一种基于三层复合结构的高遮盖力双面白板纸及制备方法与流程

本发明涉及白板纸制备，具体涉及一种基于三层复合结构的高遮盖力双面白板纸及制备方法。

背景技术：

1、白板纸是一种白色挂面板纸，主要用于包装、印刷等领域，三层复合结构的白板纸主要是由面层、芯板、底层组成，为了达到良好的包装使用效果往往需要在面层和底层外侧涂布一层涂料。双面白板纸则是面层和底层采用相同原料制成，均具有光滑等特性，能够作为包装的外立面使用。

2、现有的高遮盖力白板纸都是采用高遮盖力涂料涂覆白板纸的外层，由于遮盖度高，颜色白净，印刷出来的花纹更为清晰好看，使得材料能够广泛用于食品、药品、化妆品等对卫生和印刷质量要求高的包装领域，但是由于白度提高相应的光泽度也提高，对油墨的渗透性降低，则造成印刷干燥慢的问题，且整体耐久性也较差，涂层面容易发黄变脆，折叠后易爆裂，严重影响使用的时限，提高了包装的成本。

3、然而，现有技术在追求高遮盖力和高白度的同时，带来了三个相互关联的棘手问题：其一，涂布层中大量使用的高折射率白色颜料如钛白粉或高比例煅烧高岭土虽然提升了遮盖力，但也显著提高了涂层表面的光泽度和封闭性，导致印刷油墨的毛细渗透路径受阻，造成油墨干燥速度慢，严重影响印刷效率并增加蹭脏风险；其二，为提高涂层强度而常用的单一丁苯胶乳体系，在长期使用或受热条件下，其分子链易发生氧化断链或交联，导致涂层发黄、变脆，显著降低包装材料的耐久性和使用寿命；其三，高填充量的无机颜料使涂层刚性增大，柔韧性不足，在后加工折叠或包装使用过程中极易产生爆裂，破坏白板纸的外观完整性和保护功能。现有技术中尚未有一种方案能够同时兼顾高遮盖力、优异油墨渗透性、长期耐久性和抗折性这四种相互制约的性能。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种基于三层复合结构的高遮盖力双面白板纸及制备方法，通过构建特定的改性高岭土复配体系与功能性助剂矩阵，从根本上解决了上述性能矛盾 在有效保证高遮盖力的同时，保证对油墨的渗透性，同时提升材料的耐久性，综合保证使用的稳定性。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于三层复合结构的高遮盖力双面白板纸，所述高遮盖力双面白板纸为在三层复合结构的双面白板纸两面涂覆一层高遮盖力涂料形成涂布层；所述涂布层由以下重量份物质组成：丁苯乳胶18-25份、醋酸乙烯-乙烯共聚物4-6份、改性高岭土25-30份、碳酸钙15-25份、羧甲基纤维素钠1-3份、羧甲基淀粉0.8-1.2份、聚亚磷酸酯0.1-0.3份、硬脂酰谷氨酸钠1-1.6份、聚乙烯醇2-4份；

4、所述改性高岭土为将碱处理后煅烧的高岭土和直接煅烧后硅烷偶联剂改性处理的高岭土按照质量比1∶3-5混合得到。

5、优选的，所述涂布层的厚度为10-20μm。

6、优选的，所述改性高岭土的制备方法包括以下步骤：

7、（1）将高岭土采用ph为11-11.5的碱溶液搅拌浸泡处理2-3h，后过滤，滤渣烘干后置于450-480℃温度下煅烧处理1-2h，再研磨粉碎，得改性料a；

8、（2）将高岭土直接升温至650-700℃煅烧处理1-2h，后取出置于3-5倍体积清水中，再加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，后升压至2-4mpa静置处理80-120min，再过滤烘干研磨，得改性料b；

9、（3）将改性料a和改性料b按照质量比1∶3-5混合搅拌均匀，得改性高岭土。

10、优选的，所述步骤（2）中硅烷偶联剂为kh-550、kh-560中至少一种。

11、优选的，所述改性料a和改性料b的粒径范围为0.8-1.0μm。

12、优选的，所述碳酸钙的粒径范围为0.5-1μm。

13、上述高遮盖力双面白板纸的制备方法包括以下步骤：

14、s1、将丁苯乳胶、醋酸乙烯-乙烯共聚物、改性高岭土、碳酸钙、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉、聚亚磷酸酯、硬脂酰谷氨酸钠、聚乙烯醇混合加入清水搅拌均匀，得高遮盖力涂料备用；

