一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺

技术领域

本发明涉及包装材料技术领域，具体为一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺。

背景技术

随着市场竞争力的日益激烈，我们的商品包装材料也是越来越多，才能满足千变万化的包装样式。商品包装是商品的形象，是区别与其他同行业商品的标识，刺激消费者购买欲，方便消费者进行区别购买；现有技术中，防伪印刷包装行业中主要由烫金纸、镭射膜、镭射镀铝卡纸等包装材料。

现有的镭射镀铝卡纸制备过程中，一般包括直接复合镭射纸、转移复合镭射纸，而转移复合镭射纸是我们较为常用的工艺之一，但现有工艺在转移复合镭射纸制备过程中采用的镭射涂料的耐温性能较差，影响实际产品应用。

因此，本发明公开了一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺，以解决该问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取去离子水和乙醇，40-45℃下混合搅拌，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。

较优化的方案，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌，再加入腰果酚，110-115℃下搅拌反应5-7h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在70-80℃下真空干燥，得到助剂；

取去离子水和乙醇，40-45℃下混合搅拌，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。

较优化的方案，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌40-50min，再加入腰果酚，110-115℃下搅拌反应5-7h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在70-80℃下真空干燥，得到助剂；

取氧化石墨烯和二氧六环混合，超声分散1-1.2h，再加入助剂、二氧六环混合溶液，在95-100℃下反应5-6h，去除溶剂后真空干燥，得到改性氧化石墨烯；

取改性氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺，超声分散1-1.2h，加入碳纳米管，继续超声1-1.5h，离心收集，洗涤干燥，得到石墨烯-碳纳米管复合物；取石墨烯-碳纳米管复合物和去离子水，混合搅拌10-20min，超声分散20-30min，得到物料A；

取聚碳酸酯二元醇、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸和有机锡催化剂，65-70℃下混合搅拌2-2.5h，加入二羟甲基丙酸，降温至60℃，反应3-4h后中和乳化，再加入物料A，搅拌反应30-40min，得到水性聚氨酯乳液；

取去离子水和乙醇，40-45℃下混合搅拌30-40min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌20-30min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。

较优化的方案，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂为KH-550。

较优化的方案，步骤(1)中，所述石墨烯-碳纳米管复合物制备时，改性氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为1：(15-16)。

步骤(1)中，助剂制备时腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

改性氧化石墨烯制备时，氧化石墨烯与助剂的质量比为(3-4)：1。

较优化的方案，所述基膜为PET膜、PVC膜、BOPP膜中的任意一种。

较优化的方案，所述胶粘剂为聚氨酯胶粘剂或丙烯酸胶粘剂。

较优化的方案，所述消泡剂为BYK141，所述流平剂为BYK333。

较优化的方案，根据以上所述的一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺制备的包装材料。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明公开了一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺，在制备采用膜转移法将PET膜或镭射PET膜置于涂胶马纸或纸板复合，再将PET膜剥落(PET膜可反复使用多次)，铝分子层通过胶粘作用转移到纸或纸板，以制备得到光芒四射的任意图案、任意文字的镭射防伪真空镀铝纸，该纸张可作为烟、食品的包装材料，广泛应用于包装领域。

本发明先在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，该基膜可选择为PET膜、PVC膜、BOPP膜中的任意一种，该基膜的加工工艺为现有常规加工工艺，在此不多加赘述；基膜的选择可作为基底提供强度支撑。

本申请对镭射涂料进行组分优化改进，选用水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂搅拌后制备镭射涂料，其中各组分含量限定为：以重量计，水性丙烯酸乳液45-50份、水性聚氨酯乳液25-30份，消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.2-0.5份、助粘剂0.2-0.4份、润湿剂0.1-0.4份、助剂2-4份、去离子水18-25份、乙醇5-15份；在制备过程中本申请制备了助剂，助剂主要由硅烷偶联剂、多聚甲醛、腰果酚反应制得，该助剂的添加不仅引入了苯环，苯环结构稳定，能够提高镭射涂料的耐高温性能，而且该助剂还能够作为中介桥梁提高各组分之间的相容性，从而提高镭射涂料的综合性能。

