水性聚氨酯树脂分散体制造技术

一种侧链中具有阳离子基团的水性聚氨酯树脂，其中所述聚氨酯树脂可通过使聚酯多元醇、多异氰酸酯和含有季N‑原子或氨基的二醇反应获得，所述季N‑原子或氨基不存在于所述二醇的两个羟基之间的碳链中，并且其中所述聚酯多元醇通过使芳族多元羧酸和多元醇反应获得。所述聚氨酯树脂适合作为喷墨印刷用处理液中的树脂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性聚氨酯树脂分散体
本专利技术涉及水性聚氨酯树脂分散体，且更具体地说，涉及所述聚氨酯树脂在用水性喷墨油墨进行喷墨印刷的基材的处理液或印刷图像的处理液中的用途。
技术介绍
近年来，喷墨技术已经越来越多地用于工业印刷应用，例如显示器、海报、公告板、包装、纺织品等。在这些应用中，耐久性如耐光性、耐水性和耐磨性是印刷图像的重要要求，因此已经开发了颜料基油墨。工业应用中广泛使用油墨，例如使用有机溶剂作为媒介物的溶剂基喷墨油墨，以及包含可聚合单体作为主组分的紫外线可固化喷墨油墨。然而，溶剂基喷墨油墨不是环境上优选的，因为溶剂在大气中蒸发。紫外线可固化喷墨油墨由于根据使用的单体而可能具有皮肤致敏性并且需要在打印机主体中并入昂贵的紫外线照射设备而具有有限的应用领域。鉴于这样的背景，已经开发出能够直接用于在多孔和无孔基材上印刷并且提供较小环境负担的用于喷墨记录的颜料基水性油墨。这些油墨的特征在于存在树脂，所述树脂粘结颜料并防止图像从基材上擦掉，从而产生改善的耐溶剂性和抗划伤性。通常，用于水性喷墨油墨的喷墨记录介质包括基材如纸、塑料膜或纺织织物和提供在其上的喷墨接收层。该层由主要含有水溶性树脂如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等和任何各种添加剂的喷墨接受剂形成，以便防止由水基油墨引起的渗色和/或油墨聚结或改善油墨吸收性质。由于水性颜料油墨在喷墨接受层中的吸附不足而产生渗色和聚结，因此引起问题。此外，存在通过喷射水性喷墨油墨制成的印刷图像具有差的防水特性的问题。改善防水特性的最流行方法是其中在油墨中使用除了上述树脂之外还包含水性阳离子树脂如聚(二烯丙基二甲基氯化铵)的喷墨接受剂的方法。由于在油墨中颜料的阴离子基团与水溶性阳离子树脂的阳离子基团之间的静电键合，通过固定水性油墨的颜料可以改善防水特性。然而，由于水溶性阳离子树脂本身倾向于易溶于水，因此改善防水特性的效果不足。此外，这些聚合物不彼此交联也不形成膜，导致印刷图像的物理性质差。WO14042652公开了用于制备油墨接收层且包含液体媒介物、表面活性剂和阳离子聚合物的定影液。所述阳离子聚合物可以选自季铵化聚胺、双氰胺聚阳离子、二烯丙基二甲基氯化铵共聚物、季铵化二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯聚合物、季铵化乙烯基咪唑聚合物、烷基胍聚合物、烷氧基化聚乙烯亚胺。JP2015163678A公开了一种用于在多孔基材如纺织品上印刷的水性颜料组合物，其确保织物上的图像具有改善的耐洗性和耐擦性。所述水性组合物包含含有氨基甲酸酯树脂的颜料粒子，所述氨基甲酸酯树脂通过使聚酯多元醇与包含离子或非离子基团的多元醇以及多异氰酸酯反应而获得。US2009/0233065公开了一种含有阳离子聚氨酯的喷墨预处理液。所述阳离子聚氨酯通过使用具有叔氨基的扩链剂，由此在树脂的主链中引入阳离子基团而获得。所述树脂确保了树脂与无孔基材的良好粘附。含有阳离子聚氨酯的预处理液的储存稳定性仍有待改善。US2008/0090949公开了一种包含阳离子聚氨酯树脂水性分散体的喷墨接受剂。所述树脂在从分散体中除去水之后形成的涂层上提供优异的防水特性。具有仲OH-基团的含叔氨基的多元醇将具有有限的反应性，限制聚合物链的长度，并因此降低树脂的物理物质，例如粘附性、抗划伤性和机械性能。此外，如US2008/0090949中公开的阳离子聚氨酯的制备方法是费力的，因为首先需要预先制备含叔氨基的多元醇。聚亚烷基二醇单元的并入被限制在聚氨酯的主链中，这将导致在水性树脂分散体的胶体稳定性方面的较差性质。如上所述，非常需要开发一种用于使用水性颜料油墨喷墨印刷的基材的处理液，其显示出改善的储存稳定性，并且其可以提供印刷质量优异(色浓度增加，聚结和渗色减少)的喷墨接受层，并且其提供显示优异物理性质(粘附性、防水特性和耐溶剂性)的印刷图像，并且其可以通过有效的合成方法制造。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供上述问题的解决方案。所述目的通过将如权利要求1中限定的聚氨酯树脂并入水性处理液中而实现。