食品罐内壁涂料用水性环氧树脂乳液的研制

摘要:食品罐合成了非离子表面活性剂和改性环氧树脂(具有阴离子表面活性剂的功能),采用温度转相法(TPIT)制备E-20水性环氧树脂乳液。介绍了用温度转相法制备水性环氧树脂乳液的合理工艺,并讨论了聚乙二醇分子量、非离子表面活性剂用量和叔胺中和度对配制的水性环氧树脂乳液性能的影响。
关键词:温度转相法;非离子表面活性剂;改性环氧树脂;分散相粒径和粒度分布
随着工业的发展和社会的进步,人们的环保意识不断增强,许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)含量的法令。因此,减少有机溶剂或不使用有机溶剂的涂料,如水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和光固化涂料的研究和开发得到了前所未有的重视。
用于食品罐容器内壁的涂料必须符合严格的环保要求,粉末涂料和水性涂料在罐头工业中已有广泛的应用[2]。粉末涂料不存在挥发性有机溶剂,但也存在一些缺点:涂膜厚度大、粉料回收利用率低、设备前期投资大和有粉尘爆炸的隐患等。相比之下,水性涂料则没有这些问题。现有的水性涂料主要有水溶性和水乳型两类,其中水溶性树脂主要指丙烯酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂,但涂布后涂膜耐水和耐化学药品性能较差,在罐头工业中应用的效果不太理想。相对而言,水乳型树脂,特别是水性环氧树脂,作为食品和饮料罐的内层涂料则性能良好。
水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水中所形成的乳液或水分散体,两者之间的区别在于环氧树脂分散相的粒径不同。根据制备方法的不同,环氧树脂水性化[3]有以下四种方法:机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。近年来开发出的可用于食品罐内层涂料的水性环氧树脂乳液通常采用化学改性法制备,用化学改性法制备的水性环氧树脂乳液含有少量挥发性有机溶剂,制备步骤不易控制,生产设备也比较复杂,造成产品成本较高。
本文采用温度转相法(TPIT)制备水性环氧树脂乳液。TPIT法是利用非离子表面活性剂的水溶性随温度的提高而降低的特性,在较高温度有较小的HLB值有利于油包水乳液的形成,而在较低温度有较高的HLB值有利于水包油乳液的形成。为了改善非离子表面活性剂乳化环氧树脂的乳化效果,又用对氨基苯甲酸改性双酚A型环氧树脂E-20,加入二甲基乙醇胺对分子中的羧基成盐后就具有阴离子表面活性剂的作用。本文研究了用非离子表面活性剂[4]和改性环氧树脂互配,并用温度转相法乳化环氧树脂的制备工艺以及相应水性环氧树脂乳液的性能。
1 实验部分
1.1 原料
双酚A型环氧树脂E-20, 工业级,环氧当量为500,江苏无锡树脂厂;聚乙二醇,工业级,江苏省银燕化工有限公司;对氨基苯甲酸,分析纯,上海化学试剂公司;二甲基乙醇胺,工业级,江苏省宜兴市华龙化工厂;乙二醇单丁醚,化学纯,上海试剂三厂;三苯基膦化氢,分析纯,上海化学试剂公司。
1.2 非离子表面活性剂的合成
按一定比例将双酚A型环氧树脂和聚乙二醇加入到装有搅拌器和温度计的三颈瓶,升温至80℃,搅拌溶解均匀后加入催化剂三苯基膦化氢,控制反应温度在150℃左右,维持若干小时。非离子表面活性剂用符号NS表示。
1.3 改性环氧树脂的制备
