一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体及其制备方法。天然植物油改性水性聚氨酯树脂分散体各原料组分包括天然植物油53‑59份、聚1，3‑苯二甲酸‑5‑磺酸钠己内酯二醇68‑76份、小分子扩链剂1‑4份、多异氰酸酯53‑59份、二月桂酸二丁基锡0.7‑1.2份、丙酮17‑24份、异佛尔酮二胺13‑17份；其中天然植物油为精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的混合物。将以上除异佛尔酮二胺外的各组分混合，加热反应；降温加入冷冻去离子水乳化，再加入异佛尔酮二胺扩链反应，减压蒸馏，制得天然植物油改性水性聚氨酯树脂分散体，该分散体具有良好柔韧性、附着力、耐水性，可用于柔版印刷油墨。

【技术实现步骤摘要】
一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体及其制备方法
本专利技术涉及树脂合成技术
，具体为一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体及其制备方法。
技术介绍
柔性版印刷，简称为柔版印刷；是使用柔性版、通过网纹传墨辊传递油墨施印的一种印刷方式。柔版印刷采用的油墨主要有醇基、水基、聚酰胺型、丙烯酸型、UV型等；其中水基油墨污染小，对人体无危害，符合当今环保的要求。水基油墨是由水溶性树脂、颜料、溶剂、助剂加工而成的均匀浆状物质。水性聚氨酯作为一种水溶性树脂常用于制作柔版印刷水基油墨，其制备工艺通常是使用聚醚多元醇与多异氰酸酯生成预聚体，将预聚体分散于水中，再加入二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸等扩链剂进行扩链反应，得到水性聚氨酯分散体；整个反应过程中伴随反应液粘度的增加会不断补充有机溶剂来稀释反应液。大量的使用有机溶剂，会带来产品气味明显，危及使用者的人身安全，造成环境污染等问题。随着国家对印刷行业安全环保的大力监管，溶剂型水性聚氨酯已满足不了安全环保的高要求。另外，因整个水性聚氨酯反应体系中使用组分和助剂较多，各组分间的相容性较难把握；使用产品使用时在硬度、耐水性方面表现不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，各原料组份如下，按重量份数计，天然植物油53-59份、聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇68-76份、小分子扩链剂1-4份、多异氰酸酯53-59份、二月桂酸二丁基锡0.7-1.2份、丙酮17-24份、异佛尔酮二胺13-17份。进一步的，所述天然植物油为精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的混合物。进一步的，所述精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的质量比为1:3:5.2。进一步的，所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、新戊二醇、1，4-环己基二醇中的一种或两种混合；优选的，小分子扩链剂为新戊二醇。进一步的，所述异佛尔酮二胺为15％浓度的异佛尔酮二胺水溶液。进一步的，所述多异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或多种；优选的，多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。异佛尔酮二异氰酸具有特殊的化学结构，其制备的水性聚氨酯分散体具有耐老化性、耐化学药品、不泛黄的优点。一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体的制备方法，包括以下步骤，(1)将丙二醇和间苯二甲酸-5-磺酸钠混合，加入金属催化剂，升温至220-235℃，反应；真空脱水；加入己内酯，搅拌，抽真空；加入辛酸亚锡，升温,氮气保压，反应，得到溶液A：将溶液A溶解于二氯甲烷溶剂中，过滤去除沉淀，制得聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇；(2)取质量比为1:3:5.2的精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油混合，升温脱水，得到天然植物油；将天然植物油、聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇、小分子扩链剂、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、丙酮混合，升温至70-75℃，反应；降温，加入冷冻去离子水，搅拌，乳化；加入15％浓度的异佛尔酮二胺水溶液，反应，熟化,得到乳液；将乳液减压蒸馏，制得天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯分散体。天然植物油分子结构中含有酯键、碳碳双键，羟基等反应活泼基团，因此可以对水性聚氨酯改性；天然植物油分子中的非极性脂肪酸可赋予水性聚氨酯涂膜良好的耐水性、高光泽度和柔韧性。桐油具有干燥快、光泽度高、附着力强、耐热、耐腐蚀等优点，其但分子结构中含有碳碳共轭三烯烃键会导致成涂膜干燥过快，干燥过快易造成老化脆变。蓖麻油结构中含有羟基、长链非极性脂肪酸，对水性聚氨酯分散体改性，可赋予涂膜良好的耐水性、附着性；但蓖麻油存在氧指数低、热稳定性差的缺陷。亚麻仁油属于干性油，结构中含有非共轭碳碳双键，对水性聚氨酯分散体改性，可显著提高涂膜的干性、光泽度和耐水性。以上亚麻仁油、桐油、蓖麻油具有很多优点，同时也存在不同缺陷。本专利技术通过多次试验发现，将亚麻仁油、桐油、蓖麻油按1:3:5.2的质量比混合，将该比例下的混合植物油引入到水性聚氨酯分散体中，可以弥补各自的缺陷，发挥出三者最佳的协同作用；使制得的水性聚氨酯分散体涂膜具有良好的耐水性、柔韧性。