同时在镭射涂料制备过程中，为进一步提高镭射涂料的性能，本申请对水性聚氨酯乳液进行功能化改性，先采用助剂对氧化石墨烯进行表面接枝处理，由于助剂内含有大结构基团，存在空间阻力，能够提高氧化石墨烯的分散性能；于此同时，以氧化石墨烯二维结构为载体，吸附负载一维碳纳米管，从而形成三维杂化粒子，一维碳纳米管可连接不同空间方位的石墨烯片层，并作为桥梁将其复合，因此制备得到的水性聚氨乳液的涂布性能和耐高温性能优异；在后续辅以消泡剂、流平剂等组分制备得到镭射涂料后，其耐温性能、剥离性能均能够满足现有技术的需求，而且能够进行高速涂布，实现真空镀铝纸的制备。

本发明公开了一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺，工艺设计合理，操作简单，制备得到的镭射包装材料具有优异的耐温性能，且整个包装材料剥离效果好，绿色环保，制备得到的真空镀铝纸能够广泛应用于包装领域，具有较高的实用性。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌40min，再加入腰果酚，110℃下搅拌反应7h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在70℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取去离子水和乙醇，40℃下混合搅拌40min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌20min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液45份、水性聚氨酯乳液25份，消泡剂0.3份、流平剂0.5份、助粘剂0.4份、润湿剂0.4份、助剂2份、去离子水18份、乙醇5份。

实施例2：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌45min，再加入腰果酚，113℃下搅拌反应6h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在75℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取去离子水和乙醇，42℃下混合搅拌34min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌25min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液48份、水性聚氨酯乳液28份，消泡剂0.2份、流平剂0.3份、助粘剂0.3份、润湿剂0.3份、助剂3份、去离子水22份、乙醇12份。

实施例3：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌50min，再加入腰果酚，115℃下搅拌反应5h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在80℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取去离子水和乙醇，45℃下混合搅拌30min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌30min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液50份、水性聚氨酯乳液30份，消泡剂0.3份、流平剂0.2份、助粘剂0.2份、润湿剂0.1份、助剂4份、去离子水25份、乙醇15份。

实施例4：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌40min，再加入腰果酚，110℃下搅拌反应7h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在70℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取氧化石墨烯和二氧六环混合，超声分散1h，再加入助剂、二氧六环混合溶液，在95℃下反应6h，去除溶剂后真空干燥，得到改性氧化石墨烯；氧化石墨烯与助剂的质量比为3：1。

取改性氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺，超声分散1h，加入碳纳米管，继续超声1h，离心收集，洗涤干燥，得到石墨烯-碳纳米管复合物；取石墨烯-碳纳米管复合物和去离子水，混合搅拌10min，超声分散20min，得到物料A；所述改性氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为1：16。

取聚碳酸酯二元醇、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸和有机锡催化剂，65℃下混合搅拌2.5h，加入二羟甲基丙酸，降温至60℃，反应3h后中和乳化，再加入物料A，搅拌反应30min，得到水性聚氨酯乳液；

取去离子水和乙醇，40℃下混合搅拌40min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌20min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液45份、水性聚氨酯乳液25份，消泡剂0.3份、流平剂0.5份、助粘剂0.4份、润湿剂0.4份、助剂2份、去离子水18份、乙醇5份。

实施例5：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌45min，再加入腰果酚，113℃下搅拌反应6h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在75℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取氧化石墨烯和二氧六环混合，超声分散1.1h，再加入助剂、二氧六环混合溶液，在98℃下反应5.5h，去除溶剂后真空干燥，得到改性氧化石墨烯；氧化石墨烯与助剂的质量比为3.5：1。

取改性氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺，超声分散1.1h，加入碳纳米管，继续超声1.3h，离心收集，洗涤干燥，得到石墨烯-碳纳米管复合物；取石墨烯-碳纳米管复合物和去离子水，混合搅拌15min，超声分散25min，得到物料A；所述改性氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为1：16。

取聚碳酸酯二元醇、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸和有机锡催化剂，68℃下混合搅拌2.3h，加入二羟甲基丙酸，降温至60℃，反应3.5h后中和乳化，再加入物料A，搅拌反应35min，得到水性聚氨酯乳液；

