一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，属于水性油墨材料技术领域。本发明专利技术针对现有聚氨酯乳液存在固含量低、稳定性差、附着力差等问题，提供了一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，包括：分别在1500～2000rpm转速和直接加入水，以及300～500rpm转速和滴加水的情况下，制备得到不同粒径尺寸的预聚体；再将两种预聚体、甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合，经自由基聚合反应，即得。本发明专利技术通过控制剪切过程中的转速以及水的加入方式，再控制不同粒径预聚体的混合比例，以及加入非溶剂型稀释剂和引入HEA末端交联剂，获得了多元粒度分布的高固含量的聚氨酯乳液，显著改善了聚氨酯的性能。著改善了聚氨酯的性能。著改善了聚氨酯的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法


[0001]本专利技术属于水性油墨材料
，具体涉及一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水性油墨具有安全环保、无毒无害、不燃不爆、几乎不含挥发性有机物等优点，已经越来越多的应用在印刷工业中。然而，目前的水性凹印油墨或多或少仍存在着制备过程繁琐、成本高、用途单一、且耐水性，附着性，耐磨性，干燥性差等缺点。
[0003]水性油墨由连接料、颜料及助剂等组成，其中，水性树脂连接料作为油墨的“心脏”，具有至关重要的作用，其性能决定着水性油墨的性能。目前使用较多的水性树脂连接料是水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂。水性聚氨酯凭借着优异的耐磨性、耐擦伤性、耐溶剂性、低温性能、高光泽等优势，已广泛用于众多食品包装的印刷油墨中。
[0004]在现有的水性聚氨酯合成方法中，通常采用预聚体法和丙酮法。预聚体法乳化前聚氨酯预聚物的粘度通常较大，容易造成分散困难，甚至乳化失败，而且高粘度预聚体也会附着在设备上，造成产率低以及设备难以清洗的问题。丙酮法一方面是为了解决合成阶段一些原料的溶解性问题，另一方面则是为了调节预聚体分散阶段的粘度，体系中的溶剂无法通过蒸馏完全去除，且有机溶剂的存在增加了成本且会造成环境污染等问题。这些都不利于水性聚氨酯的推广应用。此外，聚氨酯乳液仍然存在固含量低、稳定性差、附着力差等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的问题，本专利技术从水性油墨连接料聚氨酯的合成出发，通过分子结构的设计，引入丙烯酸酯类共聚物，希望杂化的水分散体可以进行优势互补，将聚氨酯较高的拉伸强度和冲击强度与丙烯酸酯良好的附着力、耐候性、耐酸碱，通过较低的成本有机的结合在一起，合成无溶剂聚氨酯乳液；同时，通过分步合成，添加小尺寸的聚氨酯预聚物，提高聚氨酯乳液的固含量。
[0006]本专利技术首先提供了一种无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]A、聚氨酯预聚物WPU
‑
P和WPU
‑
L的合成：
[0008]WPU
‑
P的合成：
[0009]a1、将二元醇和异氰酸酯混合均匀后，进行第一次扩链反应，反应完毕，随后加入2,2
‑
二羟甲基丙酸和催化剂，进行第二次扩链反应，反应完毕，然后再加入丙烯酸羟乙酯和稀释剂，进行封端反应，反应完毕，将体系降至室温(25～35℃)，加入三乙胺中和至体系pH为7～8(加入三乙胺后，可反应10～20min，以保证充分中和)；
[0010]b1、在1500～2000rpm搅拌下，向步骤a1中和后的体系中加入水(采用倒入等方式，直接将全部水加入体系中)，水用量控制体系的固体含量为30～60％，进行剪切，得到聚氨
酯预聚物WPU
‑
P；
[0011]WPU
‑
L的合成：
[0012]a2、将二元醇和异氰酸酯混合均匀后，进行第一次扩链反应，反应完毕，随后加入2,2
‑
二羟甲基丙酸和催化剂，进行第二次扩链反应，反应完毕，然后再加入丙烯酸羟乙酯和稀释剂，进行封端反应，反应完毕，将体系降至室温(25～35℃)，加入三乙胺中和至体系pH为7～8(加入三乙胺后，可反应10～20min，以保证充分中和)；
[0013]b2、在300～500rpm搅拌下，向步骤a2中和后的体系中滴加水，水用量控制体系的固体含量为30～60％，10min内滴加完成，进行剪切，得到聚氨酯预聚物WPU
‑
L；
[0014]B、无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的合成：
[0015]将步骤b1所得WPU
‑
P、步骤b2所得WPU
‑
L、甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合，进行自由基聚合反应，反应完毕后降温出料，得到无溶剂水性油墨连接料聚氨酯；
[0016]步骤a1中，所述二元醇、异氰酸酯、2,2
‑
二羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)的摩尔比为4～6：2：1～3：0.5～1.5；
[0017]步骤a1中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或有机铋；步骤a1中，所述催化剂的用量为异氰酸酯摩尔的0.1～2％；
[0018]步骤a1中，所述稀释剂为丙烯酸酯类稀释剂；步骤a1中，所述稀释剂的用量为异氰酸酯摩尔的1～3％；
[0019]步骤a2中，所述二元醇、异氰酸酯、2,2
‑
二羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)的摩尔比为4～6：2：1～3：0.5～1.5；
[0020]步骤a2中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)或有机铋；步骤a2中，所述催化剂的用量为异氰酸酯摩尔的0.1～2％；
