一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨及其制备方法。本发明专利技术的耐蒸煮水性聚氨酯油墨是由水性聚氨酯分散体、水溶性光引发剂、颜料、流平剂和消泡剂复配而成。该油墨具有无毒、不燃、使用安全、耐黄变、无毒、不燃、耐蒸煮等优点，可用于食品、药品等软包装场合。

【技术实现步骤摘要】
一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨及其制备方法
本专利技术涉及一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨及其制备方法，尤其涉及一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨及其制备方法。
技术介绍
近年来，保护地球环境舆论压力与日俱增。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，溶剂型聚氨酯油墨具有或多或少的毒性隐患。水性聚氨酯材料以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。虽然我国现阶段油墨行业还是以使用溶剂型聚氨酯材料为主，但水性聚氨酯材料代替溶剂型聚氨酯材料已经是大势所趋，越来越得到国内外的重视。食品或药品包装用耐蒸煮水性聚氨酯油墨，除了需保持聚氨酯对基材的粘接强度高以外，针对食品或药品包装用水性聚氨酯以水为分散介质的特点，还需提出一些特殊的要求，如要求食品或药品包装用水性聚氨酯高固含量、低粘度、耐过热水性、流平性、耐黄变性等。申请号为201710790639.8的专利技术专利报导了一种聚氨酯耐蒸煮油墨，该油墨由以下组分复配而成：水性聚氨酯树脂60～65份、颜料20～25份、支链淀粉5～10份、纳米二氧化硅1～3份、润湿分散剂0.1～0.5份、硅酸钠0.5～1份、消泡剂0.1～0.5份、抗静电剂0.1～0.5份、去离子水20～25份。但未通过交联改性，很难达到溶剂型耐蒸煮聚氨酯油墨耐过热水性能的要求。水性紫外光固化(UV)油墨继承和发展了传统UV油墨和水性油墨的特点，具有安全环保、节能高效、黏度可调、可薄涂层涂布，固化膜收缩率低和施工方便等优点，已成为油墨发展的一个主要方向。具有固化速率快，可自动化流水线涂装，生产效率高，耐过热水性能好，因此具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了解决油性油墨毒性较大、易燃、使用安全性差、污染环境等问题及水性聚氨酯油墨固含量低、干燥速度慢、粘度高、力学性能差、耐候性差、耐过热水性差、流平性差、耐黄变性差等问题，而提出一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨，本专利技术的另一目的是提供了这种耐蒸煮水性聚氨酯油墨的制备方法。本专利技术的具体技术方案为：一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨，其特征在于：由水性聚氨酯分散体、水溶性光引发剂、颜料、流平剂和消泡剂复配而成。其中，所述的水性聚氨酯分散体的主要性能指标为：质量固含量为48-52％，粘度为20-100mPa.s，本专利技术中加入水溶性光引发剂，使得耐蒸煮水性聚氨酯油墨在水分挥发后在紫外光作用下实现固化；所述的颜料为市场所售常规水分散性颜料；本专利技术中加入流平剂主要作用是降低耐蒸煮水性聚氨酯油墨的表面张力，使其在基材上有好的流平性；所述的流平剂为市售的聚有机硅氧烷、聚醚改性的聚有机硅氧烷或含氟表面活性剂；所用的消泡剂为水性有机硅消泡剂。本专利技术还提供了上述耐蒸煮水性聚氨酯油墨的制备方法，其具体步骤如下：(1)水性聚氨酯分散体的制备；在容器中首先加入聚醚多元醇，100-110℃下抽真空脱水1-2h，降至室温加入芳香族二异氰酸酯，在70-80℃下反应1-2h，然后加入含有亲水基团的化合物、低分子多元醇扩链剂，以上原料按官能团物质的量之比-NCO/-OH＝1.6-2.0，且在占预聚物质量0.05-0.3％催化剂存在下进行反应，反应温度70-80℃，反应时间2-4h，加入过量-NCO物质的量的50-80％含羟基多功能团丙烯酸酯单体，继续反应1-2h，制得羧基质量含量为0.7-2.0％的聚氨酯预聚物；将上述制得的聚氨酯预聚物降至室温，加入三乙胺将其中的羧酸根中和成盐，中和度80-110％；预聚物出料至分散器中，在搅拌下加入去离子水进行分散，加入过量-NCO物质的量的50-70％的低分子脂肪胺类扩链剂反应10-30分钟，即制得水性聚氨酯分散体。(2)将上述制得的水性聚氨酯分散体100质量份，加入0.2-0.5质量份水溶性光引发剂、20-40质量份颜料、0.05-0.2质量份流平剂和0.1-0.2质量份消泡剂，搅拌，使各种助剂混合均匀，即制得耐蒸煮水性聚氨酯油墨。其中所述的含有亲水基团的化合物为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中一种。所述的芳香族二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中一种或几种的混合。所述的低分子多元醇扩链剂为乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇中一种。所述的低分子脂肪胺类扩链剂为乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中一种。所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种。所述的含羟基多功能团丙烯酸酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯中一种。有益效果：1、与目前市场上使用的溶剂型耐蒸煮水性聚氨酯油墨相比，本专利技术的耐蒸煮水性聚氨酯油墨具有耐黄变、无毒、不燃、使用安全、不污染环境等优点。2、与目前市场上使用的水性耐蒸煮水性聚氨酯油墨相比，本专利技术的耐蒸煮水性聚氨酯油墨具有低粘度、流平性、耐黄变性等优点，并改善了油墨与基材的粘合强度和油墨的表观。3、本专利技术综合考虑了耐蒸煮水性聚氨酯油墨耐过热水性能的要求，通过采用含羟基多功能团丙烯酸酯单体对水性聚氨酯进行改性，并加入水溶性光引发剂增加水性聚氨酯的交联密度，提高了水性聚氨酯成膜后的耐过热水性能，使其达到了目前市场上广泛使用的溶剂型聚氨酯油墨的耐蒸煮要求。具体实施方法下面就本专利技术举例说明，但不是对本专利技术的限制。实施例1在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇40g，100℃下抽真空脱水1h，降温至室温加入甲苯二异氰酸酯15g，升温至70℃，反应1h，加入二羟甲基丁酸1.8g，乙二醇1.6g，二月桂酸二丁基锡0.03g，在搅拌下继续反应4h，加入18.2g季戊四醇三丙烯酸酯，继续反应1h，得到预聚体，然后降温至室温，加入0.8g三乙胺使预聚体中和成盐；出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水86g，加入0.8g乙二胺扩链反应30分钟，出料，得到水性聚氨酯分散体，主要性能指标为：固含量为47％，粘度为82mPa.s。在装有超声分散装置的分散器中，加入100g由上述所制备的水性聚氨酯分散体、0.2g光引发剂2959、20g水分散性颜料、0.07g含氟表面活性剂、0.12g水性有机硅消泡剂，超声分散均匀后得到耐蒸煮水性聚氨酯油墨。实施例2在装有搅拌器、温度计、回流冷凝器的反应器中，加入聚醚多元醇40g，105℃下抽真空脱水1.5h，降温至室温加入二苯基甲烷二异氰酸酯14.9g，升温至75℃，反应1.5h，加入二羟甲基丙酸2.1g，二甘醇0.6g，辛酸亚锡0.1g，在搅拌下继续反应3h，加入9.2季戊四醇三甲基丙烯酸酯，继续反应2h，得到预聚体，然后降温至室温，加入1.7g三乙胺使预聚体中和成盐；出料至分散器中，在高速剪切下加入去离子水70g，加入1.7g二亚乙基三胺扩链反应20分钟，得到水性聚氨酯分散体，主要性能指标为：固含量为50％，粘度为39mPa.s。在装有超声分散装置的分散器中，加入100g由上述所制备的水性聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨，其特征在于；由水性聚氨酯分散体、光引发剂、颜料、流平剂和消泡剂复配而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐蒸煮水性聚氨酯油墨，其特征在于；由水性聚氨酯分散体、光引发剂、颜料、流平剂和消泡剂复配而成。


