一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性油墨技术领域，具体涉及一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨及其制备方法，油墨组成原料具体为WPU乳液、抗静电增强剂、浆料、异丙醇、消泡剂等分散助剂；其中，所述WPU乳液是以DMBA为亲水扩链剂通过预聚体分散法制备而成；所述抗静电增强剂为Gr

【技术实现步骤摘要】
一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨及其制备方法


[0001]本专利技术属于水性油墨领域，特别涉及一种单组分水性聚氨酯基抗静电油墨及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业水平的进步，同时响应国家绿色环保的号召，无VOC挥发的水性油墨正在逐步取代溶剂型油墨。水性油墨以水作溶剂载体，主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。其有点主要在于：安全、无毒无害、不易燃易爆，并且几乎无VOC产生。
[0003]生活中常见的纺织材料，比如合成皮革、聚酯纤维、人造革等高分子材料，这些材料的表表面受气流及液体的摩擦或者撞击时很容易产生和积累静电，其与空气的大面积接触，由于空气中存在很多小分子颗粒物，由于静电作用会吸附在印花表面，而随着现代工业的发展，在纺织业中一些特殊的功能产品需求量也开始增加，比如抗静电手套、抗静电服等。因此研发一种抗静电油墨，通过抗静电作用，保持印花表面的干净整洁使切实可行且符合社会发展需求的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有抗静电性能的多功能水性聚氨酯油墨，在鞋面涂层防尘方面有极大应用前景。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨，其各组分及其所占重量百分比为：
[0007][0008]各组分质量百分数之和为100％。
[0009]其中，所述WPU乳液，其制备步骤如下：
[0010]分别将20g聚丙二醇(PPG
‑
2000)、20g聚四氢呋喃(PTMG
‑
2000)和1.674g 2,2
‑
双羟甲基丁酸(DMBA)在120℃真空脱水2h后，把PPG
‑
2000、PTMG
‑
2000倒入三口烧瓶中搅拌均匀，
再将DMBA溶解在N
‑
甲基吡咯烷酮NMP(8mL)中加入到三口烧瓶，80℃以200rpm反应30min，之后加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)(13.94g)，以微量二月桂酸二丁基锡(DBTDL)(0.02g)作催化剂反应1.5h，降温至60℃，加入1,4
‑
丁二醇(BDO)(0.72g)，保持转速不变反应30min，并滴加适量丙酮(2～5mL)控制体系粘度(2500
±
100mPa
·
S)。降温至50℃，滴加三乙胺(TEA)(1.263g)中和预聚体羧酸30min，称取计量去离子水(50g)于分散容器中，保持转速500rpm，室温下缓慢倒入预聚体，之后提升转速至3000rpm，分散1h后得到水性聚氨酯(WPU)乳液。
[0011]所述Gr
‑
COOH@LiTFSI增强剂分为以下三个过程制备：
[0012](1)氰基石墨烯(Gr
‑
CN)的制备：先将30ml N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)加入到25mL圆底烧瓶中，再加入240mg石墨烯衍生物氟代石墨烯FGr(购自上海麦克林生化科技有限公司，CAS号：51311
‑
17
‑
2)，将超声分散机参数设置为35kHz、640W，在氮气保护下对烧瓶中的混合液超声4h；称取0.8g氰化钠并加入到反应容器，在130℃油浴条件下，500rpm搅拌反应24h，再将反应产物冷却至室温。之后加入等量(30mL)丙酮进行10000rpm离心分离4min，再依次通过DMF、二氯甲烷、丙酮、乙醇和去离子水分别离心4次，将产物冷冻干燥后得到Gr
‑
CN粉末。
[0013](2)石墨烯酸(Gr
‑
COOH)的制备：将Gr
‑
CN粉末(200mg)加入到去离子水(30mL)中，超声30min后得到Gr
‑
COOH悬浮液，室温条件下，缓慢滴加65wt％HNO3溶液，直到HNO3在悬浮液中最终浓度达到20wt％，之后将混合物在100℃油浴条件下以350rpm冷凝回流24h，冷却至室温，并用去离子水10000rpm离心洗涤4次进行纯化，将沉淀冷冻干燥后得到Gr
‑
COOH粉末。
[0014](3)双三氟甲烷磺酰亚胺锂插层石墨烯酸(Gr
‑
COOH@LiTFSI)的制备：称取100mg Gr
‑
