一种环保型纸塑复合材料用涂料以及纸塑复合材料的制作方法

本发明涉及纸塑复合材料制备技术领域，具体涉及一种环保型纸塑复合材料用涂料以及纸塑复合材料。

背景技术：

纸塑复合材料是在纸基材料的基础上采用塑料复合而成的复合材料；其具有防水性好、强度高等优点被广泛应用于包装纸盒、手提袋的包装材料。卡纸属于纸塑复合材料的一种，但是现有卡纸上的涂层并不环保，不能降解，容易对环境产生污染；因此，急需开发一种环保型纸塑复合材料用涂料。

进一步地，发明人在研究中发现，常规的环保型涂料涂覆于卡纸上后，其热合强度不高；进而导致卡纸的热封性能不好，用其制备得到的包装袋容易破裂。因此，急需进一步开发一种热合强度高且环保的纸塑复合材料用涂料。

技术实现要素：

为了解决现有背景技术中指出的至少之一的技术问题，本发明首先提供了一种环保型纸塑复合材料用涂料。

本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：

一种环保型纸塑复合材料用涂料，其特征在于，包含如下重量份的组分：

水溶性聚乙烯醇40～60份；聚乳酸树脂40～60份；淀粉10～20份；改性达玛树脂20～40份；增塑剂10～20份；二乙醇胺5～10份；分散剂1～5份；流平剂1～3份；抗菌防霉剂0.3～1份；水150～200份；

优选地，所述的环保型纸塑复合材料用涂料，其包含如下重量份的组分：

水溶性聚乙烯醇50～60份；聚乳酸树脂40～50份；淀粉15～20份；改性达玛树脂25～30份；增塑剂15～20份；二乙醇胺6～8份；分散剂2～3份；流平剂1～2份；抗菌防霉剂0.5～1份；水180～200份。

最优选地，所述的环保型纸塑复合材料用涂料，其包含如下重量份的组分：

水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；改性达玛树脂30份；增塑剂15份；二乙醇胺6份；分散剂3份；流平剂1份；抗菌防霉剂0.5份；水180份。

优选地，所述份分散剂选自十六烷基三甲基溴化铵。

优选地，所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯。

优选地，所述的流平剂选自水性流平剂byk-333。

优选地，所述的抗菌防霉剂选自卡松。

优选地，所述的改性达玛树脂通过如下方法制备得到：

将100～150重量份的达玛树脂和50～80重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入0.5～1重量份的催化剂，在惰性气体条件下加热至135～150℃反应1～2h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

接着加入20～40重量份的邻苯二甲酸酐以及20～40重量份的1,2-环己二甲酸酐，在惰性气体条件下加热至135～150℃继续反应1～2h即得所述的改性达玛树脂。

最优选地，所述的改性达玛树脂通过如下方法制备得到：

将120重量份的达玛树脂和60重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入1重量份的催化剂，在惰性气体条件下加热至140℃反应1.5h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

接着加入30重量份的邻苯二甲酸酐以及30重量份的1,2-环己二甲酸酐，在惰性气体条件下加热至140℃继续反应1.5h即得所述的改性达玛树脂。

本发明还提供一种纸塑复合材料，所述的纸塑复合材料包括卡纸以及涂在卡纸一面或两面的涂层；所述的涂层通过权利要求1～7任一项所述的环保型纸塑复合材料用涂料涂覆得到。

优选地，卡纸的克重为70～400g/m²。

优选地，涂层中环保型纸塑复合材料的干重为2～15g/m²。

有益效果：本发明提供了一种全新的纸塑复合材料用涂料；由于含有的聚乳酸树脂以及淀粉是可以降解的环保原料，因而采用其制备得到的纸塑复合材料用涂料有效的提高了涂料的环保可降解性能。此外，本发明通过在环保型纸塑复合材料用涂料中加入本发明全新方法制备得到的改性达玛树脂可以显著提高环保型纸塑复合材料用涂料的热合强度；保证了所述的纸塑复合材料具有优异的热封性能，提升了纸塑复合材料的产品质量。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。

