[發明專利]水性聚氨酯連結料及制備方法

無效

• 申請號: 201010608829.1
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102174165A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 呂建平;劉潤林;李彬;段啟勇;孫學武
• 申請（專利權）人: 東莞市英科水墨有限公司;合肥工業大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/50;C08G18/12;C09D11/10
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 彭長久

技術領域

本發明屬于水性油墨用連結料領域，涉及一種水性聚氨酯連結料及制備方法。

背景技術

水性油墨是由水溶性或水分散性高分子樹脂連結料、顏料、溶劑(水)和相關助劑組成。水性油墨與溶劑型油墨的主要區別在于，溶劑型油墨以甲苯、醋酸乙醋等多種有機溶劑為溶劑，而水性油墨則是以水為溶劑的。水性油墨由于不含揮發性有機溶劑，大大減少了有機揮發物(VOC)的排放，從而減輕了大氣污染，改善了印刷操作人員的工作環境，特別適用于煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛生條件要求比較嚴格的包裝印刷產品。此外，水性油墨不僅可以減少印刷品表面殘留的毒性，對印刷設備清洗方便，而且可以降低由于靜電和易燃溶劑引起的失火危險和隱患，因此水性油墨被稱著是一種新型的“綠色”印刷材料。但是，隨著印刷工業的迅速發展，人們對水性油墨的性能要求也越來越高，如低溫性能、高光澤度、耐水性、耐熱性、極端環境的印刷適性等。而作為油墨“核心”的連結料在水性油墨中起著至關重要的作用，它是油墨制造中研磨色粉的基料、主要的流動相和油墨干燥后的成膜物質,直接決定著油墨的使用性能和印刷效果，如粘度、附著力、光澤度和干燥性。可以說連結料的技術創新直接引起油墨的技術革新。目前,水性油墨普遍采用馬來松香脂、聚丙烯酸樹脂及改性丙烯酸乳液等作為連結料，但是松香、馬來酸改性樹脂在光澤度、抗水性和穩定性上存在較多問題；丙烯酸共聚物樹脂在光澤度和印刷適性上與溶劑型油墨仍然有差距。

水性聚氨酯作為新型環境友好型材料，具有極好的粘結性能，耐磨性、耐擦傷性和良好的低溫性能，高光澤、保光性能，在水性油墨領域具有廣闊的應用前景，替代傳統的樹脂粘結料，通過添加適量助劑，進行水性油墨的制備試驗，取得了優異的效果。

發明內容

本發明旨在提供一種具有極好的粘結性能、耐磨性、耐擦傷性和良好的低溫性能、高光澤、保光性能的水性聚氨酯連結料，并提供該水性聚氨酯連結料的制備方法。

本發明的解決方案是：

一種水性聚氨酯連結料，由下述原料按重量份數配比制備而成：二異氰酸酯20-50份，聚合物多元醇80-140份，端氨基聚醚10-30份，三元醇0.5-2份，二元醇0.5-2份，親水擴鏈劑4-10份，催化劑0.01-0.1份，助溶劑10-50份，中和劑3-6份，分散劑200-500份，小分子擴鏈劑1-2份。

其中，所述的二異氰酸酯是甲苯二異氰酸酯、1，6-六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、環己烷二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或幾種。

所述的聚合物多元醇是聚氧化乙烯二元醇、聚氧化丙烯二元醇、聚四氫呋喃醚類多元醇、己二酸己二醇聚酯多元醇、聚己內酯二元醇或聚碳酸酯二元醇，數均分子量為400-8000，優選1000-4000。

所述的端氨基聚醚是一類氨基封端的聚烷氧烯烴化合物，有分子量為2000的二元胺和分子量為5000的三元胺和分子量為300的三元胺。

所述的三元醇是丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷和1，2，6-己三醇中的一種或兩種以上的混合物。

所述的二元醇是新戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇和2-乙基-1,3-己二醇中的一種或兩種以上的混合物。

所述的親水擴鏈劑是二羥基半酯或二羥甲基丙酸，優選二羥甲基丙酸。

所述的催化劑是有機叔胺類或有機金屬化合物類，優選二月桂酸二丁基錫。

所述的助溶劑是N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和丁酮的一種或兩種以上的混合物。

所述的中和劑是三乙胺、三丙基胺、二甲基乙基胺、二乙醇胺、三乙醇胺和二甲基乙醇胺的一種或兩種以上的混合物。

所述的分散劑是去離子水。

所述的小分子擴鏈劑是乙二胺、肼和二乙烯三胺的一種或幾種。

本發明水性聚氨酯連結料的制備方法，包括以下步驟：

第一步、聚氨酯預聚體的制備：制備前先將聚合物多元醇及端氨基聚醚真空脫水處理（使其含水量低于0.03%）；在裝有溫度計、攪拌器和回流冷凝管的玻璃燒瓶內，加入二異氰酸酯、聚合物多元醇、三元醇和二元醇的混合物，同時加入親水擴鏈劑、助溶劑和催化劑，在氮氣保護下，?75-90℃保溫反應2-4小時；再加入端氨基聚醚擴鏈，在70-80℃保溫反應2-3小時；

第二步、水性聚氨酯連接料的制備：降溫至30-40℃后，加入中和劑成鹽，中和反應5-7分鐘；室溫下加入20-30℃的分散劑，在高速（3000轉/分鐘）攪拌下分散10-20分鐘；加入小分子擴鏈劑反應1-2小時后，即可得水性聚氨酯連結料。