取去离子水和乙醇，42℃下混合搅拌35min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌25min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液48份、水性聚氨酯乳液28份，消泡剂0.2份、流平剂0.3份、助粘剂0.3份、润湿剂0.3份、助剂3份、去离子水22份、乙醇12份。

实施例6：

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌50min，再加入腰果酚，115℃下搅拌反应5h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在80℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取氧化石墨烯和二氧六环混合，超声分散1.2h，再加入助剂、二氧六环混合溶液，在100℃下反应5h，去除溶剂后真空干燥，得到改性氧化石墨烯；氧化石墨烯与助剂的质量比为4：1。

取改性氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺，超声分散1.2h，加入碳纳米管，继续超声1.5h，离心收集，洗涤干燥，得到石墨烯-碳纳米管复合物；取石墨烯-碳纳米管复合物和去离子水，混合搅拌20min，超声分散30min，得到物料A；所述改性氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为1：16。

取聚碳酸酯二元醇、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸和有机锡催化剂，70℃下混合搅拌2h，加入二羟甲基丙酸，降温至60℃，反应4h后中和乳化，再加入物料A，搅拌反应40min，得到水性聚氨酯乳液；

取去离子水和乙醇，45℃下混合搅拌30min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌30min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液50份、水性聚氨酯乳液30份，消泡剂0.3份、流平剂0.2份、助粘剂0.2份、润湿剂0.1份、助剂4份、去离子水25份、乙醇15份。

对比例1：对比例1在实施例5的基础上改进，方案中并未进行氧化石墨烯改性，而是直接以氧化石墨烯、碳纳米管复合，其余工艺组分和含量与实施例5一致。

一种高强度耐热镭射包装材料的加工工艺，包括以下步骤：

(1)取硅烷偶联剂和多聚甲醛，甲苯溶解，搅拌45min，再加入腰果酚，113℃下搅拌反应6h，反应结束后依次采用氢氧化钠、去离子水洗涤至中性，去除溶剂后在75℃下真空干燥，得到助剂；所述硅烷偶联剂为KH-550；腰果酚、硅烷偶联剂和多聚甲醛的物质的量比为1：1：2。

取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺，超声分散1.1h，加入碳纳米管，继续超声1.3h，离心收集，洗涤干燥，得到石墨烯-碳纳米管复合物；取石墨烯-碳纳米管复合物和去离子水，混合搅拌15min，超声分散25min，得到物料A；所述改性氧化石墨烯和碳纳米管的质量比为1：16。

取聚碳酸酯二元醇、4，4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸和有机锡催化剂，68℃下混合搅拌2.3h，加入二羟甲基丙酸，降温至60℃，反应3.5h后中和乳化，再加入物料A，搅拌反应35min，得到水性聚氨酯乳液；

取去离子水和乙醇，42℃下混合搅拌35min，加入水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液，继续搅拌25min，再加入消泡剂、流平剂、助粘剂、润湿剂和助剂，搅拌均匀后得到镭射涂料；

(2)取基膜，在基膜表面涂布镭射涂料，形成镭射涂层，再通过模压机在镭射涂层上压制镭射图案，模压后表面镀铝，得到转移膜；基膜为PET膜。

(3)取转移膜，在镀铝层表面涂布胶粘剂，将上胶后的镀铝层与原纸贴合，干燥后剥离基膜，分切，得到成品。胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。

本实施例中，步骤(1)中以重量计，以重量计，水性丙烯酸乳液48份、水性聚氨酯乳液28份，消泡剂0.2份、流平剂0.3份、助粘剂0.3份、润湿剂0.3份、助剂3份、去离子水22份、乙醇12份。

检测试验：

取实施例1-6制备的镭射涂料，分别检测镭射涂料的以下性能，耐温性能测试方法具体为：

取实施例1-6制备的成品材料(镭射纸)，观察其镭射防伪效果，其表面镭射防伪效果优异，图案清晰。

结论：本发明公开了一种高强度耐热镭射包装材料及其加工工艺，工艺设计合理，操作简单，制备得到的镭射包装材料具有优异的耐温性能，且整个包装材料剥离效果好，绿色环保，制备得到的真空镀铝纸能够广泛应用于包装领域，具有较高的实用性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。