。

3.本申请的方法，通过对各组分进行分步混合并控制相应步骤的加入时间和搅拌速度，尽可能使各组分混合均匀，从而使晒图纸背涂液的附着力和疏水性均匀分散。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

实施例1:一种晒图纸背涂液，所包括的具体组分以及重量如表1所示，包括以下制备步骤:

s1:将聚二甲基硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚进行混合，在20℃的温度下以100r/min的搅拌速度搅拌均匀后得到表面活性剂；

s2:将甲基硅树脂和聚丙烯酸树脂进行混合，混合均匀后得到成膜料；在20℃的温度下以120r/min的速度搅拌20min，在混合搅拌过程中加入成膜助剂丙二醇苯醚和十二碳醇酯，加入成膜助剂的速度为0.04kg/min，混合搅拌均匀后得到第一混合物；

s3:将醋酸丁酯、工业盐和硼酸进行均匀混合，以100r/min的搅拌速度搅拌均匀后得到第二混合物；

s4:在第一混合物中加入第二混合物、白乳胶进行混合，混合均匀后加入表面活性剂并充分搅拌混合后得到第三混合物；

s5:在第三混合物中加入防腐剂2-甲基-4异噻唑啉-3-酮和硼酸锌，搅拌混合后得到背涂液。

实施例2-3:一种晒图纸背涂液，与实施例1的区别在于，晒图纸背涂液中的组分重量不同，实施例2-3所包括的具体组分及重量如表1所示。

实施例4-5:一种晒图纸背涂液，与实施例1的区别在于，表面活性剂的重量不同，实施例4-5所包括的具体组分及重量如表1所示。

实施例6-7:一种晒图纸背涂液，与实施例4的区别在于，成膜助剂的组分和重量不同，实施例6-7所包括的具体组分及重量如表1所示。

实施例8:一种晒图纸背涂液，与实施例1的区别在于，不含有成膜助剂。

实施例9:一种晒图纸背涂液，与实施例6的区别在于，背涂液原料中含有比表面积为12m²/g纳米氧化锌，在步骤s4中将纳米氧化锌同第二混合物、白乳胶一同加入至第一混合物中，混合搅拌的速度为200r/min，实施例9所包括的具体组分及重量份数如表1所示。

实施例10:一种晒图纸背涂液，与实施例9的区别在于，纳米氧化锌的比表面积为20m²/g，实施例10所包括的具体组分及重量份数如表1所示。

表1实施例1-7、实施例9-10的具体组分及重量

实施例11:一种晒图纸背涂液，与实施例9的区别在于，纳米氧化锌的比表面积为24m²/g。

实施例12:一种晒图纸背涂液，与实施例1的区别在于，步骤s2中加入成膜助剂的速度0.07kg/min。

实施例13:一种晒图纸背涂液，与实施例9的区别在于，步骤s4中混合搅拌的速度为300r/min。

对比例1:一种晒图纸背涂液，与实施例8的区别在于，成膜料为聚乙烯醇树脂。

对比例2:一种晒图纸背涂液，与实施例8的区别在于，成膜料为甲基硅树脂。

对比例3:一种晒图纸背涂液，与实施例8的区别在于，成膜料为聚丙烯酸树脂。

对比例4:一种晒图纸背涂液，与实施例8的区别在于，不含有表面活性剂。

对比例5:一种晒图纸背涂液，与实施例8的区别在于，表面活性剂中不含有聚二甲基硅氧烷。

对比例6:一种背涂液，所含有的组分和制备方法如下:重量百分数为45％的丁苯橡胶，3％的蜡水，5％的硅烷偶联剂，35％的苯乙烯，余量为消泡剂。

制备方法:首先，将硅烷偶联剂和蜡水溶解在苯乙烯中，搅拌均匀，得到混合液，其中蜡水通过硅烷偶联剂的作用溶解在其中；然后加热到80℃，边搅拌边加入丁苯橡胶和消泡剂，发生聚合反应，反应5小时，蜡水通过硅烷偶联剂的作用参与反应；最后，将高温的聚合物缓慢降至常温，得到晒图纸背涂乳液。

检测方法

实验一:晒图纸卷曲度实验

晒图纸卷曲度测试:根据gb/t22893-2008的《纸和纸板基本尺寸办公用纸成包纸页卷曲的测定》中的测定方法对晒图纸的翘曲程度进行评价。

实验样品:打开晒图纸包装，并取出20张卷曲程度一致、未涂晒图纸背涂液的晒图纸；将19张晒图纸背面均匀涂抹实施例1-13以及对比例1-6所对应的晒图纸背涂液，并晾干；并将19张涂有背涂液的晒图纸分别命名为实验样品1-13以及对比样品1-6，第20张晒图纸为空白组。

试验仪器:卷度尺(品牌为得力，型号dl9002b)