将一定量的双酚A型环氧树脂加入到三颈瓶中,加入少量乙二醇单丁醚作为溶剂,升温到80℃,搅拌待环氧树脂溶解后加入一定比例的对氨基苯甲酸,控制反应温度在80℃左右,保温若干小时后抽真空,将乙二醇单丁醚抽掉。改性环氧树脂用符号AS表示。
1.4 用温度转相法配制水性环氧树脂乳液
将100g双酚A型环氧树脂E-20和3g非离子表面活性剂(占环氧树脂固体3%)和4g改性环氧树脂(占环氧树脂固体4%)加入到装有锚式搅拌器和回流冷凝管的三颈瓶中,控制搅拌速度为500r/min,在75-80℃下加热直至获得均匀液体。然后停止加热但不移走加热夹套,当混合物的温度降到55℃时加入6g二甲基乙醇胺的水溶液进行中和( 阴离子表面活性剂中酸的50%中和率),随后缓慢滴加14g去离子水。在这过程中,体系温度降至52.5℃,这时体系发生相反转。搅拌半小时后再加入25g去离子水,继续搅拌1小时。最后,在出料前加入40g水调节水性环氧树脂乳液的粘度和固含量。
1.5 水性环氧树脂乳液的性能表征
水性环氧树脂乳液的稳定性根据乳液经3000r/min离心30分钟后是否破乳和分层进行评定;乳液的贮存稳定性为乳液在室温(25℃)下贮存6个月后检测是否有分层、沉降和破乳现象;乳液粘度用NDJ-79型旋转粘度计测定,转速为750r/min,测试温度为25℃;乳液分散相粒子的尺寸与粒度分布用激光粒度分析仪LS-230测定。
2 结果与讨论
2.1温度转相法制备水性环氧树脂乳液的工艺
温度转相法(TPIT)法是利用非离子表面活性剂的水溶性随温度升高而降低的特性(分子中氧化乙烯链段与水的氢键合程度随温度的提高而降低)。这样就在较高温度时有较小的HLB值而容易形成油包水乳液;而在较低温度时则有较大的HLB值有利于水包油乳液的形成。因此,用温度转相法先在转相温度以上将水、树脂和非离子表面活性剂制成油包水乳液,然后逐渐降温。在冷却过程中,体系通过转相温度区域而转相成水包油乳液。实验发现在转变区域内二相之间的界面张力出现很大的下降,使得水油间的界面积极大地增大而形成极微小颗粒的分散体(微乳液)。在越过该区域冷却中.颗粒重新聚集的速度很慢,使得转相乳化形成得水包油乳液稳定。
用温度转相法(TPIT)制备稳定的水性环氧树脂乳液的前提是水/环氧树脂/非离子表面活性剂组成的体系在40-100℃间要有微乳液的存在。有关这一点可用体系在转相时界面张力或粘度的突然下降或电导率突然增加来进行测定:不同体系的转相温度并不相同,这取决于水和环氧树脂的比例、非离子表面活性剂的品种和浓度以及环氧树脂的类型。
研究发现,带有羧基的树脂成盐后具有阴离子表面活性剂的性质,可用转相乳化法制备相应乳液,并且树脂的酸值(按羧基含量)和中和度都会影响到HLB值和浓度,从而影响转相温度。为了改善单用非离子表面活性剂乳化环氧树脂的乳化效果,并减少非离子性表面活性剂的用量,用对氨基苯甲酸改性双酚A型环氧树脂E-20,这种改性环氧树脂由于含有环氧树脂E-20的结构,加入后与环氧树脂E-20有良好的相容性,固化后不会迁移到涂膜表面,并且加入二甲基乙醇胺中和成盐后又能乳化环氧树脂。

食品罐内壁涂料用水性环氧树脂乳液的研制在送礼的文化传统中,包装作为礼物的外在表现形式,其重要性不言而喻。高档礼品包装更是以其精致的外观和..随着人们对环保理念的日益重视,越来越多的绿色产品开始走进我们的生活。其中,纸罐作为一种环保、时尚的..在礼尚往来的社交场合中,高档礼品包装如同璀璨的华章,以其奢华的魅力和精致的工艺,为礼品增添了一份独..随着全球环保意识的日益增强,各行各业都在寻求更加绿色、可持续的解决方案。在这场绿色革命中,纸罐以其..
