一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法，所述涂料包括以下组分及含量(wt％)：聚四氢呋喃醚二醇24.5~28、聚酯二元醇30~37、氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）8.5~17、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)25~29、亲水性扩链剂3.8~5.4、扩链剂2~2.8、中和剂1~3、N

【技术实现步骤摘要】
一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新型聚氨酯材料，具体涉及一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法，属于新型聚氨酯材料


技术介绍

[0002]在食品包装领域，经常用到纸张材料；纸张本身阻隔性不好且表面较为粗糙，大多仅起到装饰或者印刷载体的作用；为了增加纸张的阻隔性能，需要在纸张外层包裹薄膜材料，利用功能薄膜材料的高阻隔能力提高食品的保质期；高阻隔性能的功能薄膜制备困难，制备成本高，且大多数存在降解困难的问题，大批量的使用将造成材料浪费、成本提高和环境污染等问题；水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯；水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点，应用于符合绿色工业的发展要求，因此近年来水性聚氨酯树脂获得了广泛的关注和国内外的重视；如我们公司之前研发的一种水性聚氨酯树脂及其制备方法（201010284068.9），该涂料具有优良的耐高温、耐水性、耐醇性，特别是耐高温性能达到成膜后耐120度高温不变软、不发白；上述的水性聚氨酯能够应用在多个领域；但其仅仅是针对单一的环境，如高温环境（耐高温120℃）、潮湿环境（常温下泡水）和醇环境（常温），由于食品包装纸会在各类复杂应用环境（食品带包装蒸煮加热、食品外包装加热消毒等），如热水煮或酒精煮等，我们现在这款水性聚氨酯树脂无法适应，因此，需要研发适合食品包装应用环境的水性聚氨酯阻隔涂料。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提出了一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法，在我们现有的水性聚氨酯阻隔涂料基础上进行改进，通过改性，具备高阻隔性和耐高温特性，同时在耐热水煮和耐酒精煮等方面有了较大提高。
[0004]本专利技术的食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料，包括以下组分：聚四氢呋喃醚二醇、聚酯二元醇、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、亲水性扩链剂、扩链剂、中和剂和溶剂；其特征在于：还包括异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)，N
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二甲基乙酰胺（DMAC）；二月桂酸二丁基锡（DY
‑
12）；端氨基聚醚（PEA）；所述涂料的组分含量（wt%）如下：聚四氢呋喃醚二醇
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24.5~28，聚酯二元醇
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30~37，氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）
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8.5~17，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)
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25~29，
N
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二甲基乙酰胺（DMAC）
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1.5~4二月桂酸二丁基锡（DY
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12）
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1.0~2.5，端氨基聚醚（PEA）；
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5~11，亲水性扩链剂
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3.8~5.4，扩链剂
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2~2.8，中和剂
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1~3。
[0005]进一步地，所述亲水性扩链剂包括二羟甲基丙酸（DMPA）；所述扩链剂包括异佛尔酮二胺、三羟甲基丙烷（TMP）、1,4环己烷二甲醇或1,4丁二醇，所述中和剂为三乙胺。
[0006]进一步地，所述聚酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇为1000分子量或2000分子量。
[0007]进一步地，所述水性聚氨酯涂料应用于食品包装纸上；应用时涂覆于食品包装纸表面。
[0008]一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）备料：按照以下组分及含量（wt%）备料：聚四氢呋喃醚二醇
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24.5~28，聚酯二元醇
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30~37，氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）
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8.5~17，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)
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25~29，N
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二甲基乙酰胺（DMAC）
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1.5~4二月桂酸二丁基锡（DY
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12）
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1.0~2.5，端氨基聚醚（PEA）；
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5~11，亲水性扩链剂
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3.8~5.4，扩链剂
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2~2.8，中和剂
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1~3；（2）原料混合、加热和脱水：量取聚酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇，加入扩链剂三羟甲基丙烷（TMP），将三者搅拌均匀加热至120℃，真空下脱水1h，然后降温至80
‑
95度；（3）预聚物合成：把氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)加入二元醇中，控制温度为75
‑
80℃，搅拌反应0.5h，接着先后加入二月桂酸二丁基锡（DY
‑
12）和端氨基聚醚（PEA）；升温至85~95℃，搅拌反应2.5~3h；降温至75
‑
80℃，然后加入亲水性扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）、扩链剂1，4丁二醇或1，4环己烷二甲醇，维持温度继续反应1.5
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2h，再降温至60℃加入N
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二甲基乙酰胺（DMAC）、溶剂N
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甲基吡咯烷酮（NMP）、丙酮，维持温度继续反应2h，得到预聚物；（4）预聚物中和、分散：将预聚物的温度降至40~45度，加入中和剂三乙胺，加水强力搅拌，持续搅拌反应1h，将预聚物充分分散；（5）扩链、脱溶：将扩链剂异佛尔酮二胺溶解在水中，将扩链剂溶液滴加到中和后的预聚物中，脱出丙酮，得到水性聚氨酯乳液。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料及其制备方法，在我们现有的水性聚氨酯阻隔涂料基础上进行改进，通过进一步改性，加入定量的DY
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12催化，配合聚醚胺中的氨基和异氰酸酯进一步反应，增大乳液粒径，并通过测试， 增加N
‑
二甲基乙酰胺（DMAC）作为极性溶剂，能够提高粘合致密性，成膜后提升阻隔性能的同时，拉伸强度增大，抗剥离性强，成膜后具备高阻隔性和耐高温特性，同时在耐热水煮和耐酒精煮等方面有了较大提高；拓展了包装纸张的适用范围，同时也降低了高阻隔纸张产品的成本，将本专利技术的水性聚氨酯阻隔涂料涂覆到纸张并成膜后，其阻隔性强，耐100度热水煮24小时不变软、不发白；50%乙醇溶液98℃煮1小时不脱落不起泡。
具体实施方式
[0010]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料，包括以下组分：聚四氢呋喃醚二醇、聚酯二元醇、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、亲水性扩链剂、扩链剂、中和剂和溶剂；其特征在于：还包括异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)，N
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二甲基乙酰胺（DMAC）；二月桂酸二丁基锡（DY
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12）；端氨基聚醚（PEA）；所述涂料的组分含量（wt%）如下：聚四氢呋喃醚二醇
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24.5~28，聚酯二元醇
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30~37，氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）
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8.5~17，异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)
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25~29，N
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二甲基乙酰胺（DMAC）
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1.5~4二月桂酸二丁基锡（DY
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12）
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1.0~2.5，端氨基聚醚（PEA）；
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5~11，亲水性扩链剂
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3.8~5.4，扩链剂
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2~2.8，中和剂
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1~3。2.根据权利要求1所述的食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料，其特征在于：所述亲水性扩链剂包括二羟甲基丙酸（DMPA）；所述扩链剂包括异佛尔酮二胺、三羟甲基丙烷（TMP）、1,4环己烷二甲醇或1,4丁二醇，所述中和剂为三乙胺。3.根据权利要求1所述的食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料，其特征在于：所述聚酯二元醇、聚四氢呋喃醚二醇为1000分子量或2000分子量。4.根据权利要求1所述的食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料，其特征在于：所述水性聚氨酯涂料应用于食品包装纸上；应用时涂覆于食品包装纸表面。5.一种食品包装用水性聚氨酯阻隔涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）备料：按照以下组分及含量（wt%）备料：聚四氢呋喃醚二醇
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【专利技术属性】
技术研发人员：董其兴，孙晓泽，
申请(专利权)人：山东奥德美高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：