根据另一方面，本专利技术包括根据权利要求7的用于喷墨印刷的水性处理液，其中包含所述聚氨酯树脂作为粘结剂。根据另一方面，本专利技术包括使用如权利要求1中限定的聚氨酯树脂的喷墨记录方法。所述方法在权利要求10中限定。从以下对本专利技术的优选实施方案的详细描述中，本专利技术的其他特征、元件、步骤、特性和优点将变得更显而易见。在从属权利要求中还限定了本专利技术的具体实施方案。具体实施方式A.聚氨酯树脂本专利技术的聚氨酯树脂的特征在于，所述聚氨酯树脂包含：在侧链中的阳离子基团，和聚酯。聚环氧烷也可以存在于聚酯氨基甲酸酯主链的侧链中。阳离子基团和聚环氧烷都增加了树脂在水中的分散性和胶体稳定性。本专利技术的聚酯氨基甲酸酯树脂可通过使含有芳族部分的聚酯多元醇与包含季N-原子或叔氨基的二醇和多异氰酸酯反应而获得，所述季N-原子或叔氨基存在于连接所述二醇的两个羟基的碳链的侧链中。A.1.聚酯多元醇本专利技术的反应中使用的聚酯多元醇通过使芳族多元羧酸与多元醇反应而获得。芳族多元羧酸优选选自间苯二甲酸、对苯二甲酸及其组合。聚酯多元醇是通过至少一种芳族多元羧酸组分与至少一种多元醇组分之间的酯化反应或酯交换反应形成的树脂。芳族多元羧酸的具体实例包括二元酸，例如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸；三价或更高价多元酸，例如偏苯三酸和均苯四酸；和其酸酐，例如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四酸酐；等等。作为芳族多元羧酸组分，主要使用选自上述二元酸、这些酸的低级烷基酯化合物和酸酐的一种或多种二元酸。如果需要，一元酸如苯甲酸、巴豆酸或对叔丁基苯甲酸；三价或更高价多元羧酸，例如偏苯三酸酐、甲基环己烯三羧酸或均苯四酸酐；或类似物可以进一步与多元羧酸组分组合使用。优选使用二羧酸制备聚酯，所述二羧酸产生线性聚合物链，特别是1,4-对苯二甲酸共聚物，其提供在水性介质中的胶体稳定性方面比邻苯二甲酸酐共聚物更好的性能。除了对苯二甲酸以外，还可以使用其他对位或线性取代的多元羧酸以获得所需性质，例如2,6-萘二甲酸或1,5-萘二甲酸。优选的羧酸是芳族二羧酸，例如对苯二甲酸和间苯二甲酸。相对于二羧酸或酸酐的总量，树脂内芳族酸的含量等于或高于30摩尔%，并且优选等于或高于50摩尔%。包含通过含有芳族多元羧酸的聚酯多元醇的反应获得的聚氨酯树脂的处理液确实显示出改善的胶体稳定性，并产生具有改善的耐溶剂性和改善的耐干和湿划伤性的图像。用对苯二甲酸和间苯二甲酸获得的良好结果可能与获得一定量的聚氨酯树脂的结晶度或提供更有助于所需物理性质如抗划伤性和耐溶剂性的线性无定形链有关。在基于对苯二甲酸的聚酯中引入邻苯二甲酸酐或间苯二甲酸降低了结晶度或链末端间距离，并且改善了在有机溶剂中的溶解性。对于基于对苯二甲酸的聚酯多元醇，优选使用对苯二甲酸与间苯二甲酸的共聚物，更优选具有至少20摩尔%间苯二甲酸的共聚物。由于相同的原因，仅具有邻苯二甲酸酐的聚酯多元醇不如其中并入对苯二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚氨酯树脂分散体，所述聚氨酯树脂可通过使聚酯多元醇、含有季N-原子或叔氨基的二醇和多异氰酸酯反应获得，所述季N-原子或叔氨基存在于连接所述二醇的两个羟基的碳链的侧链中，并且其中所述聚酯多元醇通过使多元醇和选自对苯二甲酸、间苯二甲酸及其组合的芳族多元羧酸反应获得。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171128 EP 17203985.11.一种水性聚氨酯树脂分散体，所述聚氨酯树脂可通过使聚酯多元醇、含有季N-原子或叔氨基的二醇和多异氰酸酯反应获得，所述季N-原子或叔氨基存在于连接所述二醇的两个羟基的碳链的侧链中，并且其中所述聚酯多元醇通过使多元醇和选自对苯二甲酸、间苯二甲酸及其组合的芳族多元羧酸反应获得。


2.权利要求1的水性聚氨酯树脂分散体，其中所述聚酯多元醇中间苯二甲酸的量为至少20摩尔%。


3.前述权利要求中任一项的水性聚氨酯树脂分散体，其中在所述聚酯多元醇、所述二醇和所述多异氰酸酯的反应期间存在聚醚二醇。


4.权利要求3的水性聚氨酯树脂分散体，其中所述聚醚二醇是根据式1的化合物，



其中R1是甲基或乙基，R2是C1-C4烷基，并且n代表5至50，更优选10至40，且最优选15...

【专利技术属性】
技术研发人员：H范阿尔特，E伯特尔斯，
申请(专利权)人：爱克发有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE