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随着生产技术水平的不断发展，干法重氮盐感光纸（晒图纸）的预涂布技术已越来越广泛地得到应用，而提高预涂布涂料的质量以进一步提高感光速度、色泽密度、解象力度，已越来越受到人们的关注。晒图纸的预涂布是在感光原纸未涂感光液之前，预先涂上一层涂料，然后再涂上重氮盐的感光药液。经预涂的晒图纸与未经预涂的晒图纸相比，具有感光速度快、图纸线条清晰、字迹细腻、色泽鲜艳、色泽密度大、解象力高等优点。
晒图纸的预涂布工艺首要是预涂布涂料的制备，而预涂布涂料制备的关键是合理选择胶粘剂以赋予涂膜良好的性能；选择适用的颜料以使感光颜料本身的浓度(密度)和亮度充分地表现出来；选择适宜的助剂以使颜料均匀地分布于纸面上，形成预涂层。优化的配比、合理的工艺同样是预涂布成功的保证。早期的预涂布涂料往往选用低档的胶粘剂、价廉的颜填料、通用性助剂，大大降低了预涂布涂料的质量。随着新材料的涌现，新工艺的更新，预涂布涂料的配制配方与工艺也有了大幅度提高的可能。本项目针对预涂布涂料制备中原辅材料进行了分析和比较，确定了合理的配方和工艺，并对影响感光纸性能的相关因素进行了讨论。
晒图纸的预涂布工艺首要是预涂布涂料的制备，而预涂布涂料制备的关键是合理选择胶粘剂以赋予涂膜良好的性能；选择适用的颜料以使感光颜料本身的浓度(密度)和亮度充分地表现出来；选择适宜的助剂以使颜料均匀地分布于纸面上，形成预涂层。优化的配比、合理的工艺同样是预涂布成功的保证。早期的预涂布涂料往往选用低档的胶粘剂、价廉的颜填料、通用性助剂，大大降低了预涂布涂料的质量。随着新材料的涌现，新工艺的更新，预涂布涂料的配制配方与工艺也有了大幅度提高的可能。本项目针对预涂布涂料制备中原辅材料进行了分析和比较，确定了合理的配方和工艺，并对影响感光纸性能的相关因素进行了讨论。
1 预涂层的作用原理
预涂布涂料是由粘结剂、颜填料和助剂组成的水性涂料，经喷涂后在原纸表面形成预涂层，富含高孔隙率、高比表面积的颜料均匀地分布于预涂层上，成为感光药液的接受层。因而相比于未经预涂的晒图纸，它主要有三大功效：
(1）增大了纸面的比表面积。感光液涂布其上，通过高孔隙率的颜料得以均匀分布，防止感光药液过分或不均匀地扩散于纸面。
(1）增大了纸面的比表面积。感光液涂布其上，通过高孔隙率的颜料得以均匀分布，防止感光药液过分或不均匀地扩散于纸面。
(2）预涂布涂料形成的预涂层在感光药液和原纸面间形成“隔离层”，可大大减少原纸中所含的某些杂质，如铁离子、木素、灰尘等对感光药液的不良影响。
(3）预涂层中富含高孔隙率、高比表面积的颜料均匀地分布，使光在表面形成漫反射和折射，从而使感光颜料本身的浓度(密度)和亮度得以充分呈现。
经预涂布的晒图纸无论是在感光速度、显影速度，还是线条密度和解像力等方面，均有明显提高。不仅加大了色彩反差，提高了线条色彩的鲜艳度，还大大减少了晒图发花现象。特别是对于快速晒图纸——即用高感光速度重氮染料制的晒图纸效果更明显。
2 原辅材料的选择
预涂布涂料主要由基料（粘结料）、颜（填）料、溶剂和助剂组成。选择水性预涂布涂料，其胶粘剂为水溶性或水乳性、助剂主要有分散剂、消泡剂、粘度调节剂等。预涂布的基材是原纸，其上涂布感光药液，因而，它不仅要适应原纸的特性，同时也不能有碍感光药液作用的发挥。原纸的材质决定了涂料必须具有相当的柔韧性、良好的耐水性及优良的粘结性。重氮盐感光药液的主要成分有重氮盐、固色剂、偶联剂、抗氧剂、吸湿剂、防渗剂、补色剂和助溶剂等组成，其溶液pH值<2.4，对铁离子十分敏感。对于原纸和感光药液的这些特性，制备预涂布涂料时无论是原材料选择，还是工艺配方的确定，都是必须认真考虑的相关条件。