摘要:食品罐合成了非离子表面活性剂和改性环氧树脂(具有阴离子表面活性剂的功能),采用温度转相法(TPIT)制备E-20水性环氧树脂乳液。介绍了用温度转相法制备水性环氧树脂乳液的合理工艺,并讨论了聚乙二醇分子量、非离子表面活性剂用量和叔胺中和度对配制的水性环氧树脂乳液性能的影响。
关键词:温度转相法;非离子表面活性剂;改性环氧树脂;分散相粒径和粒度分布
随着工业的发展和社会的进步,人们的环保意识不断增强,许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂(VOC)含量的法令。因此,减少有机溶剂或不使用有机溶剂的涂料,如水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和光固化涂料的研究和开发得到了前所未有的重视。
用于食品罐容器内壁的涂料必须符合严格的环保要求,粉末涂料和水性涂料在罐头工业中已有广泛的应用[2]。粉末涂料不存在挥发性有机溶剂,但也存在一些缺点:涂膜厚度大、粉料回收利用率低、设备前期投资大和有粉尘爆炸的隐患等。相比之下,水性涂料则没有这些问题。现有的水性涂料主要有水溶性和水乳型两类,其中水溶性树脂主要指丙烯酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂,但涂布后涂膜耐水和耐化学药品性能较差,在罐头工业中应用的效果不太理想。相对而言,水乳型树脂,特别是水性环氧树脂,作为食品和饮料罐的内层涂料则性能良好。
水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水中所形成的乳液或水分散体,两者之间的区别在于环氧树脂分散相的粒径不同。根据制备方法的不同,环氧树脂水性化[3]有以下四种方法:机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。近年来开发出的可用于食品罐内层涂料的水性环氧树脂乳液通常采用化学改性法制备,用化学改性法制备的水性环氧树脂乳液含有少量挥发性有机溶剂,制备步骤不易控制,生产设备也比较复杂,造成产品成本较高。
本文采用温度转相法(TPIT)制备水性环氧树脂乳液。TPIT法是利用非离子表面活性剂的水溶性随温度的提高而降低的特性,在较高温度有较小的HLB值有利于油包水乳液的形成,而在较低温度有较高的HLB值有利于水包油乳液的形成。为了改善非离子表面活性剂乳化环氧树脂的乳化效果,又用对氨基苯甲酸改性双酚A型环氧树脂E-20,加入二甲基乙醇胺对分子中的羧基成盐后就具有阴离子表面活性剂的作用。本文研究了用非离子表面活性剂[4]和改性环氧树脂互配,并用温度转相法乳化环氧树脂的制备工艺以及相应水性环氧树脂乳液的性能。
1 实验部分
1.1 原料
双酚A型环氧树脂E-20, 工业级,环氧当量为500,江苏无锡树脂厂;聚乙二醇,工业级,江苏省银燕化工有限公司;对氨基苯甲酸,分析纯,上海化学试剂公司;二甲基乙醇胺,工业级,江苏省宜兴市华龙化工厂;乙二醇单丁醚,化学纯,上海试剂三厂;三苯基膦化氢,分析纯,上海化学试剂公司。
1.2 非离子表面活性剂的合成
按一定比例将双酚A型环氧树脂和聚乙二醇加入到装有搅拌器和温度计的三颈瓶,升温至80℃,搅拌溶解均匀后加入催化剂三苯基膦化氢,控制反应温度在150℃左右,维持若干小时。非离子表面活性剂用符号NS表示。
1.3 改性环氧树脂的制备
将一定量的双酚A型环氧树脂加入到三颈瓶中,加入少量乙二醇单丁醚作为溶剂,升温到80℃,搅拌待环氧树脂溶解后加入一定比例的对氨基苯甲酸,控制反应温度在80℃左右,保温若干小时后抽真空,将乙二醇单丁醚抽掉。改性环氧树脂用符号AS表示。
1.4 用温度转相法配制水性环氧树脂乳液
