一种热敏纸用三防涂层组合物及其制备方法与流程

本发明属于热敏涂层组合物，具体地，涉及一种热敏纸用三防涂层组合物及其制备方法。

背景技术：

1、热敏纸，亦称热敏记录纸，是特种纸家族中的重要品种，历经数十年发展，直接热敏打印已演变为一项关键成像技术，并广泛渗透至众多应用场景。该技术属于非冲击式打印范畴，其核心机理在于利用热能源在纸张基材表面引发热敏显色层发生物理或化学变化，从而形成清晰可读的图像，这一过程具有系统简洁、运行可靠的特点，尤为适用于小批量、便携式印刷需求。相较其他传统打印方式，热敏打印机展现出显著的技术优势，包括输出速度快、运行噪声低、几乎无需日常维护且工作能耗较小，基于上述优势，热敏打印已在诸多实时信息记录领域获得深度应用，典型如传真通信、销售收据及交易凭单、银行对账单、彩票、交通票据、价格标签及物流面单等。

2、尽管热敏打印设备整机使用体验优异、落地适配性极强，但其成像效果完全依托热敏纸表层的功能涂层实现，现有主流热敏涂层体系受配方组分与制备工艺制约，仍然存在明显短板，如普通聚氨酯涂层成本适中，却致密性不足，高湿油脂环境易渗色，还会降低打印灵敏度；壳聚糖等生物基无氟涂层环保可降解，但亲水性强、耐磨差，摩擦易掉粉，无法适配物流标签等高频使用场景，且当前全球逐步淘汰各类含氟功能性涂层材料，市场亟需高性能无氟替代产品。因此开发一种热敏纸用且能兼顾防水、防油和防摩擦性能的三防涂层组合物具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热敏纸用三防涂层组合物及其制备方法，通过复合共聚乳液、填料和烷基烯酮二聚体的构建实现了高疏水、高疏油阻隔，杜绝高湿与油污环境渗色；此外，还将聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡和石蜡进行复配，大幅提升了涂层的耐摩擦性能，有效解决了现有技术中存在的涂层无法兼顾防水、防油和防摩擦性能的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种热敏纸用三防涂层组合物，所述涂层组合物包括如下重量份原料：

4、复合蜡乳液7-13重量份，复合分散液10-14重量份，复合共聚乳液46-50重量份，烷基烯酮二聚体乳液15-20重量份，消泡剂0.5-1.5重量份。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述复合蜡乳液的制备方法具体如下：

6、将聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡和石蜡控温搅拌至熔融，得到共混料，将脂肪醇聚氧乙烯醚溶于去离子水后匀速滴入共混料中，搅拌乳化，均质，冷却，即得复合蜡乳液，密封备用。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述聚乙烯蜡为6-10重量份，巴西棕榈蜡为5-7重量份，石蜡为1-2重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚为1-3重量份，去离子水为20-26重量份。

8、进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括aeo-7或aeo-3。

9、优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括aeo-7。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述控温搅拌的温度为95-100℃，所述搅拌乳化的转速为1200-1400r/min、时间为40-60min，所述均质的压力为22-26mpa、次数为2次，所述冷却为冷却至室温。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述复合分散液的制备方法具体如下：

12、将碱性木质素和去离子水混合后一次控温搅拌，加入聚丙烯酸钠和纳米二氧化硅二次控温搅拌，经均质，冷却、静置，即得复合分散液。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述碱性木质素为4-8重量份，去离子水为34-38重量份，聚丙烯酸钠为0.3-0.6重量份，纳米二氧化硅为3-5重量份。

14、进一步地，所述纳米二氧化硅的平均粒径为70-90nm。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述一次控温搅拌的温度为55-65℃、时间为30-45min，所述二次控温搅拌的转速为3500-4000r/min、温度为60-70℃、时间为1-2h，所述均质的压力为13-15mpa、次数为1次，所述冷却为冷却至室温，所述静置的时间为1-2h。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述复合共聚乳液的制备方法具体如下：

17、将脂肪醇聚氧乙烯醚和去离子水混合搅拌，得混合料a；取甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异丁酯和叔碳酸乙烯酯混合均匀，得混合料b；通氮气，将混合料b和质量浓度为1%的过硫酸铵水溶液加入混合料a中，控温搅拌，调节ph，冷却、过筛，即得复合共聚乳液。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为0.6-1.2重量份，去离子水为62-68重量份，甲基丙烯酸异冰片酯为12-18重量份，丙烯酸异丁酯为8-14重量份，叔碳酸乙烯酯为5-9重量份，过硫酸铵水溶液为0.2-0.4重量份。

19、进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括aeo-7。

20、作为本发明的一种优选技术方案，所述混合搅拌的时间为20-30min，所述控温搅拌的温度为70-80℃、时间为2.5-3.5h，所述调节ph为加入氨水调节ph=6.9-7.5，所述冷却为冷却至室温，所述过筛为过200-220目筛。

21、作为本发明的一种优选技术方案，所述消泡剂为水性有机硅乳液。

22、一种热敏纸用三防涂层组合物的制备方法，具体包括如下步骤：

23、向复合共聚乳液中依次加入复合分散液、烷基烯酮二聚体乳液和复合蜡乳液，搅拌均匀后加入消泡剂，调节ph，经过滤、静置熟化，即得热敏纸用三防涂层组合物。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述调节ph为加入氨水调节ph=6.9-7.5，所述过滤为过180-200目滤网，所述静置熟化的时间为12-16h。

25、本发明的有益效果：

26、（1）本发明以甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异丁酯和叔碳酸乙烯酯为共聚单体，经自由基共聚制得三元共聚物；同时引入木质素与纳米二氧化硅作为复合填料，构建分级多孔填充结构，实现不同尺度孔隙的精准填充。其中，木质素填充共聚物基体大孔隙，纳米二氧化硅封堵纳米微孔，由此形成致密阻隔层，物理阻断水、油分子的内部渗透通道，显著提升基体抗渗透性能。

27、（2）本发明通过自由基共聚将甲基丙烯酸异冰片酯中的异冰片基团、叔碳酸乙烯酯中的叔碳基团及丙烯酸异丁酯中的异丁基引入体系三元共聚物骨架，成膜过程中，所引入的低表面能基团可在涂层表面形成疏水界面，减弱外源液体对涂层的润湿渗透；同时，共聚物分子上的非极性烷基与脂环结构叠加排布，还能一定程度上阻碍油脂分子浸润附着，同步提升涂层防油性能。在此基础上，本发明还通过烷基烯酮二聚体与木质素和三元共聚物中的羟基作用形成共价键，使烷基烯酮二聚体在涂层表面牢固锚定，而自带的长烷基疏水碳链向外定向排列，能构建致密非极性疏水疏油表层，进一步协助三元共聚物提升涂层防水、防油综合性能。

28、（3）本发明使用聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡和石蜡，三者凭借低表面能特性，在涂层成膜时经浮游效应富集于表层，形成连续均匀的致密硬质蜡膜，该蜡膜可提升涂层表面平整度、降低界面摩擦系数，减少摩擦磨损，显著提高涂层防摩擦性能。