探析水性负离子肤感光油及其制备方法

许华君

摘要：随着人们生活水平的提高，室内装饰的要求也越来越高，除了要满足装饰性要求外，还要兼顾考虑环保性与功能性等要求。单靠饰品印花的色彩调配及图案设计已很难打动消费者。因此研究出了水性光油涂层，该光油采用水性体系环保安全；光油具有肤感性能，可提升饰品的触感并且光油还具有释放负离子的保健功能。

关键词：水性、负离子、肤感

前言

由于在使用时，溶剂型光油会挥发出大量有机溶剂，既影响人们的身体健康，又严重污染环境，因此正逐步走出市场。水性光油已成为印刷上光的发展方向，这种在九十年代发展起来的环保型光油，在发达国家很受欢迎。普通光油由于其在劳动保护、环境保护及在制成品上的化学残留物，其使用也受严格限制，尤其是禁止用于食品、烟类、扑克牌和儿童玩具等的包装，目前发达国家使用光固化光油呈下降趋势。水性光油虽然研发不够成熟还有许多鹿要改进的地方，但初期的水性光油已显示出强大的生命力，越来越被人们好。伴随着高分子材料合成技术的发展和人们环保意识的增强，光油已经脱离了“油”的范畴，环保型光油必将引领光油的市场走向成为光油技术发展的方向。

1、水性负离子肤感光油成分

因普通光油存在一定的缺陷现在研制出了水性负离子肤感光油，

水性负离子肤感光油，由主体光油和固化剂两部分组成，其中，固化剂的重量配比为1-1.5份；主体光油由如下重量配比的原料组成：改性肤感树脂35-43份、改性高硅树脂10-18份、负离子粉0.5-1.5份、气相二氧化硅0.08-0.3份、润湿分散剂0.1-0.3份、助溶剂2-3份、蜡助剂4-5份、润湿流平剂0.4-0.7份、消泡剂0.106-0.128份、去离子水26.772-48.712份。

2、改性肤感树脂的制备方法

改性肤感树脂由聚(甲基)丙烯酸酯类水性肤感树脂改性而来，改性肤感树脂的制备方法如下(以下份数均指重量份)：

(1)打底相的制备：

将4份甲基丙烯酸甲酯单体、0.2份Emulsogen APG2019、引发剂水溶液、0.08份AMP-95加入到52.044份去离子水中，以300rpm的速度搅拌溶解，得到打底相；引发剂水溶液由0.25份过硫酸铵溶解于4份去离子水中制得。

(2)滴加相的制备：

将16份甲基丙烯酸甲酯单体、20份丙烯酸异癸酯单体按重量比＝9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、9:1均分成9份，得到9段混合单体，将2份丙烯酸单体及1.02份二丙烯酸新戊二醇酯单体混合后按重量均分成9份，分别加入所述9段混合单体中，并依次标为第2、3、4、5、6、7、8、9、10段单体；将0.1份Emulsogen APG 2019和0.23份 BL-240/W混合后按重量均分成4份，并依次标为第3、5、7、9段乳化剂；

(3)聚合阶段：

将步骤(1)打底相的温度升至80℃，调整搅拌速度为150rpm，体系出现蓝光后保持15min，再依次滴加第2、3、4、5、6、7、8、9、10段单体，每段单体滴加时间为35min，在滴加第3、5、7、9段单体时，同时滴加第3、5、7、9段乳化剂，每段乳化剂滴加时间同样为35min，所有单体、乳化剂滴加完毕后，保温搅拌1.5h；

(4)后处理阶段：

将步骤(3)聚合反应液降温至75℃，加入叔丁基过氧化氢水溶液，保温搅拌10min，然后加入雕白粉水溶液，保温搅拌10min，之后降至室温(20～30℃)，经300目的尼龙滤袋过滤出料，即得所述改性肤感树脂；叔丁基过氧化氢水溶液由0.038份叔丁基过氧化氢溶解于1份去离子水中得到；雕白粉水溶液由0.038份雕白粉溶解于1份去离子水中得到。

