一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂及其制备方法、水性油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水性油墨领域，公开一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂及其制备方法、水性油墨及其制备方法。连接剂包括预聚体、乳化剂和水；其中预聚体按照重量份计，包括原料：聚碳酸酯聚醚多元醇55

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂及其制备方法、水性油墨及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水性油墨领域，具体涉及一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂及其制备方法、水性油墨及其制备方法。

技术介绍

[0002]油墨是由染料、连接料、添加剂、溶剂等成分混合而成。其中连接料的作用是将油墨中的固体成分和基材粘接一起，关系着油墨的水解、附着力与耐摩擦等性能，也是油墨性能的体现，其质量占据着油墨总质量的40％以上。传统油墨连接料中常以有机溶剂作溶剂，其优点是溶解能力强、耐水解、附着力强、易挥发等优点。常用的有机溶剂是烷烃类甚至还包含芳香烃类如苯、二甲苯等，溶剂用量大，无论在生产还是使用过程中均会不断地挥发出气味，对人们身体健康造成威胁，不利于社会和谐发展。因此开发环保型油墨连接料对行业发展至关重要。
[0003]其中水性油墨连接料是较有发展前途的一类，其溶剂是水，相较于苯、甲苯、二甲苯等溶剂而言是一种清洁环保的溶剂，但是得到的水性油墨连接料表现出的附着力差、耐水解性能差、干燥时间长等不足，不利用广泛应用。目前常见的水性油墨连接料是聚氨酯类，因其具有“可裁剪”性的特点，即通过调整原料、助剂比例或种类，可以得到某个或者某些性能突出的材料，近来受到研究者的关注。
[0004]通常水性聚氨酯连接料的合成方法是将多元醇与异氰酸酯缩聚、扩链、中和、乳化等过程。其中多元醇是聚氨酯连接料的重要原料之一，常用的多元醇是聚酯多元醇、聚醚多元醇或生物基多元醇。其中，聚酯多元醇常为醇酸缩聚所得，内部为酯键，氢键作用力强，耐磨、强度高等，但是正因为这些优点导致成膜性差，无法形成完整的膜状物；聚醚多元醇成膜性能好，柔韧性好，但是不易水解，在合成水性聚氨酯中，水解能力差，导致固体含量低，不利于快速干燥。生物基多元醇，具有环保、节能的作用，但是杂质多，分子量分布宽，分子量大小不一，通常需要进行前处理，以尽量减少杂质带来的负面影响。
[0005]现有技术中为了获得快速干燥、耐水解、附着力强的水性连接料，通常选择将两种或两种以上多元醇混合使用，如CN107141882中公开了一种水性油墨用水性聚氨酯树脂的合成方法，其采用聚己二酸丁二醇酯二醇25份，聚氧化丙烯二醇25份与二异氰酸酯反应，经扩链、中和、乳化等步骤得到固含量30％的水性油墨用水性聚氨酯树脂。
[0006]为了制得的水性聚氨酯树脂稳定性好、流平性和展色性好，光泽度高，对多种非极性基材具有优异的黏结力，该专利中还提及了使用氨基硅烷进行改性。从该专利中可以看出通过聚酯多元醇和聚醚多元醇与二异氰酸酯进行共聚后，还需要氨基硅烷进行改性才可得到的优异性能的聚氨酯。
[0007]在合成过程中，原料繁多，存在结构性能、分子量等差异，需要考虑其之间相互相容性，否则合成出的连接料与原本目的相差甚远，甚至无法合成出稳定存在的水性乳液，获得的乳液固含量偏低，如在专利CN107141882A中就限定了聚酯多元醇与聚醚多元醇的用量
范围。因此可见多种多元醇混合使用时存在着较多的限制和工艺复杂性。