2.根据权利要求1所述的耐蒸煮水性聚氨酯油墨，其特征在于:所述的光引发剂为水溶性光引发剂，如2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(光引发剂2959)；所述的颜料为市场所售常规水分散性颜料；所述的流平剂为聚有机硅氧烷、聚醚改性的聚有机硅氧烷或含氟表面活性剂；所述的消泡剂为水性有机硅消泡剂。


3.一种如权利要求1所述耐蒸煮水性聚氨酯油墨的制备方法，其特征是：其制备步骤如下：
(1)水性聚氨酯分散体的制备；
在容器中首先加入聚醚多元醇，100-110℃下抽真空脱水1-2h，降至室温加入芳香族二异氰酸酯，在70-80℃下反应1-2h，然后加入含有亲水基团的化合物、低分子多元醇扩链剂，以上原料按官能团物质的量之比-NCO/-OH＝1.6-2.0，且在占预聚物质量0.05-0.3％催化剂存在下进行反应，反应温度70-80℃，反应时间2-4h，加入过量-NCO物质的量的50-80％含羟基多功能团丙烯酸酯单体，继续反应1-2h，制得羧基质量含量为0.7-2.0％的聚氨酯预聚物；
将上述制得的聚氨酯预聚物降至室温，加入三乙胺将其中的羧酸根中和成盐，中和度80-110％；
预聚物出料至分散器中，在搅拌下加入去离子水进行分散，加入过量-NCO物质的量的50-70％的低分子脂肪胺类扩链剂反应10-30分钟，即制得水性聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡栋宇，蔡炳照，顾嘉卫，周锦君，项尚林，
申请(专利权)人：江苏力合粘合剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32