一种耐热型水性聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热型水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：将异氰酸酯、聚合物多元醇、甲基丙烯酸酯活性单体、交联剂加入反应器中进行聚合反应，并加入催化剂进行反应，形成聚氨酯预聚体；将磺酸型亲水扩链剂加入制得的聚氨酯预聚体中进行扩链反应；将甲基丙烯酸羟丙酯加入到反应器中进行封端反应；冷却并搅拌下加入去离子水，得乳液；向制得的乳液中加入引发剂，得耐热型水性聚氨酯乳液；在耐热型水性聚氨酯乳液中加入水性硅溶胶、润湿剂及流平剂，即得到耐热型水性聚氨酯涂料；具备耐热性好，对环境友好的优点，满足在食品、烟草包装领域的应用。装领域的应用。装领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热型水性聚氨酯涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于精细化学品制备
，特别涉及一种耐热型水性聚氨酯涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]截止目前，市场上的烟、酒、食品用包装镀铝膜复合纸和镀铝膜转移纸大多数采用溶剂型的装饰涂色保护涂料。在包装生产企业应用时，由于含有大量的酮类、酯类和醇醚类有机溶剂，造成大量溶剂的挥发，一是生产施工环境溶剂刺激性气味大；二是溶剂挥发带来环境污染问题，而且因溶剂挥发不尽，会导致在烟用包装纸上溶剂残留超标，成品纸张VOC检测不能满足烟用材料VOC标准的要求，加之现在的溶剂型涂料，使用成本较高，运输困难，有一定的危险性，储存上也存在安全隐患。
[0003]传统溶剂型聚氨酯合成过程中大量使用有机溶剂致使产品中挥发性有机物(VOC)含量高，对环境和人的身体健康都有危害，近年来随着环保法规的严格及人民环保意识的增强，对VOC的排放要严格制止，从客观上促使了水性聚氨酯的发展。
[0004]但单一的水性聚氨酯乳液存在耐温性和力学性能差等缺点。目前市场上供应的水性聚氨酯乳液达不到烟草包装涂料行业的VOC要求，耐温效果不能满足市场要求。因此，开发耐热且转移效果好的水性聚氨酯涂料迫在眉睫，随着高速剥离机械的推广，这一要求更为突出。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术目的在于提供一种耐热型水性聚氨酯涂料及其制备方法，满足烟草包装行业的无VOC要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种耐热型水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：制备聚氨酯预聚体：将15～26份的异氰酸酯、30～45份的聚合物多元醇、32～40份的甲基丙烯酸酯活性单体(作为类似溶剂)、1.1～2.8份交联剂加入反应器中进行聚合反应，并加入0.05～0.1份催化剂进行反应，反应温度为70～85℃，反应时间为2～3.5小时，形成聚氨酯预聚体；
[0008]步骤2：扩链反应：将1.5～6份磺酸型亲水扩链剂加入到步骤1制得的聚氨酯预聚体中进行扩链反应，反应温度为70～80℃反应1～3小时；
[0009]步骤3：封端反应：将1.5～8份的甲基丙烯酸羟丙酯加入到反应器中进行封端反应，反应温度为70～80℃，时间为1～2小时；
[0010]步骤4：乳化：将温度冷却至20～40℃，搅拌下加入10
‑
30℃的去离子水，得乳液；
[0011]步骤5：引发单体聚合：向步骤4中制得的乳液中加入占甲基丙烯酸酯活性单体重量0.5～2％的引发剂，反应时间为2～6小时，反应温度为70～85℃，得耐热型水性聚氨酯乳液；
[0012]步骤6：在上述步骤得到的乳液中加入水性硅溶胶30
‑
50份、润湿剂2
‑
5份、流平剂2
‑
4份，即得到耐热型水性聚氨酯涂料。
[0013]进一步的，所述步骤1中异氰酸酯为二环已基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯、三甲基
‑
1,6
‑
六亚甲基二异氰酸酯或环己烷二亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种任意配比的混合物。
[0014]进一步的，所述步骤1中聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己二酸新戊二醇多元醇中的一种或几种的一种或两种任意配比的混合物。
[0015]进一步的，所述步骤1中甲基丙烯酸酯活性单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸2
‑
乙基己酯中的一种、两种或两种以上任意配比的混合物。
[0016]进一步的，所述步骤1中催化剂为三(乙氧基)苯基铋。
[0017]进一步的，所述步骤1中交联剂为三聚氰胺。
[0018]进一步的，所述步骤2中磺酸型亲水扩链剂为乙二氨基磺酸钠、1,4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠中的一种或两种任意配比的混合物。
[0019]进一步的，所述步骤5中引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种。
[0020]进一步的，所述步骤6中润湿剂为聚氧乙烯烷基醚；所述的流平剂为聚醚硅氧烷共聚物。