2.1 胶粘剂的选择
胶粘剂在预涂布涂料中作为基料，其作用是保证填料和填料及填料和原纸间的牢固结合，成膜后附着在纸面上形成均匀的涂层，并提供涂层基本物理性能及各种耐受性，它是预涂布涂料中关键组分。由于重氮盐感光液是一种水溶性液体，故预涂布涂料的粘合剂选择水性粘合剂较适宜。水性粘合剂包含水溶性和水乳性两类，前者如聚乙烯醇(P VA)、硅溶胶；后者如聚醋酸乙烯脂乳液(P VA C)、醋酸乙烯/丙烯酸脂共聚乳液(VAE)、丙烯酸脂乳液等。
聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯水解而得，而不是直接由乙烯醇聚合而得。聚乙烯醇的醇解度和聚合度对聚乙烯醇的物理性质有很大的影响。醇解度通常有3种，即78%、88%、98%。一般来说，聚合度增大，水溶液的粘度增大，成膜后的强度和耐溶剂性增大，但在水中的溶解度下降，成膜后的伸长率下降。醇解度增大，在冷水中溶解度下降，而在热水中的溶解度提高，P VA-1788即表示聚合度为170 0、醇解度为88%，P VA-1799则表示聚合度为170 0、醇解度为99%。可见，两者性能相近，仅溶解方法有所不同。聚乙烯醇具有无毒无害、价格低廉，使用方便等优点，但其粘结性、耐水性较差，为早期的预涂布涂料选用。
聚醋酸乙烯酯（P VA c）是醋酸乙烯酯的均聚乳液，俗称白乳胶，具有优良的粘结性和成膜性、无毒无害、价格低廉等优点，广泛用于纺织、木工、建筑、包装等领域。但是，P VA c乳液耐水性和耐热性以及抗蠕变性较差、玻璃化温度较高，使其应用受到限制。目前不少厂家仍以P VA c作为预涂布涂料的胶粘剂。
醋酸乙烯－乙烯共聚乳液（VA E）是以醋酸乙烯和乙烯通过乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。它具有以下特性：
（1）永久的柔韧性；由于乙烯和醋酸乙烯共聚，使得醋酸乙烯共聚物的主链上引入了乙烯分子链，而乙烯可形成没有醋酸侧基的链段，这样便产生了可以自由旋转的碳一碳链，增加了高分子主链的旋转自由度。由于空间位阻变小，从而使高分子主链变软；由于以共聚形成，从而不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久性柔软。（2）良好的混容性：VA E乳液不仅能与大多数添加剂混合，如分散剂、润湿剂、消泡剂、阻燃剂等；也能与许多颜、填料混合，而不会发生凝聚现象；同时，VA E乳液还能与许多水溶性聚合物直接混合，如淀粉、羟乙基纤维素、聚乙烯醇水溶液、聚乙二醇水溶液等；VA E乳液也能与许多水乳性聚合乳液直接混合，如聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液等。（3）优良的耐水性：VAE乳液具有内增塑性，使共聚物的玻璃化温度和最低成膜温度有相当大的降低（一般最低成膜温度低于5℃），从而降低了聚合物的刚性，赋予了涂膜较好的柔韧性和耐水性。（4）较好的耐酸碱性。VA E乳液在弱酸和弱碱存在条件下均能够保持稳定性能，因此它不论与弱酸或弱碱混合都不会发生破乳现象，从而确保不会与感光液产生不良反应。
