[發明專利]一種水性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制備的水性塑料油墨

有效

• 申請號: 201710529103.0
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107286303B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 王小妹;鄭嘉穎;馮文照;麥允程;楊煥麗;伍雪芬
• 申請（專利權）人: 中山大學;洋紫荊油墨（中山）有限公司
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/06;C08F220/56;C09D11/023;C09D11/102
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明公開了一種水性聚氨酯丙烯酸乳液及其制備的水性塑料油墨。在聚氨酯預聚體乳化過程中用氨基擴鏈劑擴鏈并封端，再與異氰酸酯丙烯酸酯反應引入雙鍵，最后接枝丙烯酸酯，制備了水性聚氨酯丙烯酸酯乳液。所得水性聚氨酯丙烯酸酯乳液中聚氨酯嵌段分子量大，提高了水性聚氨酯丙烯酸酯的力學性能，其兼具了聚氨酯的柔韌性和對PET、NY的優良附著力，以及聚丙烯酸酯的良好耐水性和PP附著牢度；該水性聚氨酯丙烯酸酯乳液無乳化劑，且對顏料具有優異的分散作用，可用作研磨樹脂制備色漿。該聚氨酯丙烯酸酯乳液能夠用于制備水性塑料油墨，所制備的水性塑料油墨無毒無味、復溶性好、耐水性佳、對PP、PET、NY等基材的附著力優，剝離力強，可用于塑料包裝復合油墨。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種水性聚氨酯丙烯酸酯乳液及其制備的水性塑料油墨。

背景技術

目前，我國塑料薄膜包裝印刷基本上使用溶劑型塑料油墨，印刷材質主要是 PET、OPP、PE等，這些材質都具有非吸收性的特點。就塑料復合油墨而言，國內主要是以氯化聚丙烯型和聚氨酯型體系為主，其油墨含有大量有害溶劑(包括甲苯和丁酮)和使用鹵素有害單體對環境造成嚴重污染。目前，大多數水性油墨是針對紙張，紙板等吸收性基材開發的，對于非吸收性的塑料基材用水性油墨，國內僅有為數不多的幾家在嘗試使用。目前的水性油墨還存在大量問題，如非吸收材料的油墨干燥問題，牢度問題，耐水性問題，油墨儲存穩定性問題以及油墨的印刷適性問題。

油墨連接料是決定油墨性能，特別是印刷性能的主要因素之一。水性聚氨酯作為新型的環境友好材料，具有良好的粘結性能、低溫性能、耐磨性、耐擦傷性和高光澤，且對PET、NY等極性基材有優異附著力；但單一的水性聚氨酯存在耐水性差、對非極性OPP基材的附著力不足等缺點。而聚丙酸酯具有良好耐水性和對OPP的附著力，因此在聚氨酯中引入丙烯酸酯，結合兩者的優勢，制備水性聚氨酯丙烯酸酯，可改善水性塑料油墨牢度和耐水性。

聚氨酯(PU)乳液的合成一般是先將多元異氰酸酯與多元醇、親水單體等反應，再經擴鏈反應得到所需大分子量的。由于擴鏈過程中分子量迅速增大，聚氨酯粘度也迅速提高，需大量溶劑稀釋降粘，否則容易導致凝膠。目前，水性聚氨酯中常用的擴鏈方法是，利用-NH₂與-NCO的反應活性大于水與-NCO的特點，在冰水浴條件下，將端氨基擴鏈劑和水加入聚氨酯預聚體中，進行擴鏈反應并乳化，可在增大聚氨酯分子量的同時避免粘度驟增。

為合成聚氨酯丙烯酸酯(PUA)乳液，一般需通過帶羥基的丙烯酸酯單體封端聚氨酯預聚體，在聚氨酯中引入雙鍵再與丙烯酸酯單體聚合反應。由于聚氨酯預聚體經端氨基擴鏈、乳化后，聚氨酯預聚體多余的異氰酸酯基團被大量的水消耗，很難再與羥基丙烯酸酯單體反應。因此，目前制備聚氨酯丙烯酸酯乳液時，在加入帶羥基的丙烯酸酯單體封端聚氨酯預聚體之前，一般不進行端氨基擴鏈、乳化過程，導致聚氨酯部分的分子量一般較小，力學強度不足，用于制備塑料復合油墨，其剝離力不足，且影響油墨耐水性。

發明內容

本發明的發明目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種水性聚氨酯丙烯酸酯乳液。

本發明的另一目的在于提供一種由所述水性聚氨酯丙烯酸酯乳液制備得到的水性塑料油墨。

本發明的上述目的通過如下技術方案予以實現：

一種水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，所述水性聚氨酯丙烯酸酯乳液由聚氨酯預乳液和丙烯酸酯單體制備而成；

所述聚氨酯預乳液由分散相及固相組成，所述分散相為水，所述固相由以下重量份的物質制備而成：二異氰酸酯10.9～28.6份，多元醇58.3～85.5份，親水單體1～4份，中和劑0.3～2.2份，端氨基擴鏈劑1.4～9.3份，異氰酸酯丙烯酸酯0.8～1.1 份；

所述水性聚氨酯丙烯酸酯乳液由以下重量份的物質制備而成：含固相100份的聚氨酯預乳液，丙烯酸酯單體20～80份；