一種水性聚氨酯油墨連接料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水性聚氨酯油墨連接料及其制備方法，包括下述步驟：（1）將羧酸型親水性單體和三乙胺反應(yīng)胺化成鹽，加入二異氰酸酯，反應(yīng)得到端-NCO基的預(yù)聚體，再加入多元醇反應(yīng)得到離子基團(tuán)更集中于聚氨酯軟段的端-OH的預(yù)聚體；然后向預(yù)聚體混合物中再次加入二異氰酸酯反應(yīng)，最后加入醇類小分子擴(kuò)鏈劑，并添加丙酮調(diào)節(jié)粘度，反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體；（2）將聚氨酯預(yù)聚體冷卻，然后進(jìn)行水分散乳化；乳化后加入胺類小分子擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈和內(nèi)交聯(lián)改性，最后真空脫除丙酮，即制得固含量約45%的水性聚氨酯油墨連接料。本發(fā)明制得的連接料對塑料薄膜具有良好的附著牢度，并具有很好的耐水性和耐蒸煮性能，綜合性能優(yōu)良。
【專利說明】一種水性聚氨酯油墨連接料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油墨用聚氨酯連接料領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于塑料薄膜凹版印刷無溶劑無錫類催化劑的水性油墨用聚氨酯連接料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前食品包裝凹版印刷所使用的油墨連接料主要是溶劑型聚氨酯。溶劑揮發(fā)不僅造成環(huán)境污染，危害印刷操作人員的身體健康，還可能滲透到食品中對食品安全造成潛在危害。隨著環(huán)保要求的提高，市場上已出現(xiàn)較為環(huán)保的醇酯溶和醇溶聚氨酯油墨連接料。專利CN101255297公開了一種醇酯溶環(huán)保型連接料樹脂。該連接料樹脂是在聚氨酯/聚脲樹脂中引入非極性的基團(tuán)，使其不僅對PET、PA薄膜具有良好的附著牢度，而且對非極性的PE、PP薄膜也具有良好的附著牢度。專利CN102746735公開了一種醇溶性聚氨酯油墨連接料，其包括甲組分和乙組分，甲組分是由聚醚多元醇、異氰酸酯和多元胺反應(yīng)生成的端氨基聚氨酯，乙組分是由聚醚多元醇、異氰酸酯和環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成的環(huán)氧樹脂改性的聚氨酯。上述連接料雖然取代了苯溶和酮溶連接料，但是其制造和使用過程中仍大量使用有機(jī)溶劑。隨著環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，市場對非有機(jī)溶劑型油墨的需求正逐漸增大，應(yīng)大力開發(fā)和應(yīng)用水性油墨。水性油墨是目前美國藥品與食品管理局認(rèn)可的唯一一種可在食品、藥品包裝上印刷且不受限制的油墨。
[0003]水性油墨(簡稱水墨)是以水為主要溶劑，由水性高分子化合物形成的水性連接料與顏料、表面活性劑及相關(guān)助劑經(jīng)復(fù)配研磨加工而成的一種印刷油墨。水性連接料是一種親水性的高分子材料，在水中能溶解或溶脹而形成溶液或分散液。水性連接料品質(zhì)的好壞，直接影響水性油墨的性能。
[0004]目前水性聚氨酯油墨連接料普遍存在著固含量低，耐水性、耐水解性、耐蒸煮性較差，對塑料薄膜附著牢度較差等不足。并且在水性聚氨酯合成過程中常采用有毒的有機(jī)錫類催化劑和添加高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑(如N-甲基吡咯烷酮等)溶解難溶單體和降低體系粘度，使得制備的水性聚氨酯殘留有少量有毒的有機(jī)錫類催化劑和有機(jī)溶劑，在安全環(huán)保方面仍存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無溶劑無錫類催化劑的水性聚氨酯油墨連接料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種水性聚氨酯油墨連接料的制備方法，包括下述步驟:
[0008](I)聚氨酯預(yù)聚體的制備:先在50~60°C下將羧酸型親水性單體和三乙胺反應(yīng)胺化成鹽，然后升溫至70~80°C，第一次加入二異氰酸酯，反應(yīng)得到端-NCO基的預(yù)聚體，當(dāng)NCO殘余量達(dá)到理論值后，將多元醇加入預(yù)聚體混合物中繼續(xù)反應(yīng)，得到離子基團(tuán)更集中于聚氨酯軟段的端-OH的預(yù)聚體；然后向預(yù)聚體混合物中第二次加入二異氰酸酯反應(yīng)至NCO殘余量達(dá)到理論值，再加入醇類小分子擴(kuò)鏈劑，視體系粘度情況添加適量丙酮調(diào)節(jié)粘度，反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體；
[0009](2)水分散乳化及后擴(kuò)鏈:將上述制備的聚氨酯預(yù)聚體冷卻至35~40°C，然后在高速攪拌下進(jìn)行水分散乳化；乳化后加入胺類小分子擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈和內(nèi)交聯(lián)改性，最后真空脫除殘留的丙酮，即制得固含量約45% (44.5~45.5%)的水性聚氨酯油墨連接料。
[0010]各原料占下述單體總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種水性聚氨酯油墨連接料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)聚氨酯預(yù)聚體的制備:先在50~60°C下將羧酸型親水性單體和三乙胺反應(yīng)胺化成鹽，然后升溫至70~80°C，加入二異氰酸酯，反應(yīng)得到端-NCO基的預(yù)聚體，當(dāng)NCO殘余量達(dá)到理論值后，將多元醇加入預(yù)聚體混合物中繼續(xù)反應(yīng)，得到離子基團(tuán)更集中于聚氨酯軟段的端-OH的預(yù)聚體；然后向預(yù)聚體混合物中再次加入二異氰酸酯反應(yīng)至NCO殘余量達(dá)到理論值，再加入醇類小分子擴(kuò)鏈劑，并添加丙酮調(diào)節(jié)粘度，反應(yīng)得到聚氨酯預(yù)聚體； (2)水分散乳化及后擴(kuò)鏈:將上述制備的聚氨酯預(yù)聚體冷卻至35~40°C，然后在高速攪拌下進(jìn)行水分散乳化；乳化后加入胺類小分子擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈和內(nèi)交聯(lián)改性，最后真空脫除殘留的丙酮，即制得固含量為44.5~45.5%的水性聚氨酯油墨連接料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，各原料占下述單體總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述三乙胺是以中和度100%的量添加的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的多元醇為聚ε-己內(nèi)酯二醇、二聚脂肪酸酯二醇、聚丙二醇中的一種或兩種以上，其分子量為1000~2000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，第一次加入的二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯；所述第二次加入的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、4，4’ - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的醇類小分子擴(kuò)鏈劑為1,4-丁二醇、二甘醇、1,6-己二醇、乙二醇中的一種或兩種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的羧酸型親水性單體為2，2-二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸中的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，所述的胺類小分子擴(kuò)鏈劑為乙二胺、1，4-丁二胺、1，6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或兩種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述胺化成鹽反應(yīng)的時間為0.5~Ih ;第一次加二異氰酸酯反應(yīng)時間為1.5h~2h ;加多元醇反應(yīng)時間為2~3h ;第二次加二異氰酸酯反應(yīng)時間為2~3h。
10.權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)方法制備的水性聚氨酯油墨連接料。
【文檔編號】C09D11/102GK103910851SQ201310638764
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】夏正斌, 汪盛藻, 雷亮, 曾華麗, 湯多峰, 劉婕妤 申請人:華南理工大學(xué), 葉氏化工研發(fā)（上海）有限公司