技术实现思路

[0008]本专利技术针对聚氨酯类水性油墨连接剂，在制备过程中由于使用不同多元醇混合时产生的相互溶解困难，导致产品稳定性差，附着力差等，采用一种同时含有酯键与醚键的多元醇聚合物与异氰酸酯反应，制备出一种环保型水性聚氨酯连接料，具有优异的稳定性，耐水解、附着力强、干燥速度快等特点。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，包括预聚体、乳化剂和水；其中预聚体按照重量份计，包括原料：
[0011][0012]本专利技术中采用的聚碳酸酯聚醚多元醇是由双金属氰化物络合物作催化剂，环氧化合物、引发剂和二氧化碳共聚所得。常用的环氧化合物是环氧乙烷、环氧丙烷以及环氧氯丙烷等。引发剂选用的是长链二酸、二醇或者长链三酸以及三醇等。催化剂是普力科技有限公司自主专利技术的混合酸改性的双金属氰化物络合物，具备高效率的催化效果。催化后的产物是聚碳酸酯聚醚多元醇，其内部不含有苯环等基团，同时含有碳酸酯键与醚键，兼顾酯与醚的性质，避免了两种多元醇不相容，且聚合物的分子量分布窄，不饱和度低，酸值低，包含两种或三种官能团，与二异氰酸酯反应活性高，无需催化剂即可才1
‑
2小时内完成反应。
[0013]所述聚碳酸酯聚醚多元醇的羟值为28
‑
150mgKOH/g；分子量为1000
‑
4000，官能度为2或3，其中碳酸酯键与醚键的摩尔比例为50
‑
85:50
‑
15。碳酸酯键与醚键结构单元的摩尔分数的测定方法为核磁共振氢谱1H NMR，按照CN111349224A在[0057]‑
[0068]中记载的分析方法进行计算。
[0014]具体地，根据所述方法，借助于1H
‑
NMR(Bruker，DPX400，400MHz；脉冲程序zg30，等待时间d1:10s，64次扫描)测定所得聚碳酸酯聚醚多元醇中的碳酸酯基团含量摩尔比分数。在各情况下将试样溶于氘化的三氯甲烷中。1H
‑
NMR中的相关共振(基于TMS＝0ppm)如下：
[0015]其中5.0ppm和4.2ppm属于聚碳酸酯基团上次甲基及亚甲基上的质子峰，4.9ppm，4.5ppm和4.1ppm则属于五元环碳酸酯中次甲基及亚甲基上的质子峰，3.5
‑
3.8ppm则属于醚基团的质子峰。用大写字母A加上数字角标代表核磁氢谱上某ppm处的峰的积分面积，A是面
积的英文写法Area的缩写，例如A
5.0
表示5.0ppm处的峰的积分面积。根据共聚粗产物的1H
‑
NMR及其相关质子峰的积分面积，定义共聚反应中碳酸酯基团比例(摩尔比)(F
CO2
)的计算方法：
[0016]F
CO2
＝(A
5.0
+A
4.2
‑2×
A
4.5
)/[(A
5.0
+A
4.2
‑2×
A
4.5
)+A
3.5
]×
100％。
[0017]以官能度为2为例，所述聚碳酸酯聚醚多元醇的结构如下：
[0018][0019]其中，R1＝
‑
(CH2)4‑
，
‑
(CH2)6‑
，
‑
(CH2)8‑
，
‑
COCH2CO
‑
，
‑
CO(CH2)2CO
‑
，
‑
CO(CH2)4CO
‑
，
‑
CO(CH2)6CO
‑
中任一种；R2＝
‑
H，
‑
CH3，
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，其特征在于，包括预聚体、乳化剂和水；其中预聚体按照重量份计，包括原料：2.根据权利要求1所述的基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，其特征在于，所述聚碳酸酯聚醚多元醇的羟值为28
‑
150mgKOH/g；分子量为1000
‑
4000，官能度为2或3，其中碳酸酯键与醚键的摩尔比例为50
‑
85:50
‑
15。3.根据权利要求1或2所述的基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，其特征在于，所述聚碳酸酯聚醚多元醇的羟值为28
‑
56.1mgKOH/g，分子量为2000
‑
4000，官能度为2，其中碳酸酯键与醚键的摩尔比例为50
‑
85：50
‑
15。4.根据权利要求1所述的基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，其特征在于，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中一种或多种；和/或，所述磺酸型亲水扩链剂包括2
‑
[(2
‑
氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐、1,2
‑
尔羟基
‑3‑
丙磺酸钠、1,4
‑
丁二醇
‑2‑
磺酸钠中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨连接剂，其特征在于，所述水性油墨连接剂中预聚体、乳化剂和水的质量比为40
‑
50:0.5
‑
1:60
‑
50；和/或，所述水性油墨连接剂的固含量在40％以上。6.根据权利要求1所述的基于聚碳酸酯聚醚多元醇的水性油墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊巧，罗铭，秦岩，邢晓杰，
申请(专利权)人：杭州普力材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：