一種含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子材料技術領域，涉及電化鋁箔膠層樹脂，尤其涉及一種含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著印刷工業的不斷發展與人們審美觀的不斷提高，圖案清晰且色彩絢麗的包裝產品得到世人的廣泛青睞。以燙金方式生產出來的印刷品因其金屬質感強烈、突出設計主題、耐磨、耐候等優點，廣泛應用于煙酒及化妝品包裝材料當中。燙金的實質就是將電化鋁箔上的信息、圖案通過一定溫度與壓力作用轉移至特定承載物的工藝過程。質量優異的燙金產品不僅需要適當的燙金工藝參數，更為重要的就是電化鋁箔本身的上燙性必須達標。影響電化鋁箔上燙性能的因素很多，諸如電化鋁箔分離層離型、信息層樹脂及膠層樹脂，又比如說承載物光油中所使用的樹脂類型與電化鋁箔中膠層樹脂的匹配性，而膠層樹脂是生產電化鋁箔的最后一道工序，并且其熱熔后直接與承印物光油直接接觸，因此是電化鋁箔是否具備優異上燙性能的關鍵。在實際燙金生產中，通常需要在同一卷電化鋁箔上燙出不同形狀、粗細的圖案，而以往市場上電化鋁箔產品很難兼顧多種燙金需要，為此需要通過交聯改性手段來改善膠層樹脂內部的鍵合方式從而改善其上燙性能。
[0003]氧化石墨稀(GO)的比表面積$父尚，其表面含有豐富的官能團(如-C00H、-0H、-0-、-CO-等)，眾多的官能團與膠層樹脂鍵合后有利于提高其上燙性能，并且GO本身的片狀分子結構更能加強樹脂熱熔后與承載物的附著力，是一種極具潛力新型樹脂改性材料。
[0004]HEMA封端的聚氨酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物的制備與表征，化工世界，2005，增刊:55~59，報道了以聚四氫呋喃、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯為原料合成含不飽和雙鍵的聚氨酯齊聚物，通過本體自由基聚合，制備出一系列共聚物，并且整個過程中不使用有機溶劑，符合環保生產要求。
[0005]UV固化氧化石墨烯/聚氨酯-丙烯酸酯復合功能涂料的制備及性能研宄，碩士學位論文，江蘇鎮江:江蘇大學，2015，報道了通過自制GO改性聚氨酯-丙烯酸酯乳液，并將預聚體乳液固化成膜后用于導電材料及抗電子屏蔽材料等。
[0006]從這些研宄成果可以得知，GO作為一種性能優異的新型碳材料正廣泛應用于聚合物類復合材料中，而聚合物共混不僅操作簡便且制得產品性能穩定。
[0007]目前，GO用于樹脂改性的方式主要為:在制備預聚體過程中適當引入G0，使其通過鍵合方式附載于預聚體分子鏈上，再由一定的固化劑、引發劑等組成乳液固化體系，在熱力或光照條件下使其固化成膜。這種方式能夠使GO分子表面官能團與被改性樹脂分子鏈充分接觸，但考慮到電化鋁生產成本以及操作簡便易行原則，本發明向樹脂固化體系中直接添加G0，使其與樹脂物理共混，共混物乳液受熱固化，從而使得GO填充于固化膜中。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是為了增強電化鋁箔膠層樹脂的熱熔后與承載物的附著力，提高上燙性，公開了一種含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂。
[0009]本發明依據燙金圖及承載物性質確定膠層樹脂各組分比例，尤其是氧化石墨烯(GO)所占整個膠層樹脂體系的質量份數。
[0010]一種含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂，按質量份數由以下組分組成:
丙烯酸樹脂 25~40，
其他樹脂 5~15，
娃粉8~20，
氧化石墨烯 1~10，
助劑0.5-1.0,
溶劑40~70。
[0011]本發明所公開的含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂，其中，所述丙烯酸樹脂為丙烯酸或甲基丙烯酸及其衍生物，比如甲基丙烯酸羥甲酯或甲基丙烯酸羥乙酯，優選甲基丙烯酸羥乙酯；
所述其他樹脂為硝酸纖維素、乙酸丁酸纖維素或過氯乙烯樹脂，優選硝酸纖維素；所述助劑為流平劑、增滑劑、潤濕劑、熱穩定劑中的一種或多種組合，優選流平劑，其中流平劑為聚丙烯酸或羧甲基纖維素，增滑劑為聚乙烯蠟或聚丙烯蠟，潤濕劑為司盤或吐溫，熱穩定劑為甘油酯；
所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、丁酮、環己酮、乙酸乙醋、正丁醇中的一種或多種混合，優選正丁醇。
[0012]本發明的另外一個目的，公開了上述含氧化石墨烯的電化鋁箔膠層樹脂的制備方法，是按照下述步驟進行:
先將適量溶劑投入反應釜中，控制釜內溫度25~60°C ;依次加入丙烯酸樹脂和其他樹月旨，攪拌2~4 h ;再將硅粉、氧化石墨烯(G0)、助劑一次性投入釜內，控制溫度25~70°C，攪拌2-6 h ;最后將混合均勻的物料通過釜體裝置流入儲槽內備用，儲槽內部溫度10~35°C。
[0013]其中，所述丙烯酸樹脂為丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物(如甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯)，優選甲基丙烯酸羥乙酯，其質量百分比占膠層樹脂的30% ;
所述其他樹脂為硝酸纖維素、乙酸丁酸纖維素或過氯乙烯樹脂，優選硝酸纖維素，其質量百分比為膠層樹脂的6% ;
所述助劑為流平劑、增滑劑、潤濕劑、熱穩定劑中的一種或多種組合，優選流平劑，其中流平劑選用聚丙烯酸、羧甲基纖維素，增滑劑選用聚乙烯蠟、聚丙烯蠟，潤濕劑選用司盤、吐溫，熱穩定劑選用甘油酯且質量百分比占膠層樹脂的0.8% ;
所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、丁酮、環己酮、乙酸乙醋、正丁醇中的一種或多種混合，優選正丁醇，其質量百分比為膠層樹脂的50% ;
所述硅粉與氧化石墨烯(GO)質量百分比分別為膠層樹脂的為10.2%及3%、物料共混后攪拌4h，整個共混過程溫度控制在30°C。
[0014]按照本發明所闡述的制備工藝可以得到一系列不同物料、配比的膠層樹脂，將這一系列膠層樹脂通過特定的涂布機均勻地涂覆于基膜鋁層面，經涂布機加工后即得到電化鋁箔成品。
[0015]本發明使用的部分化學試劑純度、生產廠家如下:
甲基丙烯酸羥甲酯(工業品，濟南運大化工有限公司)；甲基丙烯酸羥乙酯(工業品，揚州市祥華新材料科技有限公司)；硝酸纖維素(工業品，長城化學試劑有限公司)；乙酸乙酯(化工品，江蘇索普集團有限公司)；正丁醇(化工品，江蘇索普集團有限公司)。
[0016]實驗方法
利用專業圓壓圓燙金機(JZT-600D 二色高速水松紙燙金機，海寧市騰達機械有限公司)將電化鋁箔燙印于特定承載物上，其中承載物可以為水松紙、白卡紙等，為方便說明膠層樹脂上燙效果，本發明使用水松紙作為試驗承載物；燙金模板為電化鋁燙印箔標準樣板，設定燙金壓強為95Pa，溫度195°C，速率100 m.mirT1，燙金效果圖為附圖1所示。
[0017]有益效果
本發明創造性地將GO引入電化鋁箔膠層樹脂當中，利用物理共混方式得到一系列不同物料比的膠層樹脂體系。氧化石墨烯是一種性能優異的新型碳材料，具有較高的比表面積與豐富的表面官能團，目前被廣泛應用于制備聚合物類復合材料。此外，GO本身的單層片狀結構使其更加容易分散于改性材料當中，本發明的有益效果將為改善電化鋁箔膠層樹脂的上燙性能提供新的思路。
【附圖說明】
[0018]圖1為不含氧化石墨烯(GO)的空白膠層樹脂與含有氧化石墨烯(GO)的膠層樹脂制得電化鋁箔的燙金效果圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明，以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范疇。
[0020]空白試驗
將5.0 kg正丁醇投入反應釜中，控制釜內溫度30°C ;按先后順序依次加入3kg甲基丙烯酸羥乙酯及0.6kg硝酸纖維素，攪拌3 h，并控制整個配料過程中溫度為30°C、攪拌速率為300 r/min^fl.02 kg硅粉、80 g聚丙烯酸一次性加入釜內，攪拌4 h ;將混合均勻的物料通過釜體裝置流入儲槽內備用。
[0021]實施例1
將5.0 kg正丁醇投入反應釜中，控制釜內溫度30°C ;按先后順序依次加入3kg甲基丙烯酸羥乙酯及0.6kg硝酸纖維素，攪拌3 h，并控制整個配料過程中溫度為30°C、攪拌速率為300 r/min ；))# 1.02 kg硅粉、300g GO,80 g甘油酯一次性加入釜內，攪拌4 h ;將混合均勻的物料通過釜體裝置流入儲槽內備用。
[0022]實施例2
將6.05kg正丁醇投入反應釜中，控制釜內溫度25°C ;按先后順序依次加入2.5kg甲基丙烯酸羥乙酯及0.5kg硝酸纖維素，控制攪拌速率在200 r/min之間，攪拌2 h df0.Skg硅粉、0.1kgGO,0.05kg聚乙烯蠟一次性加入釜內，控制溫度25°C，攪拌速率在200 r/min，攪拌2h ;將混合均勻的物料通過釜體裝置流入儲槽內備用，控制內部溫度10°C。
[0023]實施例3
將0.5kg正丁醇投入反應釜中，控制釜內溫度60°C ;按先后順序依次加入4.0 kg甲基丙稀酸輕乙醋及1.5kg硝酸纖維素，控制攪拌速率在500 r/min之間，攪拌4h ;將2.0 kg娃粉、1.0 kg G0、1.0kg聚丙烯酸一次性加入釜內，控制溫度70°C，攪拌速率在700 r/min，攪拌6h ;將混合均勻的物料通過釜體裝置流入儲槽內備用，控制內部溫度35°C。