[0021]步骤a2中，所述稀释剂为丙烯酸酯类稀释剂；步骤a2中，所述稀释剂的用量为异氰酸酯摩尔的1～3％；
[0022]步骤B中，所述WPU
‑
P和WPU
‑
L的质量比为1～3：6。
[0023]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述二元醇为聚醚二元醇(PD)、聚已二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯(BPBA)、聚己内酯二醇(PCL)中的至少一种，其数均分子量为500～2000，含水率不高于0.05％(使用前可在温度为100℃的真空干燥箱中干燥3～5小时)。
[0024]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)中的至少一种。
[0025]优选的，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述丙烯酸酯类稀释剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、4
‑
羟基丁基丙烯酸酯、1,4
‑
丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸辛酯、十四烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯中的至少一种。
[0026]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述第一次扩链反应的温度为50～100℃。
[0027]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述第一次扩链反应的时间为1～2h。
[0028]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述第二次扩链
反应的温度为50～100℃。
[0029]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述第二次扩链反应的时间为0.5～2h。
[0030]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述封端反应的温度为50～100℃。
[0031]其中，上述无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，步骤a1中，所述封端反应的时间为1～2h。
[0032]其中，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、聚氨酯预聚物WPU
‑
P和WPU
‑
L的合成：WPU
‑
P的合成：a1、将二元醇和异氰酸酯混合均匀后，进行第一次扩链反应，反应完毕，随后加入2,2
‑
二羟甲基丙酸和催化剂，进行第二次扩链反应，反应完毕，然后再加入丙烯酸羟乙酯和稀释剂，进行封端反应，反应完毕，将体系降至室温，加入三乙胺中和至体系pH为7～8；b1、在1500～2000rpm搅拌下，向步骤a1中和后的体系中加入水，水用量控制体系的固体含量为30～60％，进行剪切，得到聚氨酯预聚物WPU
‑
P；WPU
‑
L的合成：a2、将二元醇和异氰酸酯混合均匀后，进行第一次扩链反应，反应完毕，随后加入2,2
‑
二羟甲基丙酸和催化剂，进行第二次扩链反应，反应完毕，然后再加入丙烯酸羟乙酯和稀释剂，进行封端反应，反应完毕，将体系降至室温，加入三乙胺中和至体系pH为7～8；b2、在300～500rpm搅拌下，向步骤a2中和后的体系中滴加水，水用量控制体系的固体含量为30～60％，10min内滴加完成，进行剪切，得到聚氨酯预聚物WPU
‑
L；B、无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的合成：将步骤b1所得WPU
‑
P、步骤b2所得WPU
‑
L、甲基丙烯酸甲酯和引发剂混合，进行自由基聚合反应，反应完毕后降温出料，得到无溶剂水性油墨连接料聚氨酯；步骤a1中，所述二元醇、异氰酸酯、2,2
‑
二羟甲基丙酸和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为4～6：2：1～3：0.5～1.5；步骤a1中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或有机铋；步骤a1中，所述催化剂的用量为异氰酸酯摩尔的0.1～2％；步骤a1中，所述稀释剂为丙烯酸酯类稀释剂；步骤a1中，所述稀释剂的用量为异氰酸酯摩尔的1～3％；步骤a2中，所述二元醇、异氰酸酯、2,2
‑
二羟甲基丙酸和丙烯酸羟乙酯的摩尔比为4～6：2：1～3：0.5～1.5；步骤a2中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或有机铋；步骤a2中，所述催化剂的用量为异氰酸酯摩尔的0.1～2％；步骤a2中，所述稀释剂为丙烯酸酯类稀释剂；步骤a2中，所述稀释剂的用量为异氰酸酯摩尔的1～3％；步骤B中，所述WPU
‑
P和WPU
‑
L的质量比为1～3：6。2.根据权利要求1所述的无溶剂水性油墨连接料聚氨酯的制备方法，其特征在于：至少满足下列的一项：步骤a1中，所述二元醇为聚醚二元醇、聚已二酸
‑
1,4
‑
丁二醇酯、聚己内酯二醇中的至少一种，其数均分子量为500～2000，含水率不高于0.05％；步骤a1中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯中的至少一种；步骤a1中，所述丙烯酸酯类稀释剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三丙二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇敏，李双成，田东新，陈为民，庞丽芬，
申请(专利权)人：广东鸿昌化工有限公司，
类型：发明
国别省市：