3、改性高硅树脂的制备方法

改性高硅树脂的制备方法如下(以下份数均指重量份)：

(1)壳层单体滴加相的制备：

将2份丙烯酸单体、5份丙烯酸正丁酯单体、25份AC-76、10份甲基丙烯酸甲酯单体、0.8份异丙苯过氧化氢、0.6份N,N-二甲基甲苯胺、2份NE-10混合，在250rpm的搅速下搅拌溶解，得到壳层单体滴加相；

(2)种子相的制备：

将4份SE-1025A、1.1份NE-10、5份丙烯酸正丁酯单体加入到102份去离子水中，在750rpm的搅速下搅拌并升温至88℃，降低搅速至250rpm，加入4.3份过硫酸钠水溶液(0.3份过硫酸钠溶解于4份去离子水中得到)；

(3)自交联核相的制备：

待反应体系出现明显蓝光后，同时滴加62份丙烯酸正丁酯单体和12份过硫酸钠水溶液(2份过硫酸钠溶解于10份去离子水中得到)，两者同时滴完，滴加时间在7h；

(4)有机硅壳层的制备：

将体系温度降至63℃，加入1.5份异丙醇，接着同时滴加步骤(1)制备的壳层单体滴加相和6.4份碳酸氢钠水溶液(0.4份碳酸氢钠溶解于6份去离子水中得到)，壳层单体滴加相的滴加时间在2h，碳酸氢钠水溶液的滴加速度以维持反应体系pH值在5.5～7.5为准进行调节，所述反应体系pH值每隔20min测一次；

(5)除残单：

当壳层单体滴加相和碳酸氢钠水溶液滴加完毕后，保温搅拌1.5h，加入2.08份叔丁基过氧化氢水溶液(0.08份叔丁基过氧化氢溶解于2份去离子水中得到)，保温搅拌10min，加入2.08份雕白粉水溶液(0.08份雕白粉溶解于2份去离子水中得到)，保温搅拌10min，最后降至室温出料，即得改性高硅树脂。

4、水性负离子肤感光油制备方法

水性负离子肤感光油的制备方法，制备方法为(以下份数均指重量份)：室温下，将4-7份去离子水、2-3份助溶剂、0.1-0.3份润湿分散剂、0.006-0.008份消泡剂依次加入到分散釜里，以50-150rpm的速度搅拌混合均匀后，再加入0.5-1.5份负离子粉、0.08-0.3份气相二氧化硅，以200-300rpm的速度搅拌混合均匀后，转移至卧式砂磨机中进行研磨3-5道，至颗粒粒径达到250nm以下后过滤出料，得到负离子浆；然后依次将35-43份改性肤感树脂、10-18份改性高硅树脂、22.772-41.712份去离子水、所得负离子浆、0.4-0.7份润湿流平剂、4-5份蜡助剂、0.1-0.12份消泡剂加入到分散缸里，以150-200rpm的速度搅拌0.5-1h后，过滤出料，得到主体光油；

水性负离子肤感光油的使用遵循现配现用原则，使用前主体光油与固化剂分开包装存储，使用时按配比添加1-1.5份固化剂混合搅拌均匀使用。

环境中负离子浓度与人体健康关系表

5、水性负离子肤感光油实施案例

负离子浆的粒径及粒径分布测试在Malvern ZETASIZER 3000HAS粒度仪上进行，测试温度为25℃。未添加固化剂B的主体光油A的贮存稳定性是指光油液在60℃条件下静置18天，以不沉淀、不分层代表光油贮存稳定性>12个月；添加了固化剂B的主体光油A，即双组份体系的贮存稳定是指双组份体系在室温25℃条件下静置30天，以不沉淀、不分层、不凝胶代表双组份体系贮存稳定性好，可以满足实际生产需求。