将100g双酚A型环氧树脂E-20和3g非离子表面活性剂(占环氧树脂固体3%)和4g改性环氧树脂(占环氧树脂固体4%)加入到装有锚式搅拌器和回流冷凝管的三颈瓶中,控制搅拌速度为500r/min,在75-80℃下加热直至获得均匀液体。然后停止加热但不移走加热夹套,当混合物的温度降到55℃时加入6g二甲基乙醇胺的水溶液进行中和( 阴离子表面活性剂中酸的50%中和率),随后缓慢滴加14g去离子水。在这过程中,体系温度降至52.5℃,这时体系发生相反转。搅拌半小时后再加入25g去离子水,继续搅拌1小时。最后,在出料前加入40g水调节水性环氧树脂乳液的粘度和固含量。
1.5 水性环氧树脂乳液的性能表征
水性环氧树脂乳液的稳定性根据乳液经3000r/min离心30分钟后是否破乳和分层进行评定;乳液的贮存稳定性为乳液在室温(25℃)下贮存6个月后检测是否有分层、沉降和破乳现象;乳液粘度用NDJ-79型旋转粘度计测定,转速为750r/min,测试温度为25℃;乳液分散相粒子的尺寸与粒度分布用激光粒度分析仪LS-230测定。
2 结果与讨论
2.1温度转相法制备水性环氧树脂乳液的工艺
温度转相法(TPIT)法是利用非离子表面活性剂的水溶性随温度升高而降低的特性(分子中氧化乙烯链段与水的氢键合程度随温度的提高而降低)。这样就在较高温度时有较小的HLB值而容易形成油包水乳液;而在较低温度时则有较大的HLB值有利于水包油乳液的形成。因此,用温度转相法先在转相温度以上将水、树脂和非离子表面活性剂制成油包水乳液,然后逐渐降温。在冷却过程中,体系通过转相温度区域而转相成水包油乳液。实验发现在转变区域内二相之间的界面张力出现很大的下降,使得水油间的界面积极大地增大而形成极微小颗粒的分散体(微乳液)。在越过该区域冷却中.颗粒重新聚集的速度很慢,使得转相乳化形成得水包油乳液稳定。
用温度转相法(TPIT)制备稳定的水性环氧树脂乳液的前提是水/环氧树脂/非离子表面活性剂组成的体系在40-100℃间要有微乳液的存在。有关这一点可用体系在转相时界面张力或粘度的突然下降或电导率突然增加来进行测定:不同体系的转相温度并不相同,这取决于水和环氧树脂的比例、非离子表面活性剂的品种和浓度以及环氧树脂的类型。
研究发现,带有羧基的树脂成盐后具有阴离子表面活性剂的性质,可用转相乳化法制备相应乳液,并且树脂的酸值(按羧基含量)和中和度都会影响到HLB值和浓度,从而影响转相温度。为了改善单用非离子表面活性剂乳化环氧树脂的乳化效果,并减少非离子性表面活性剂的用量,用对氨基苯甲酸改性双酚A型环氧树脂E-20,这种改性环氧树脂由于含有环氧树脂E-20的结构,加入后与环氧树脂E-20有良好的相容性,固化后不会迁移到涂膜表面,并且加入二甲基乙醇胺中和成盐后又能乳化环氧树脂。

热门新闻:
尊贵呈现,尽显礼遇之道
时尚与实用的完美结合
奢华之选,礼尚往来之璀璨华章
引领包装行业进入轻量化时代
华丽背后的匠心独运
绿色包装的领航者
高档礼品包装的美学与个性化设计
纸罐在环保产品上的应用
高端礼品包装艺术的实践案例
揭秘纸罐如何以其十大环保优势引领可持续包装潮流
艺术与科技的奢华邂逅
环保与科技的融合
环保与实用的结合
高档礼品包装的个性化与情感价值
打造你的独特包装风格
精致工艺与卓越品质
从传统到创新的转变
高档礼品包装的艺术与文化
一个环保的选择,从你我做起
绿色环保的包装选择
让礼物更加精致
伟大之处
高档礼品的独特魅力
环保与便利的完美结合
日常生活中的常见品
环保包装的未来
环保又实用的包装选择
便利之选
环保包装的明星
环保与便利的完美结合
可回收材料
可持续包装的环保之选
环保包装的未来之选
环保与便利的完美结合
如何提高纸罐的抗压性
分享一种环保包装的新选择
你听说过复合纸罐吗?