实验方法:控制大气条件温度为23℃，相对湿度为50％；在距离实验样品1边缘10mm处，用拇指和食指捏住实验样品1的一边，使实验样品1保持自然下垂状态，立刻用卷度尺测定实验样品1的自由端，记录与实验样品最接近的曲率半径，并取曲率半径的倒数作为卷曲度；计算实验样品1两边的卷曲度，并取两边卷曲度的平均值作为实验样品1的卷曲度。

采用上述方法分别对实验样品2-13、对比样品1-6以及空白组的卷曲度进行检测。

实验结果:实验样品1-13、对比样品1-6以及空白组的卷曲度检测结果如表2所示。

实验二:晒图纸接触角实验

晒图纸接触角测试:根据gb/t30447-2013的《纳米薄膜接触角测量方法》中的静态接触角测定方法对晒图纸的接触角进行评价。

实验样品:打开晒图纸包装，并取出20张卷曲程度一致、未涂晒图纸背涂液的晒图纸；将20张晒图纸切成50mm×50mm的方形，将19张方形晒图纸背面均匀涂抹实施例1-13以及对比例1-6所对应的晒图纸背涂液并晾干；并将19张涂有背涂液的晒图纸分别命名为实验样品1-13以及对比样品1-6，第20张晒图纸为空白组。

试验仪器和计算软件:接触角测定仪(上海梭伦卓越型光学法接触角及界面张力测定仪，型号c601)；spss软件进行拟合计算。

实验方法:控制实验室温度23℃，相对湿度为50％；首先对接触角测定仪进行校准后，将实验样品1涂有背涂液的一侧朝上放置于显微镜上，并进行滴水，水滴体积为4μl，在实验样品1表面形成座滴，用接触角测定仪将座滴的形成以及座滴的铺展以不小于1帧/s的速度拍成照片，座滴的铺展时间为180s。在照片中找出接触时间为55-65s范围内的5张照片，用拟合计算5个接触角，并取平均数作为实验样品1的接触角。

采用上述方法分别对实验样品2-13、对比样品1-6以及空白组的接触角进行测量。

实验结果:实验样品1-13、对比样品1-6以及空白组的接触角测量结果如表2所示。

表2实验样品1-13、对比样品1-6以及空白组的卷曲度和接触角的实验结果

由表2的各项数据可知，通过实验样品1-13以及对比样品1-5中所检测的关于晒图纸的卷曲度以及接触角有一定的不同。随着卷曲度的增加，接触角在减小。接触角越小，代表晒图纸背涂液的疏水性能较差，卷曲度越大；接触角越大，代表晒图纸背涂液的疏水效果较好，卷曲度较小。实验样品1-13的卷曲度较小，为1.24-2.03m^-1；接触角较大，为143.9-161.2°；而对比样品1-6以及空白组的卷曲度较大，接触角较小，卷曲度为2.31-3.75m^-1，接触角为89.8-127.5°。

对比实验样品1-5、对比样品3-5可知，脂肪醇聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚中的脂肪醇含有较多的疏水烷基链，聚二甲基硅氧烷为一种疏水物料，两种表面活性剂共同配合，提高晒图纸背涂液的疏水性能，同时聚二甲基硅氧烷与聚丙烯酸树脂、甲基硅树脂具有较好的相容性，从而相互配合，提高晒图纸背面的疏水性能，进而降低晒图纸的卷曲度。

由实验样品1-3、对比样品1-2可知，甲基硅树脂中的甲基赋予甲基硅树脂更好的疏水性能和稳定性能。聚丙烯酸树脂具有较低表面自由能，由对比样品1-2可知，甲基硅树脂与聚丙烯酸树脂的共同作用效果更好，两者相互协同配合提高背涂液的疏水性能；聚丙烯酸树脂与表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚以及聚二甲基硅氧烷相辅相成，疏水效果得到提高，接触角也较大，从而防止环境中的水分进入，进而减少晒图纸的卷曲度。

由实验样品4和和实验样品6-8可知，十二碳醇酯作为成膜助剂，和丙二醇苯醚配合，促进了甲基硅树脂与聚丙烯酸树脂的塑性流动和弹性变形，改善了聚结性能，从而使得晒图纸背面的成膜料分布均匀，从而提高融合速率、成膜料粘着性与成膜性能。

对比实验样品1、实验样品6、实验样品9-11可知，通过加入纳米氧化锌并控制纳米氧化锌的用量、加入速度以及比表面积，从而减小晒图纸的卷曲度。纳米氧化锌本身带有很多羟基的长链环型结构的聚合物，其每一个链节上都含有极性的羟基，增加晒图纸表面的极性，当背涂液覆涂在纸上背面时，相互之间形成分子间的结合力，增加了的背涂液的粘结性；另外纳米氧化锌的比表面积越大，与晒图纸表面接触面积越多，进一步提高背涂液与晒图纸的粘结性能，使得晒图纸具有更好的平整性和疏水效果。

由实验样品1、实验样品9、实验样品12-13可知，通过控制成膜助剂的加入速度，晒图纸背涂液的表面疏水效果越来越好，晒图纸的卷曲度减小；防止由于加入时间过快导致丙二醇苯醚在快速加入过程中产生絮凝现象，影响助膜效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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