进一步的，一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体的制备方法，其特征在于：步骤如下，(1)将丙二醇和间苯二甲酸-5-磺酸钠混合，加入金属催化剂，升温至220-235℃，反应2-4h；真空脱水；加入己内酯，搅拌，抽真空，真空度为-0.096～-0.098Mpa，加入辛酸亚锡，升温至139-142℃,氮气保压，反应45-60min，得到溶液A：将溶液A溶解于二氯甲烷溶剂中，过滤去除沉淀，制得聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇；(2)取质量比为1:3:5.2的精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油混合，升温脱水，得到天然植物油；将天然植物油、聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇、小分子扩链剂、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、丙酮混合，升温至70-75℃，反应6-7h；降温至48-52℃，加入冷冻去离子水搅拌，冷冻水温度为-5-0℃，乳化30-40min；加入15％浓度的异佛尔酮二胺水溶液，反应45-60min，熟化2-3h,得到乳液；将乳液减压蒸馏，收集丙酮馏分，制得天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯分散体。进一步的，天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯分散体的固含量为45-50％。本技术方案通过多次试验论证，确认水性聚氨酯分散体的固含量在45-50％是最佳范围，在此范围内，在此范围内固含量越高，水性聚氨酯粘结性越好，其成膜和干燥时间越短。固含量大于50％，直接导致原料成本、设备运行成本的增加；固含量小于45％时，水性聚氨酯干燥速度过快、粘结性差、成膜不均匀。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1、本专利技术利用天然植物油对聚氨酯树脂改性，将天然植物油分子结构中的碳碳不饱和双键和长脂肪链引入到聚氨酯树脂结构中；通过调整精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的比例，以及聚氨酯树脂和植物油的比例，使最终制得的水性聚氨酯分散体具有优异的耐水性、附着性；另外，由于天然植物油属于天然可再生资源，原料来源广、成本低，可带来更多的经济效益。2、本专利技术利用间苯二甲酸-5-磺酸钠和丙二醇通过酯化反应生成含端羟基、磺酸钠盐基团的间苯二甲酸-5-磺酸钠酯二醇，再将间苯二甲酸-5-磺酸钠酯二醇和已内酯加成反应，生成含有端羟基、磺酸钠盐基团、已内酯结构的聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇；将其作为聚氨酯树脂合成的多元醇单体。由于聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇结构中含磺酸钠盐基团和已内酯结构，磺酸钠盐基团赋予聚氨酯分散体更高的水溶性；己内酯的环状结构赋予聚氨酯分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于；各原料组份如下，按重量份数计，天然植物油53-59份、聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇68-76份、小分子扩链剂1-4份、多异氰酸酯53-59份、二月桂酸二丁基锡0.7-1.2份、丙酮17-24份、异佛尔酮二胺13-17份。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于；各原料组份如下，按重量份数计，天然植物油53-59份、聚1，3-苯二甲酸-5-磺酸钠己内酯二醇68-76份、小分子扩链剂1-4份、多异氰酸酯53-59份、二月桂酸二丁基锡0.7-1.2份、丙酮17-24份、异佛尔酮二胺13-17份。


2.根据权利要求1所述的一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于：所述天然植物油为精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的混合物。


3.根据权利要求2所述的一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于：所述精制亚麻仁油、桐油、蓖麻油的质量比为1:3:5.2。


4.根据权利要求1所述的一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于：所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、新戊二醇、1，4-环己基二醇中的一种或两种混合；优选的，小分子扩链剂为新戊二醇。


5.根据权利要求1所述的一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于：所述异佛尔酮二胺为15％浓度的异佛尔酮二胺水溶液。


6.根据权利要求1所述的一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体，其特征在于：所述多异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或多种；优选的，多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。


7.一种天然植物油改性合成柔版印刷油墨用水性聚氨酯树脂分散体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
(1)将丙二醇和间苯二甲酸-5-磺酸钠混合，加入金属催化剂，升温至220-235℃，反应；真空脱水；加入己内酯，搅拌，抽真空；加入辛酸亚锡，升温,氮气保压，反应，得到溶液A：将溶液A溶解于二氯甲烷溶剂中，过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张善志，
申请(专利权)人：温州国仕邦高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33