浅析圆桶纸罐包装的类型
生产纸罐都需要什么设备
你知道纸罐的开启方式有几种
纸罐制作要注意哪些方面
纸罐和纸筒的区别有哪些
纸罐如何运输和存储
纸罐在宠物包装中的应用
关于纸罐的厚度您了解多少
纸罐是环保又实用的包装材料
高档礼品包装设计中,色彩往往有一种吸引人的力量
纸罐的制作工艺
纸罐的广告页设计要点分析
如何处理废弃纸罐
纸罐的优点及应用
纸罐-可持续的包装选择
为什么茶叶要用纸筒纸罐包装
您了解纸罐贴标机吗
为什么说使用纸罐更环保
纸罐包装为什么越来越具有竞争优势
纸罐茶叶如何保鲜
纸罐可以用于茶叶包装吗
回收废弃纸罐的作用
废弃纸罐回收后如何处理
纸罐的竞争优势有哪些
茶叶纸罐包装盒的标准有哪些
圆筒纸罐可以装调味品吗
高档礼品包装的诞生过程
纸罐装牛奶加热的正确方法
浅析纸罐包装印刷技术的新特点
浅析纸罐密封测试仪与纸包装的关系
纸罐包装对消费者有哪些好处
浅析铝箔纸罐的特点及应用领域
纸罐贴标的注意事项
高档礼品包装如何回收再利用
纸罐包装的制作工艺
高档礼品包装的合理设计
纸罐的作用及优势
圆筒纸罐的优点
高档礼品包装怎么样?
圆筒纸罐生产前处理分析
复合纸罐的应用领域
食品级复合纸罐的特点及用途介绍
圆筒纸罐优点及发展
纸罐质量标准了解一下
复合纸罐的性能分析
圆筒纸罐的生产及发展状况
复合纸罐的成型工艺
纸罐包装前景广阔
纸罐的美好前景
纸罐独有的特点与使用技巧
在包装行业中纸罐的应用解说
高档礼品包装背后所蕴含着的
高档礼品包装盒的制作及设计方法
国内外高档礼品包装理念及形式不一
欣鲁的高档礼品包装盒的设计理念是根据什么方面
纸罐的优势与前景
复合纸罐可以装什么?复合纸罐的应用领域
纸罐你真的了解吗?
纸罐厂家哪家好?如何选择一家好的纸罐厂家?
纸罐的使用要求与特点
纸罐的应用领域有哪些?
为什么要选择纸罐
纸罐生产中的卷管工艺要求
纸罐底盖脱落的原因和解决办法
包装纸罐的发展历程
山东欣鲁包装有限公司以行践言确保食品包装安全
带您认识一种新型的润滑脂小型纸罐包装
解读纸罐生产厂家绿色生产的设计与控制
纸罐模切板CAM系统的研究与开发
市场开始对纸罐实行准入制度
质量保证是纸罐厂家的立命之本
电商大环境下纸罐生产厂家该如何发展?
纸罐厂家质量记录管理程序概述
避免纸罐底部脱落以及回收利用
食品用包装纸罐企业生产许可证办证指南
纸罐印刷包装一路走来的风风雨雨
新型的复合纸罐已经走到舞台中央
复合纸罐的出现冲击着包装市场的潮流
浅谈纸罐的新型加工技术
浅谈食品纸罐的未来发展方向
我国包装纸罐的发展需要超越
试论普通纸罐包装的品牌价值
纸罐作为新生事物的发展历程简述
解读我国包装纸罐的“前世今生”
食品包装纸罐的选择大有学问
带你了解纸盒之外的纸罐包装
我国新型包装纸罐的发展超越
让茶叶在纸罐里“安居乐业”
如何让纸罐包装吸引消费者的眼球?
带你了解纸罐包装材料
让你的纸罐焕然一新
纸罐的收藏
包装漂亮的纸罐需掌握的六大要素
奶粉纸罐的密封战争,谁获得了最终胜利
为何要成为纸罐品牌厂家
纸罐厂家如何做好网络销售?
纸罐的快速发展为包装业注入新的活力
纸罐厂家如何做好网络销售?
干果类纸罐的制作事项
关于干果类纸罐的制作相关知识解答
环保纸罐成为铝和PET的完美替代品
告诉你漂亮纸罐的包装的六个步骤和技巧
怎样的纸罐厂家生产的产品才是好产品
纸罐走电商之路,开拓市场。
为保证食品安全,纸罐装食品有保障
为保证食品安全,纸罐装食品有保障
如何去判断和选择纸罐厂家呢?
选进口食物必须关注纸罐的生产日期
食品纸罐包装不能被外表蒙骗,安全性更重要
山东淄博哪家的纸罐比较好?
使用食品罐为什么这么普遍?
纸罐的生产标准是什么?
茶叶的包装用纸罐好还是铁罐好呢?
环保纸罐的用途以及优点
茶叶纸罐包装开包如何储存茶叶
纸罐如何吸引线上消费者购买产品
纸罐引领未来包装的流行时尚趋势
包装的绿色改革在这个夏天如火如荼展开
一个包装设计的成功与否取决于三个要素
如何正确的选购食品纸罐
绿色环保纸罐包装在互联网展开一场革命
国外精美纸罐包装鉴赏
国外精美纸罐包装鉴赏
过度包装现象有待解决
纸罐包装引领时尚-包装和产品质量同样重要!
做好企业定位“与巨人通行”
端午粽子个性化包装走节俭风
通知指出强调要求:严查食品和凉菜预包装
纸罐包装朝着精细化方向锐意进取
纸罐包装业实现自动生产化是发展的必经之路
绿色包装在传统包装设计模式下发展
运用电子商务对包装企业进行有效推动
纸罐定制潮流势不可挡
2014年纸包装印刷行业预测:惊与变
全球主要国家包装市场发展情况分析
复合型纸罐的七大特点
提升我国高档礼品包装企业实力势在必行
纸罐经销商如何选择电子商务营销平台
2014软包装材料和包装结构的发展趋势
好的包装设计理念是什么
2014年造纸业新希望将通过全面深化改革来实现
纸罐为什么大家如此喜爱它
为何中国纸业从“春天”直接步入“冬天”零增长
纸质U盘将为印刷业带来新能量
复合纸罐包装将成为我国包装的发展趋势
纸包装已经占据了中国包装业的半壁江山
奶粉怎能缺少纸罐的包装呢?
纸罐的最后一次的改革
绿色的包装品-纸罐
高档礼品包装要夺目
节约使用纸罐 将环保进行到底
纸罐的优点
新建包装印刷业新规:必须使用符合环保要求油墨
轻工制造行业:生活用纸市场交投平稳
食品级复合纸罐应用前景广阔
四色胶版印刷纸罐装星巴克冰淇淩亮相
纸罐 纸筒
纸罐包装材料发展趋向
纸类包装材料发展趋向
纸罐包装新思路
包装会是未来的破发点
包装会是未来的破发点
食品级复合纸罐应用前景广阔