光油涂膜耐水性按GB1733-1993进行，试样浸泡100h后不发生掉色、光泽度下降、起泡、脱落等现象即可认定为合格，浸泡时间越长且不发生前述变化的耐水性能越好。光油涂膜的附着力测试按GB/T 13217.7-2009进行，附着牢度≥95％即可认为树脂的附着牢度优异。

光油涂膜的耐酒精擦拭性能测试按GB/T 23989-2009进行，其中，将擦拭用的有机溶剂换为酒精，往复擦拭10下涂层不发生破损即可认定为涂层耐酒精擦拭性合格，耐擦拭次数越多则证明性能越好。

光油涂膜的自消光性能是通过将光油干燥成膜后，由60°光泽度仪进行测试的，表面光泽度越低则表明光油的自消光性能越好。

光油涂膜的肤感性能是通过与市售的聚氨酯类水性肤感涂料/树脂比较来判定的，在同等条件下与PVC或PET塑料薄膜上成膜并在鼓风干燥箱中60℃烘干，若手摸触感接近则表明光油肤感性能好。

光油所释放的负离子浓度的检测依据Q/JC JJT030～2002检验空气负离子的发生量，由中国建筑材料检测中心检测。

实施例1：

室温下将4kg的去离子水、2kg的乙醇、0.1kg的BYK-P-104及0.008kg的Drewplus TS-4481依次加入到分散釜里，以50rpm的速度搅拌混合均匀后再加入0.5kg的TZY-01，0.08kg的150，以200rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机TBM-50中进行研磨3道，至颗粒粒径达到250nm以下后过滤出料，得到负离子浆；然后依次将35kg的改性肤感树脂、12kg的改性高硅树脂、41.712kg的去离子水、负离子浆、0.5kg的DISPERBYK-2012、4kg的ADDIMER 697、及0.1kg的Drewplus TS-4481加入到分散缸里，以150rpm的速度搅拌1h后过滤出料，得到的水性负离子肤感光油(主体光油A)。

水性负离子肤感光油的使用遵循现配现用原则，使用前主体光油A与固化剂B分开包装存储，使用时按重量比固化剂B：主体光油A＝1:100混合搅拌均匀使用。

实施例2：

室温下将5kg的去离子水、3kg的乙醇、0.2kg的BYK-P-104及0.006kg的Drewplus TS-4481依次加入到分散釜里，以100rpm的速度搅拌混合均匀后再加入1.2kg的TZY-01，0.2kg的 150(德固赛公司)，以300rpm的速度搅拌混合均匀后转移至卧式砂磨机TBM-50中进行研磨4道，至颗粒粒径达到250nm以下后过滤出料，得到负离子浆；然后依次将40kg的改性肤感树脂、10kg的改性高硅树脂、34.594kg的去离子水、上述负离子浆、0.7kg的DISPERBYK-2012、5kg的ADDIMER 697、及0.1kg的Drewplus TS-4481加入到分散缸里，以200rpm的速度搅拌0.5h后过滤出料，得到的水性负离子肤感光油(主体光油A)。

水性负离子肤感光油的使用遵循现配现用原则，使用前主体光油A与固化剂B分开包装存储，使用时按重量比固化剂B：主体光油A＝1.2:100混合搅拌均匀使用。

实验结果表

6、结语

水性负离子肤感光油可以通过凹版印刷或辊涂、刷涂等常规方式涂覆于PVC或PET塑料薄膜基材上，它采用水性体等它光油干燥成膜后，涂层肤感明显，自消光强烈，耐水性好，附着力强，耐醇擦性能优异，其次该产品具有释放负离子的功能，可使室内空气负离子浓度接近郊外、田野水平，十分环保安全，最后它添加了固化剂的双组份体系在室温下可以稳定储存超过30天。

参考文献：

[1]王红军，温国明，朱光荣，水性光油制备与性能的应用研究，中华纸业，2021-01-23             

[2]梁文波，郑军，张士军，刘毅，水性光油的研究，化学与黏合，2011-01-15