以下实施例中所述的水溶性聚乙烯醇采用日本可乐丽公司生产的牌号为pva3-88(203)的水溶性聚乙烯醇；所述的聚乳酸树脂采用美国natureworks公司生产的牌号为3100hp的聚乳酸；其它未特别注明来源的原料均为本领域技术人员可以通过常规购买途径购买得到的常规原料。

实施例1环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；改性达玛树脂30份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将120重量份的达玛树脂和60重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入1重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至140℃反应1.5h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

(2)接着加入30重量份的邻苯二甲酸酐以及30重量份的1,2-环己二甲酸酐，在氮气保护下加热至140℃继续反应1.5h即得所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

实施例2环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇40份；聚乳酸树脂60份；淀粉10份；改性达玛树脂40份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)10份；二乙醇胺5份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)5份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)2份；抗菌防霉剂(具体为卡松)1份；水200份；

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将100重量份的达玛树脂和80重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入0.5重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至150℃反应1h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

(2)接着加入20重量份的邻苯二甲酸酐以及40重量份的1,2-环己二甲酸酐，在氮气保护下加热至150℃继续反应1h即得所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

实施例3环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂40份；淀粉20份；改性达玛树脂20份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)5份；二乙醇胺10份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)1份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)3份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.3份；水150份。

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将150重量份的达玛树脂和50重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入0.8重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至140℃反应2h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

(2)接着加入40重量份的邻苯二甲酸酐以及20重量份的1,2-环己二甲酸酐，在氮气保护下加热至140℃继续反应2h即得所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

对比例1环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

制备方法：：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。对比例1与实施例1的区别在于，对比例1环保型纸塑复合材料用涂料中不加入改性达玛树脂。

对比例2环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；达玛树脂30份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

对比例2与实施例1的区别在于，对比例2环保型纸塑复合材料用涂料中加入达玛树脂；而实施例1中加入的是采用本发明全新方法制备得到的改性达玛树脂。

对比例3环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；改性达玛树脂30份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将120重量份的达玛树脂和60重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入1重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至140℃反应1.5h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂即所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

对比例3与实施例1的区别在于，对比例3环保型纸塑复合材料用涂料中加入的改性达玛树脂的制备方法不同；对比例3采用1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂作为改性达玛树脂，并未与后续的苯二甲酸酐以及1,2-环己二甲酸酐反应。

对比例4环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；改性达玛树脂30份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将120重量份的达玛树脂和60重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入1重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至140℃反应1.5h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

(2)接着加入60重量份的邻苯二甲酸酐，在氮气保护下加热至140℃继续反应1.5h即得所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

对比例4与实施例1的区别在于，对比例4环保型纸塑复合材料用涂料中加入的改性达玛树脂的制备方法不同；对比例4仅仅采用邻苯二甲酸酐与1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂反应制备改性达玛树脂；而实施例1则是采用邻苯二甲酸酐和1,2-环己二甲酸酐与1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂反应制备改性达玛树脂。

对比例5环保型纸塑复合材料用涂料的制备

原料重量份组成：水溶性聚乙烯醇60份；聚乳酸树脂50份；淀粉15份；改性达玛树脂30份；增塑剂(具体为邻苯二甲酸二丁酯)15份；二乙醇胺6份；分散剂(具体为十六烷基三甲基溴化铵)3份；流平剂(具体为水性流平剂byk-333)1份；抗菌防霉剂(具体为卡松)0.5份；水180份。

所述的改性达玛树脂的制备方法为：

(1)将120重量份的达玛树脂和60重量份的1,4-丁二醇二缩水甘油醚混合后加热至原料熔解；然后加入1重量份的催化剂三苯基膦，在氮气保护下加热至140℃反应1.5h；得1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂；

