| 新型抗水剂Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 树脂的性能及其应用 |
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作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2007-1-6 15:36:44  |
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涂布涂布胶粘剂中最常使用的大豆蛋白、淀粉等都属于亲水性物质，因而会导致涂层的湿强性能较差。而对于近来倾向于使用的ｓｏｌｅ－ｂｉｎｄｅｒ涂料配方，尽管丁苯胶乳本身对湿强有较好的作用，但是通常为了提高其机械稳定性而在其制备过程中加入了丙烯酸作为其共聚物，导致了胶乳亲水性随之增加，纸面湿强性能降低。当涂布纸用于彩色印刷时（大多采用胶版刷），要求其表面必须具有较好的耐湿摩擦性，而对于浸水标签纸、室外广告纸等特种防水或抗水涂布纸，为达到其表面防水或抗水的目的，除了在原纸中添加抗水性物质或强化内部施胶外，最根本最直接的办法就是在涂料内加入抗水剂，使纸面涂层获得良好的抗水性能。
涂布随着涂布机、印刷机速度的提高和纸面涂布次数的增加，工艺上对抗水剂使用的ｐ Ｈ 值、熟化速度、粘度等适应性有更高的要求；其次在于ｓｏｌｅ－ｂｉｎｄｅｒ涂料配方在逐步推广应用，由于丁苯胶乳本身已经具有较好的抗水性和耐湿摩擦性，因此这一涂料配方要求在获得必要抗水性的同时更希望对涂布纸的印刷适性有所改善；另外，由于食品包装及生活用品法规方面的限制，以及对改善涂布作业环境的要求，均希望涂料和涂布纸释放更少的有害物质。由于三聚氰胺甲醛树脂等传统抗水剂在以上诸多方面存在着难以弥补的缺陷，正面临着逐步被淘汰的状况。涂布聚酰胺聚尿素甲醛树脂（即Ｐ Ａ Ｐ Ｕ ）属于新型的抗水剂，因其不含游离甲醛、熟化速度快，可以赋予大豆蛋白、淀粉、丁苯胶乳等胶粘剂良好的抗水性， 特别是可以有效改善涂布纸的印刷适性，满足涂布和印刷技术发展对抗水剂的最新要求，具有广阔的应用前景。
１新各种常用抗水剂与ＰＡＰＵ性能比较
由于醛类抗水剂对ｐ Ｈ 值的依存性较大，而且甲醛产生量较多，因而已经很少采用。目前常用的抗水剂主要包括氨基树脂类、金属盐类、聚酰胺环氧树脂和有待于进一步推广使用的聚酰胺聚尿素甲醛树脂等。
通常使用的氨基树脂类剂包括尿素甲醛树脂（Ｕ Ｆ ）和三聚氰胺甲醛树脂（Ｍ Ｆ ）， Ｕ Ｆ 树脂存在熟化速度过慢、粘度稳定性差等缺陷； Ｍ Ｆ 树脂则较适宜于偏酸性的ｐ Ｈ 范围，随着ｐ Ｈ 值的升高其熟化时间延长，因此不适合用于含有碳酸钙和沙丁白的涂料配方。氨基树脂本身及其在架桥过程中会有部分甲醛产生，对涂布作业放和使用环境有不良影响，因此将逐渐被淘汰。
碳酸锆铵是目前较常使用的金属盐类抗水剂，熟化速度较快，耐湿摩擦性好，但粘度稳定性差， 不适合用于较高浓度的涂料配方。而其它种类的金属化合物则往往因为有沉淀发生而影响涂料的粘合强度，因此使用并不广泛。
聚酰胺环氧树脂通常作为湿部湿强剂，但在特殊使用条件可作为涂料的抗水剂，在碱性条件下其熟化速度较快，缺点是粘度稳定性差，在碳酸钙含量较多的配方中表现更为明显，另外还存在涂层湿强度较低的问题，此通常在涂料中使用的较少。
聚酰胺聚尿素甲醛树脂是新型的胺基树脂，其适用的ｐ Ｈ 值范围广，涂料粘度稳定，熟化速度快，既可与大豆蛋白、淀粉形成化学键结合，也可以与丁苯胶乳形成离子键结合，涂层耐湿摩擦性良好。另外，其微弱的阳离子性可以与涂料中的阴电性物质形成微絮凝作用，对涂布纸的印刷适性起到明显的改良作用。
２ 新ＰＡＰＵ的特性及其应用
涂布Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 的特性主要体现在两个方面（见图１ ），其一是其作为抗水剂而产生的对涂布纸表面湿强度的改善，其二是Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 微絮凝作用引起的涂料层特性的变化及其带来的对涂布纸印刷适性的改善。
２．１各ＰＡＰＵ的抗水作用
涂布Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 的抗水作用是由其分子链上的氯乙醇基和聚胺基两种基团决定的，氯乙醇基可以与胶粘剂产生化学共键，聚胺基则可以与胶粘剂产生离子键结合， 从而使其成为适合各种胶粘剂涂料配方的抗水剂。Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 、Ｍ Ｆ 和Ａ Ｚ Ｃ 在涂料中所可能产生的化学作用对比见表１。
涂布对于ｓｏｌｅ－ｂｉｎｄｅｒ涂料配方，因丁苯胶乳本身即具有一定的抗水性，加入抗水剂除获得较好的涂层耐湿摩擦性以外，另外一个主要目的即是改善涂布纸的印刷适性，相对于通常使用的Ｍ Ｆ 树脂，Ｐ Ａ Ｐ Ｕ更适合于达到这一目的。
Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 树脂作用于以大豆蛋白作为胶粘剂的涂料配方，由于大豆蛋白是天然的两性离子聚合物，其蛋白结构上之羧酸盐基团和胺基可以分别与Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 产生离子键和共价键结合，因而可以比较容易达到其不溶化的目的。
Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 树脂对于使用涂布淀粉的涂料配方，无论是磷酸尿素淀粉还是羟乙基淀粉，都属易溶于水的淀粉衍生物，其本身的湿强性较差，通过其分子链上的羟基与Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 进行环氧化反应形成化学
共价键， 达到其抗水的目的。
另外， 在Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 进行抗水反应过程中， 采用较高的ｐ Ｈ 值将加速其熟化，这一优点有利于涂料配方中碳酸钙的大比例使用，降低涂料成本，而且ｐ Ｈ 值的提高也有利于印刷过程中油墨快速干燥，对平板涂布纸的印刷非常有利。
２．２用ＰＡＰＵ对涂布纸印刷适性的改善作用
涂布涂料组分大都具有阴电性，而Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 则具有微弱的阳离子性，它与涂料中的阴电性组分可以形成微絮凝作用，使涂料层的蓬松度提高，多孔性和透气度增加，在对纸张表面进行多道涂布时其作用表现得尤为突出。例如在对铜版原纸进行多道涂布的过程中，因其预涂配方中含有较多亲水性强、保水性佳的淀粉，不利烘干，通过Ｐ Ａ Ｐ Ｕ絮凝作用可以提高涂布机车速。对其顶涂配方，Ｐ Ａ － Ｐ Ｕ 的微絮凝作用可以促使涂料的不动点下降（Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 对涂料不动点的影响见图２ ），涂料向纸页内部的迁移量减少，纸面涂料覆盖性增加，获得蓬松度高的涂层，从而获得较高的纸页不透明度。同时蓬松度高的涂料层可以更好地发挥对纸面的压光整饰效果，获得良好的纸面光泽度和平滑度，对凹版印刷非常有利。此外由于铜版纸一般采用单张胶版印刷，印刷过程中上水以后纸面较难着墨，Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 的抗水作用及其涂料覆盖性的增加使纸张表面的ｃｏｂｂ值降低。而微絮凝引起的涂料层多孔性的提高， 则可以使纸面获得良好的着墨效果， 以及较高的印刷光泽度， 并且可以有效地防止花斑的产生。
２．３用ＰＡＰＵ对ＬＷＣ纸张特性的影响
２．３．１用ＰＡＰＵ对ＬＷＣ印刷过程中纸面起泡的防止作用
由于Ｌ Ｗ Ｃ 一般采用卷筒胶版刷， 纸面着墨后需要采用高温烘干，印刷机越快，需要的干燥温度越高， 高温状态下纸页内部的水汽要穿过涂料层逸出， 若涂料层的透气度太低， 水汽无法顺利逸出就会引起纸面起泡（ｂｌｉｓｔｅｒｉｎｇ），因此具有较好透气度涂料层的Ｌ Ｗ Ｃ 才能适用于高速轮转胶版印刷机。Ｐ Ａ Ｐ Ｕ与涂料中其它组分形成的微絮凝可以有效提高涂料层的透气度（ 如图３所示），从而使纸页内部的水蒸气容易逸出， 有效地避免纸面起泡问题。
２．３．２标ＰＡＰＵ对ＬＷＣ其它质量指标的影响
Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 的微絮凝作用和涂料不动点的下降可以使纸面获得覆盖性强、蓬松厚实的涂料层，因而纸张的白度和不透明度得到改善，同时蓬松厚实的涂料层使压光整饰效果更加明显，纸张表面的平滑度和光泽度获得提高。
我公司在生产Ｌ Ｗ Ｃ 过程中，用台湾聚益化学公司提供的Ｐ Ａ － Ｕ 树脂代替Ｍ Ｆ 树脂进行了试验，结果Ｌ Ｗ Ｃ 的不透明度、平滑度、光泽度等主要质量指标都获得了不同程度的提高或改善。
3 经济效益及结论
对于一般的涂料配方，Ｍ Ｆ 树脂相对于涂料颜料的加入量为0．７％～１．１％，ＰＡＰＵ相对于涂料颜 料的加入量为０．４％～０．６％，但由于Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 的单价较高，因此使用Ｐ ＡＰ Ｕ 树脂后涂料成本较Ｍ Ｆ 树脂有一定幅度的增加。然而由于Ｐ Ａ Ｐ Ｕ树脂良好的抗水性， 无甲醛逸出和快速熟化的特性， 以及对涂布纸印刷适性的突出贡献，使涂布纸的品质得到了明显提高，而涂布纸品质的提高使其销售价位有可能上升，弥补原料成本的增加。随着Ｐ Ａ Ｐ Ｕ 树脂大规模的生产和使用，其价位将逐渐下降，届时将以其良好的抗水和对印刷适性的有效改善在涂布纸生产中获得广泛的应用。
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