[0021]本专利技术还提供一种耐热型水性聚氨酯涂料，采用上文所述的制备方法制得。
[0022]总体而言，通过本专利技术的所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0023](1)提高了耐热性能：
[0024]本专利技术采用了三聚氰胺为内交联剂。三聚氰胺是一种含氮杂环有机化合物，分子内有大π键，同时具有三个活性氨基，将三聚氰胺作为交联剂，可在聚氨酯主链上引入耐热性的三嗪环结构，可以提高水性聚氨酯耐热性能。另一方面，自制的水性聚氨酯乳液中加入水性硅溶胶，聚氨酯可与水性硅溶胶之间产生架桥作用，制备的无机
‑
有机水性聚氨酯复合材料保留了无机纳米粒子的特性，也使材料的耐热性能提高。
[0025](2)提高了抗热粘花性能：
[0026]本专利技术工艺稳定，制备出的耐热水性聚氨酯乳液无疑似苯存在，VOC满足食品、烟草行业包装要求，耐热超过180℃，膜不失光，不黄变，对铝层和PET膜有极好的保护能力，是目前用于取代溶剂型转移涂料生产高光真空镀铝金银卡纸的水性环保材料，可满足在食品、烟草包装领域的应用。
[0027](3)制备过程无VOC，优化了总体性能：
[0028]本专利技术采用甲基丙烯酸酯活性单体作为分散相以解决体系的溶解性和聚合体系的粘度问题，在水溶性引发剂作用下引发聚合，得到改性的水性聚氨酯，制备过程简单、安全，以水为溶剂，不使用有毒有害有机溶剂，是真正意义上的无VOC环境友好材料，同时可大幅提高水性聚氨酯的耐热性能。
附图说明
[0029]图1是本专利技术较佳实施例三聚氰胺交联改性前后的水性聚氨酯膜的TG曲线；
[0030]图2是本专利技术较佳实施例不同硅溶胶含量改性的聚氨酯涂膜的TG曲线。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术的进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术的，并不用于限定本专利技术的。此外，下面所描述的本专利技术的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]本专利技术涉及一种耐热型水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0033]步骤1：制备聚氨酯预聚体：将15～26份的异氰酸酯、30～45份的聚合物多元醇、32～40份的甲基丙烯酸酯活性单体、1.1～2.8份交联剂加入反应器中进行聚合反应，并加入0.05～0.1份三(乙氧基)苯基铋催化剂进行反应，反应温度为70～85℃，反应时间为2～3.5小时，形成聚氨酯预聚体；其中,聚合物多元醇为聚己二酸丁二醇酯多元醇、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐热型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备聚氨酯预聚体：将15～26份的异氰酸酯、30～45份的聚合物多元醇、32～40份的甲基丙烯酸酯活性单体、1.1～2.8份交联剂加入反应器中进行聚合反应，并加入0.05～0.1份催化剂进行反应，反应温度70～85℃，反应时间为2～3.5小时，形成聚氨酯预聚体；步骤2：扩链反应：将1.5～6份磺酸型亲水扩链剂加入到步骤1制得的聚氨酯预聚体中进行扩链反应，反应温度为70～80℃，反应1～3小时；步骤3：封端反应：将1.5～8份的甲基丙烯酸羟丙酯加入到反应器中进行封端反应，反应温度为70～80℃，时间为1～2小时；步骤4：乳化：将温度冷却至20～40℃，搅拌下加入10
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30℃的去离子水，得乳液；步骤5：引发单体聚合：向步骤4中制得的乳液中加入占甲基丙烯酸酯活性单体重量0.5～2％的引发剂，反应时间为2～6小时，反应温度为70～85℃，得耐热型水性聚氨酯乳液；步骤6：在上述步骤得到的乳液中加入水性硅溶胶30
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50份、润湿剂2
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5份、流平剂2
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4份，即得到耐热型水性聚氨酯涂料。2.根据权利要求1所述的耐热型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述异氰酸酯为二环已基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环已基甲烷二异氰酸酯、1,4
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环己烷二异氰酸酯、三甲基
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1,6
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六亚甲基二异氰酸酯或环己烷二亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏飞，王津阳，李欣玥，张贵梓，
申请(专利权)人：汉中聚智达远环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：