COOH分散在60mL去离子水中，加入终浓度为1wt％的N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)，300rpm油浴120℃搅拌反应3h后冷却至室温，加入等量双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI(100mg)并搅拌30min，再将混合液倒入反应釜，在200℃下水热反应4h，待混合液冷却至室温后，用去离子水1000rpm离心4次，将离心后的沉淀进行冷冻干燥，所得产物即为Gr
‑
COOH@LiTFSI。
[0015]所述消泡剂具体为BYK有机硅消泡剂。
[0016]所述流平剂具体为BYK有机硅流平剂。
[0017]所述浆料是以KH
‑
570改性滑石粉、去离子水、增稠剂和湿润分散剂为原料，以1500rpm分散1h制得；各物料的质量百分数为30wt～50wt％KH
‑
570改性滑石粉、5wt％～10wt％去离子水、40wt％～60wt％湿润分散剂、0.5wt％～1wt％增稠剂，四者质量百分数之和为100％。浆料的最优配比为40wt％KH
‑
570改性滑石粉、9wt％去离子水、50wt％湿润分散剂、1wt％增稠剂。浆料中所用的增稠剂和湿润分散剂与单组分水性聚氨酯抗静电油墨中所用到的增稠剂和湿润分散剂是一样的。
[0018]所述浆料中填料为硅烷偶联剂改性的滑石粉(KH
‑
570改性滑石粉)，其制备步骤如下：
[0019]称取500g滑石粉置于容器器皿中，将其放入105℃鼓风干燥箱中充分干燥10h以除去滑石粉内的水分，并使粉体较为蓬松。冷却至室温后，将粉体倒入高速混合机中，以1500rpm高速搅拌30min，控制混合温度在80℃以防止后期液体加入而导致的粉体团聚。将硅烷偶联剂γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH
‑
570)配制成40mL甲醇溶液(KH
‑
570
用量为滑石粉1wt％)，先降低混合机转速为低速500rpm，用针筒注射器注入40mL KH
‑
570甲醇溶液，再高速1500rpm搅拌90min后，冷却至室温，将产物密封备用。
[0020]水性聚氨酯油墨的制备：
[0021]在室温条件下，先加原料量60％的WPU乳液、异丙醇先加入分散容器，维持转速在1500rpm，并依次加入Gr
‑
COOH@LiTFSI增强剂、原料量2/3的消泡剂、润湿分散剂、浆料，并将转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨，其特征在于，是由下列重量百分比的原料组成：WPU乳液60~70%、抗静电增强剂1~10%、浆料10~20%、异丙醇5~10%、消泡剂0.1~1%、润湿分散剂1~3%、流平剂0.5~1.5%、防沉剂2~4%、增稠剂1~2%，上述各组分的重量百分数之和为100%；所述抗静电增强剂为Gr
‑
COOH@LiTFSI。2. 根据权利要求1所述的一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨，其特征在于：所述WPU乳液是将20 g PPG
‑
2000、20 g PTMG
‑
2000和1.674 g DMBA经120℃真空脱水，把PPG
‑
2000、PTMG
‑
2000搅拌均匀，再将DMBA溶于8 mL NMP中加入到PPG
‑
2000和PTMG
‑
2000的反应体系中，80 ℃搅拌反应30 min，之后加入13.94 g IPDI，加入0.02 g DBTDL反应1.5 h，降温至60 ℃，加入0.72 g BDO，反应30 min，并滴加2~5 mL丙酮控制体系粘度为2500
±
100 mPa
·
S，再降温至50 ℃，滴加1.263 g TEA中和30min，得到预聚体，取50 g去离子水于分散容器中，保持转速500 rpm，缓慢倒入预聚体，搅拌分散1 h后即得。3.根据权利要求1所述的一种单组分水性聚氨酯抗静电油墨，其特征在于，所述抗静电增强剂是按照如下方法进行制备：步骤1，Gr
‑
CN的制备：先制备FGr的DMF混合液，再超声4 h得到FGr悬浮液，再加入氰化钠，130 ℃油浴搅拌反应24 h，冷却至室温后，用丙酮进行离心分离4 min，再依次通过DMF、二氯甲烷、丙酮、乙醇和去离子水分别离心4次，沉淀冷冻干燥后得到Gr
‑
CN粉末；步骤2，Gr
‑
COOH的制备：将200 mg Gr
‑
CN加入30 mL去离子水中超声30 min得到悬浮液，缓慢滴加65 wt% HNO3溶液，将混合物在100 ℃油浴搅拌24 h，冷却后用去离子水离心洗涤4次，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，曹升龙，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：