(2)接着加入60重量份的1,2-环己二甲酸酐，在氮气保护下加热至140℃继续反应1.5h即得所述的改性达玛树脂。

制备方法：将水溶性聚乙烯醇、聚乳酸树脂、淀粉、改性达玛树脂、增塑剂、二乙醇胺、分散剂、流平剂、抗菌防霉剂以及水混合后，加热搅拌均匀即得所述的环保型纸塑复合材料用涂料。

对比例5与实施例1的区别在于，对比例5环保型纸塑复合材料用涂料中加入的改性达玛树脂的制备方法不同；对比例5仅仅采用1,2-环己二甲酸酐与1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂反应制备改性达玛树脂；而实施例1则是采用邻苯二甲酸酐和1,2-环己二甲酸酐与1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂反应制备改性达玛树脂。

实验例1

选取克重为300g/m²的牛皮纸，然后采用涂覆机在牛皮纸的其中一面分别涂覆实施例1～3以及对比例1～5制备得到的环保型纸塑复合材料用涂料；然后经干燥、压光、收卷后得纸塑复合材料1～8；以环保型纸塑复合材料用涂料的干重计，环保型纸塑复合材料在牛皮纸上的涂覆用量为5g/m²。参照《qb-t2358-1998塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》测试纸塑复合材料1～8的热合强度；测试结果见表1。

表1.本发明环保型纸塑复合材料用涂料对纸塑复合材料热合强度的影响

从表1热合强度实验数据可以看出，纸塑复合材料4涂覆有对比例1不加入改性达玛树脂制备得到的环保型涂料，其热合强度仅仅为0.54(n/15mm)，其热合强度并不高，急需提高。

从表1热合强度实验数据可以看出，纸塑复合材料5与纸塑复合材料4相比，其热合强度并未得到明显的提高，这说明加入未改性的达玛树脂制备得到的环保型纸塑复合材料用涂料(对比例2)并不能有效的提高纸塑复合材料的热合强度。

从表1热合强度实验数据可以看出，纸塑复合材料1～3与纸塑复合材料4和5相比，有了显著的提高，这说明环保型纸塑复合材料用涂料(实施例1～3)中加入本发明改性达玛树脂能大幅提高纸塑复合材料的热合强度。涂覆有加入本发明改性达玛树脂制备得到的环保型纸塑复合材料用涂料的环保型纸塑复合材料，其热合强度高于8(n/15mm)，取得了显著的技术突破。

从表1热合强度实验数据可以看出，纸塑复合材料6与纸塑复合材料4相比，其热合强度同样未得到明显的提高，也远远小于纸塑复合材料1～3；这说明达玛树脂的改性方法十分关键，环保型纸塑复合材料用涂料(对比例3)中加入1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂并不能大幅提高纸塑复合材料的热合强度；环保型纸塑复合材料用涂料中只有加入由本发明所述方法制备得到的改性达玛树脂(即，将1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂与邻苯二甲酸酐和1,2-环己二甲酸酐反应得到的改性达玛树脂)才能大幅提高纸塑复合材料的热合强度。

从表1热合强度实验数据可以看出，纸塑复合材料7和8与纸塑复合材料4相比，其热合强度虽然有了一定程度的提高；但是同样远远小于纸塑复合材料1～3；不能满足更高热合强度要求的纸塑复合材料；这说明玛树脂的改性方法十分关键，1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂同时与邻苯二甲酸酐和1,2-环己二甲酸酐反应制备得到的改性达玛树脂，其对环保型纸塑复合材料的热合强度远远高于1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂只与邻苯二甲酸酐或1,2-环己二甲酸酐反应制备得到的改性达玛树脂。邻苯二甲酸酐和1,2-环己二甲酸酐同时与1,4-丁二醇二缩水甘油醚改性达玛树脂反应制备改性达玛树脂，可以协同提高环保型纸塑复合材料的热合强度。