一种低VOCs涂布白板纸的环保型涂料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及白板纸制备，具体涉及一种低vocs涂布白板纸的环保型涂料及其制备工艺。

背景技术：

1、涂布白板纸为在基层纸质材料上涂布一层颜料层（一般为白色，方便后续的印刷和加工）形成的用于食品、化妆品、医药品、日用品等包装的材料。

2、涂布白板纸实现包装功能除了自身性质外还依赖于外部的涂料，使其能够实现美观、耐折、耐水的效果，现有的涂布白板纸使用的涂料中常含有苯类、甲醛、氯乙烯等挥发性有机物，这些物质在涂料涂刷后会挥发至大气中，对室内空气质量造成污染。长期接触这些污染物可能引发皮肤刺激、呼吸道损伤、造血系统病变及神经系统疾病，甚至存在致癌风险，基于此出于对环保的考虑，以及对食品等产品包装安全性的考虑，设置低vocs环保的涂布白板纸涂料至关重要。

3、然而目前市场上的低vocs涂料常面临性能与环保难以兼顾的技术矛盾。具体而言，为降低vocs，涂料中溶剂型树脂和有害助剂的用量受到限制，这往往导致涂层的流平性和成膜致密性下降，进而造成光泽度降低、涂层耐折性变差易产生裂纹 以及吸水率高导致防水性能不足 等问题。因此，如何在有效降低vocs含量的同时，确保涂料具备优异的光泽度、耐折性和低吸水率，是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种低vocs涂布白板纸的环保型涂料及其制备工艺，有效保证涂料良好的光泽度的同时降低vocs，提升整体的环保性能。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种低vocs涂布白板纸的环保型涂料，所述涂料由以下重量份物质组成：水性丙烯酸乳液30-40份、羧基丁苯胶乳10-15份、高岭土10-15份、碳酸钙10-15份、改性淀粉2-6份、助剂2-6份、丙二醇2-4份、丙烯酸丁酯0.4-0.6份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.2-0.6份、脱氢乙酸0.1-0.4份、去离子水2-10份；所述改性淀粉为将淀粉糊化后混合尿素进行活化，后继续混合乳酸接枝共聚制得。

4、优选的，所述改性淀粉的具体制备方法包括以下步骤：

5、s1、将玉米淀粉混合清水后加热至80-90℃糊化处理20-30min，得淀粉浆料备用；

6、s2、向淀粉浆料中加入玉米淀粉总质量1%-3%的尿素，于50-65℃温度下水浴搅拌活化处理15-25min，得活化浆料备用；

7、s3、配制乳酸浓度在20%-25%的乳酸水溶液，将乳酸水溶液与活化浆料按照质量比5-6∶1混合搅拌均匀，后向体系中添加naoh，调节体系中naoh浓度为0.2-0.3mol/l，惰性气体环境中搅拌反应4-6h，得反应混合物备用；

8、s4、将反应混合物采用丙酮反复搅拌冲洗并抽滤，抽滤后的产物干燥得到改性淀粉。

9、优选的，所述步骤s2中搅拌活化的转速为80-400r/min。

10、优选的，所述步骤s3中搅拌反应的温度为90-110℃，搅拌的转速为120-180r/min。

11、优选的，所述步骤s4中干燥的温度为35-55℃。

12、优选的，所述助剂为分散剂、消泡剂、增稠剂按照质量比1-2∶0.2-0.4∶0.5-1混合得到。

13、上述环保型涂料的制备工艺包括以下步骤：

14、（1）将丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和脱氢乙酸混合丙二醇搅拌均匀，后加入改性淀粉和去离子水在60-70℃水浴温度下搅拌，得初步混合料；

15、（2）将水性丙烯酸乳液和羧基丁苯胶乳采均调节至ph在8.5-9.0，后混合再升压至1-2mpa充分搅拌均匀，后加入高岭土、碳酸钙混合均匀，得混合树脂料备用；

16、（3）向混合树脂料中加入助剂，搅拌均匀后加入初步混合料，继续搅拌后静置得环保型涂料。

17、优选的，所述步骤（1）中搅拌的转速为200-600r/min，搅拌的时间为15-30min。

18、优选的，所述步骤（2）中充分搅拌均匀的转速为1200-1600r/min，且搅拌的时间为80-120min，且搅拌时控制温度在25-35℃。

19、优选的，所述步骤（3）中搅拌均匀的转速为80-120r/min，继续搅拌的转速为200-400r/min。

20、本发明改性淀粉通过糊化-尿素活化-乳酸接枝共聚的特定工艺制备， 首先，玉米淀粉经糊化后，其分子链间的氢键被削弱，结晶结构被破坏，为后续改性提供了更多的活性位点；