15、s2、将高遮盖力涂料涂覆于三层复合结构的双面白板纸一侧，热风固化后再涂覆另一侧，继续热风固化，得高遮盖力双面白板纸。

16、优选的，所述步骤s1中制得的高遮盖力涂料的固含量为40%-45%。

17、优选的，所述步骤s2中热风固化的温度为80-120℃。

18、本发明创造性地摒弃了单一颜料体系，通过精心设计两种截然不同的高岭土改性路径，并严格限定其混合比例，构建了一个具有双峰结构和亲疏水差异的复合遮盖单元，这是实现高遮盖力与优异油墨渗透性协同提升的关键。

19、改性料a：采用碱液预处理后低温450-480℃煅烧。碱处理能够优先溶解高岭土层间和非晶态杂质，打开其层状结构的边缘，随后低温煅烧可控地脱除结构羟基，使层状骨架保持相对完整且产生大量纳米级微孔。这种处理赋予改性料a 高比表面积和强毛细管力，为其在涂层中构建油墨溶剂快速下渗的微孔通道网络奠定了基础，同时其折光指数与聚合物基质的差异已可提供基础遮盖力。

20、改性料b：采用直接高温650-700℃煅烧结合高压硅烷改性。高温煅烧使高岭石相变为具有更高折光指数的偏高岭石或无定形二氧化硅/氧化铝，极大提升了单颗粒的光散射能力，这是实现高遮盖力高白度的主要来源。进一步地，在高压2-4mpa环境下进行硅烷偶联剂处理，不仅使偶联剂分子能够克服阻力深入颗粒的团聚体内部，对颗粒表面及孔隙内壁进行高效疏水修饰，还能在高压下打散部分团聚，改善填料分散性。疏水改性使得改性料b在亲水的涂料体系中倾向于分布在涂层表面或微区界面，与体系形成微观相分离结构。

21、将上述两种改性料按1:3-5的比例混合，是本发明的核心调控手段。 富含疏水微孔的改性料b构成了遮盖力的主体，并通过其疏水表面降低了涂层整体对油墨的连接料如矿物油的亲和力，防止过度铺展；而相对亲水且多孔的改性料a则均匀穿插其中，形成孤岛式的亲水微区。这种独特的微观结构，使得油墨在接触涂层表面时，其溶剂组分能够优先被改性料a的亲水微孔网络所吸附并迅速向下渗透， 从而在保证高遮盖的同时，获得了远优于传统高封闭性涂层的油墨吸收性，实现了遮盖与渗透这一传统矛盾性能的统一。

22、本发明通过特定的聚合物组合与助剂矩阵，在无机填料提供的刚性骨架中，构建了一个兼具优异柔韧性、抗氧化性和界面相容性的复合涂层网络。涂料采用丁苯乳胶作为主成膜物质，提供基础的附着力和强度；同时引入醋酸乙烯-乙烯共聚物（vae）。vae中的乙烯基团具有永久性的内增塑作用，其与丁苯乳胶在成膜过程中能够形成互穿聚合物网络（ipn）结构。该结构在微观层面上有效缓冲了无机填料高岭土、碳酸钙对涂层刚性带来的负面影响，大幅提升了涂层的柔韧性和抗冲击性，这正是本发明白板纸在常规及老化后对折实验中表现优异的结构基础。

23、涂层在热、氧作用下发黄变脆是行业难题。本发明引入聚亚磷酸酯。其为高效的过氧化物分解剂，能够分解丁苯胶乳在受热或光照老化过程中因氧化产生的氢过氧化物，从而从根源上切断自由基链式反应，有效防止涂层因聚合物主链断裂或交联而发黄变脆。

24、硬脂酰谷氨酸钠作为一种两亲性氨基酸表面活性剂，在此体系中扮演着“桥梁”角色。其羧酸根端可锚定于无机填料，特别是改性高岭土和碳酸钙表面，而长链烷基端则与有机聚合物链段具有良好的相容性，从而显著改善无机-有机界面的结合力，减少应力集中点，对提升抗折性有积极作用。同时，羧甲基纤维素钠与羧甲基淀粉构成双组份保水增稠体系，它们协同调节涂料的水分挥发速率和低剪切粘度，确保涂料在涂布过程中具有优异的流平性和保水性，避免因干燥过快导致的涂层缺陷，这对于维持涂层结构均匀性、保障最终的光学和力学性能至关重要。

25、本发明提供一种基于三层复合结构的高遮盖力双面白板纸及制备方法，与现有技术相比优点在于：

26、本发明采用碱处理联合烧结处理的高岭土混合烧结后硅烷改性的高岭土为材料，结合碳酸钙、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉、聚亚磷酸酯、硬脂酰谷氨酸钠等原料制备高遮盖力的漆膜材料，有效保证对白板纸的表面遮盖效果，同时保证良好的后续印刷效果，便于油墨的渗入和干燥，同时防止漆膜爆裂，提升漆膜耐候性，为白板纸的使用提供良好的基础。