（1）永久的柔韧性；由于乙烯和醋酸乙烯共聚，使得醋酸乙烯共聚物的主链上引入了乙烯分子链，而乙烯可形成没有醋酸侧基的链段，这样便产生了可以自由旋转的碳一碳链，增加了高分子主链的旋转自由度。由于空间位阻变小，从而使高分子主链变软；由于以共聚形成，从而不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久性柔软。（2）良好的混容性：VA E乳液不仅能与大多数添加剂混合，如分散剂、润湿剂、消泡剂、阻燃剂等；也能与许多颜、填料混合，而不会发生凝聚现象；同时，VA E乳液还能与许多水溶性聚合物直接混合，如淀粉、羟乙基纤维素、聚乙烯醇水溶液、聚乙二醇水溶液等；VA E乳液也能与许多水乳性聚合乳液直接混合，如聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液等。（3）优良的耐水性：VAE乳液具有内增塑性，使共聚物的玻璃化温度和最低成膜温度有相当大的降低（一般最低成膜温度低于5℃），从而降低了聚合物的刚性，赋予了涂膜较好的柔韧性和耐水性。（4）较好的耐酸碱性。VA E乳液在弱酸和弱碱存在条件下均能够保持稳定性能，因此它不论与弱酸或弱碱混合都不会发生破乳现象，从而确保不会与感光液产生不良反应。
正因为VA E乳液具有如此特性，它成为预涂布涂料的首选粘结剂，它同时广泛运用于纸张浸渍和纸浆添加，可以增加纸的干湿强度、柔韧性和光泽度，并可用于纸张上光，可以提高色彩稳定性，降低油墨消耗量和提高纸张档次。VA E乳液因组成的差异可形成多种规格的产品，以适应各种不同的需求，它们各具不同的粘度、固含量、玻璃化温度等性能。共聚体系中当乙酸乙烯（VA C）含量提高时，其弹性、柔软性、相溶性，透明性等也随着提高；当VA C含量减少时，则性能接近于聚乙烯，刚性增高，耐磨性、电绝缘性提高。玻璃化温度（T g）较高、则不耐水、低温成膜性差。对于预涂布涂料显然应选择高VA C含量、低T g的品种。我们选择了以下四种VA E乳液，对比如表1，经比较，本项目选择#3VAE乳液。
2.2 颜料的选择
选择晒图纸预涂布涂料用的颜料，必须具备以下基本特性：（1）白色颜料，粒径要小（小于80 0目），粒径分布要窄，以便在原纸表面能均匀覆盖纸面，且涂膜细腻而平滑。（2）有很好的化学稳定性，特别是在酸性条件下，以适应感光液的涂布。（3）有良好的表面吸收性，较大的比表面积，以很好地吸收感光液。（4）有较低的折射率，以便感光药液充分地与光接触。（5）有较好的流动性和分散性，以便均匀地分散于预涂布涂料中。常见的白色颜料很多，如瓷土、碳酸钙、滑石粉、钛白粉、硫酸钡、硅酸钙、二氧化硅、硅藻土等，但能在酸性条件下比较稳定的仅有硫酸钡、钛白粉、二氧化硅。其比表面积(m2/g)分别为：硫酸钡2 .5～3、钛白粉3～5、二氧化硅10 0～350，根据预涂布涂料选择颜料的要求，选择二氧化硅最为理想。
作为涂料颜料用的二氧化硅，俗称白炭黑，其组成为S i O2.n H2O，其中n H2O是以表面羟基的形式存在。白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑，沉淀法又分为传统沉淀法和特殊沉淀法。S i O2气凝胶即是采用溶胶-凝胶法特殊方法生产的白炭黑[8]。现将三种：沉淀S i O2、气相SiO2和SiO2气凝胶性能比较如表2。
显然，不同技术参数的二氧化硅，对预涂晒图纸质量有着不同的效果:比表面积大，粒径小且粒径分布窄的二氧化硅作晒图纸预涂布涂料的颜填料，制成的晒图纸纸面平滑、细腻均匀、不会粉化。具有感光速度快、图纸线条清晰、字迹细腻、色泽鲜艳、色泽密度大、解象力高等优点。本项目选择性价比高的气相SiO2。
显然，不同技术参数的二氧化硅，对预涂晒图纸质量有着不同的效果:比表面积大，粒径小且粒径分布窄的二氧化硅作晒图纸预涂布涂料的颜填料，制成的晒图纸纸面平滑、细腻均匀、不会粉化。具有感光速度快、图纸线条清晰、字迹细腻、色泽鲜艳、色泽密度大、解象力高等优点。本项目选择性价比高的气相SiO2。