21、其次，尿素的加入起到了增塑和破坏氢键的作用，其使淀粉链段更易于运动。尿素分子中的氨基可与淀粉羟基形成新的氢键，起到空间占位效应，有效阻止淀粉链的重新聚集，即实现了活化效果；

22、最后，在碱性催化剂naoh作用下，乳酸与活化后的淀粉羟基发生接枝共聚反应，在淀粉分子主链上引入长链的聚乳酸支链。该改性淀粉应用于涂料中时，其兼具两亲性即 聚乳酸支链与体系中的丙烯酸酯类组分水性丙烯酸乳液和丙烯酸丁酯具有优异的相容性，而淀粉主链则与羧基丁苯胶乳、无机填料高岭土和碳酸钙等形成良好的界面结合力。这种“桥梁”作用显著提升了涂料整体的均一性和成膜致密性，从而为同时改善涂层的光泽度、耐折性和防水性提供了基础。

23、本发明中丙烯酸丁酯与引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯、多功能助剂脱氢乙酸以及改性淀粉之间形成了独特的协同效应： 在加热和引发剂存在下，丙烯酸丁酯可与水性丙烯酸乳液及羧基丁苯胶乳中的不饱和基团发生一定程度的接枝或交联反应，形成更为致密的三维网络结构。而脱氢乙酸的加入，一方面作为环保型防霉剂，另一方面其分子结构中的羰基和乙酰乙酰基团能够与改性淀粉的羟基及无机填料表面的金属离子产生配位或氢键作用，进一步增强了有机-无机界面的结合。这一协同体系形成 致密的交联网络有效阻隔了水分子的渗透，降低了吸水率；均匀且牢固的界面结合减少了应力集中点，显著提高了涂层的柔韧性和耐折性；同时，均一的成膜表面确保了光线反射的均匀性，从而提升了光泽度。

24、本发明提供一种低vocs涂布白板纸的环保型涂料及其制备工艺，与现有技术相比优点在于：

25、本发明采用水性丙烯酸乳液和羧基丁苯胶乳作为主要基料，从源头上避免了苯类、甲醛等有毒挥发性有机物的使用，有效降低了涂料的vocs含量≤20g/l。更重要的是，本发明通过改性淀粉的特定制备及其与丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、脱氢乙酸等组分的协同配合，攻克了低vocs涂料性能不佳的技术瓶颈。本发明提供的涂料在涂布白板纸后，不仅表现出1.7%极低的吸水率，展现出优异的防水性能；同时，其光泽度高达82和耐折性均显著优于对比例，综合性能得到全面提升。

1.一种低vocs涂布白板纸的环保型涂料，其特征在于，所述涂料由以下重量份物质组成：水性丙烯酸乳液30-40份、羧基丁苯胶乳10-15份、高岭土10-15份、碳酸钙10-15份、改性淀粉2-6份、助剂2-6份、丙二醇2-4份、丙烯酸丁酯0.4-0.6份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.2-0.6份、脱氢乙酸0.1-0.4份、去离子水2-10份；

2.根据权利要求1所述的环保型涂料，其特征在于，所述改性淀粉的具体制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的环保型涂料，其特征在于：所述步骤s2中搅拌活化的转速为80-400r/min。

4.根据权利要求2所述的环保型涂料，其特征在于：所述步骤s3中搅拌反应的温度为90-110℃，搅拌的转速为120-180r/min。

5.根据权利要求2所述的环保型涂料，其特征在于：所述步骤s4中干燥的温度为35-55℃。

6.根据权利要求1所述的环保型涂料，其特征在于：所述助剂为分散剂、消泡剂、增稠剂按照质量比1-2∶0.2-0.4∶0.5-1混合得到。

7.一种如权利要求1-6任一所述环保型涂料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中搅拌的转速为200-600r/min，搅拌的时间为15-30min。

9.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（2）中充分搅拌均匀的转速为1200-1600r/min，且搅拌的时间为80-120min，且搅拌时控制温度在25-35℃。

10.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于：所述步骤（3）中搅拌均匀的转速为80-120r/min，继续搅拌的转速为200-400r/min。