2.3 助剂
它在涂料中用量虽然很小，但对提高和改善涂料和涂膜的性能起到至关重要的作用。常用助剂种类有湿润分散剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂、杀菌剂等。因预涂布涂料固含量较低、选用气相二氧化硅、故湿润分散剂、增稠剂的选择较为重要。涂料中使用的绝大多数颜、填料是不溶或基本不溶于水和油，涂料的制备就是将颜填料充分润湿，并均匀分布其中，形成稳定的体系。颜料的分散过程可分为3个阶段：首先：润湿；其次：解聚集；最后：稳定化。润湿和解聚集是通过设备来完成，它是创造稳定化处理的前提，但不能形成稳定的分散体系，一旦剪切力消除时，颜填料粒子又可能重新附聚或凝聚，因此必须加入分散剂以稳定分散的颜料粒子。根据分析对比，我们选用聚丙烯酸胺盐类抗水分散剂作湿润分散剂。颜料分散是把颜料聚集体（由颜料微粒吸附而成）打散成单独的颜料微粒，润湿颜料的所有表面，并使颜料微粒之间维持分离状态。而对固含量较低的体系必须选用增稠剂以维持颜料颗料不沉降，增稠体系的建立直接关系到涂料的稳定性和漆膜的平整性。目前常用的增稠剂有纤维素醚及其衍生物类、缔合型碱溶胀类、聚氨酯类、无机矿物类等种类。P VA与气相二氧化硅也可作增稠剂用，但须合理设计配比，以得到稳定的涂料体系。
3 配比与工艺
3.1 预涂布涂料的配比
经试验对比，确定配方，见表3、表4。
3.2 操作工艺
3.2.1 10%PVA液的配制
在带夹套的反应釜中加入计量的软水9 0 0 k g，开搅拌并升温；待釜中温升至85℃时，缓缓加入P VA；继续升温至10 0℃时，停止升温，在此温度保持30～4 0m i n以上，取样观察，如无絮状物及团、块状物存在，即可过滤出料。
3.2.2 预混浆的配制
3.2.2 预混浆的配制
在小釜中，先后加入准确称量的软水,开搅拌,加入分散剂、润湿剂搅拌20m i n停止搅拌,缓缓加入白炭黑。继续搅拌至完全浸湿，白炭黑不留干粉后，浸泡12h以上，备用。
3.2.3 预涂布涂料的配制
预混浆在使用前开搅拌20m i n后,泵入大釜中，并逐一加入计量好的软水、VA E乳液、P VA液、消泡剂等助剂，开动搅拌3m i n以上直至分散均匀为止。检测pH值，保持pH值为4～6范围（可用少量的柠檬酸水溶液调节）。
4 讨论
4.1 结果对比
将未预涂晒图纸和预涂晒图纸的主要性能测试对比，结果可见表5。
由表5可见:经预涂的晒图纸表面细腻、平整、手感柔和，全幅吸收性一致。与未预涂的晒图纸相比，具有感光速度快、色泽密度大、显像率高，且图纸线条清晰、细腻美观、均匀度好、色泽鲜艳、解象力高。
由表5可见:经预涂的晒图纸表面细腻、平整、手感柔和，全幅吸收性一致。与未预涂的晒图纸相比，具有感光速度快、色泽密度大、显像率高，且图纸线条清晰、细腻美观、均匀度好、色泽鲜艳、解象力高。
4.2 试验结论
晒图纸的预涂布工艺首要是预涂布涂料的制备，而预涂布涂料制备的关键是精选原料、合理配比和优化工艺。试验表明：（1）VA E是首选胶粘剂，综合性能优于丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇溶液；而VA E的选择应选玻璃化温度低的品牌。（2）适用于预涂布涂料的颜料，二氧化硅的综合性能远超过钛白粉、氧化铝，硫酸钡等；而气相S i O2的性价比高于沉淀SiO2和SiO2气凝胶。（3）选用聚丙烯酸胺盐类抗水分散剂较适宜；选用聚乙烯醇溶液既有增稠功效，又有粘结功能。（4）研制工艺中先将气相S i O2制成预混浆，有利于高比表面积的颜料的均匀分散，对于确保晒图纸的质量十分必要。
