纳米水性油墨连结料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米水性油墨连结料及制备方法，纳米水性油墨连结料包括原料：异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、亲水扩链剂、1,4-丁二醇、三乙胺、去离子水、N-甲基吡咯烷酮、二丁基二月桂酸锡、丙酮。制备方法：将异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇升温与二丁基二月桂酸锡反应；再加亲水扩链剂反应，降温后加入溶于助溶剂的乙二胺；再加入溶于等量丙酮的1,4-丁二醇反应，将三乙胺溶于去离子水中，在高速搅拌下滴加到反应溶液中，加碱调节后减压蒸馏，得到纳米水性油墨连结料。本发明专利技术的纳米水性油墨连结料细度可以达到纳米级，固含量高、黏度低，并且具有优良静置稳定性、离心稳定性和热稳定性，制备工艺简单、操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水性油墨
，涉及一种。
技术介绍
随着印刷工业的迅速发展，对油墨的环保问题越来越关注，并且对油墨的性能要求也越来越高，如低温性能、高光泽度、耐水性、耐热性、极端环境的印刷适性等，目前多采用水性油墨来取代以前的溶剂型油墨。作为油墨“心脏”的连结料在水性油墨中起着至关重要的作用，它是油墨制造中研磨色粉的基料、主要的流动相和油墨干燥后的成膜物质，直接决定着油墨的使用性能和印刷效果，如粘度、附着力、光泽度和干燥性。它直接影响着油墨的使用性能和印刷效果。在水性油墨取代溶剂型油墨的进程中，由于水性油墨是以水作溶剂，在干燥性方面比不上一·些溶剂，水性油墨的干燥性差一直是阻碍水性油墨发展的最大的问题，不能适应印刷业的高速印刷需求，使得水性油墨不能全面的取代溶剂型油墨。水性油墨的干燥性能主要取决于水性油墨连结料的性能。水性聚氨酯作为水性连结料在水性油墨工业中具有广阔的应用前景。因聚氨酯具有极好的耐磨性、耐擦伤性、粘接性能、良好的低温性能、高光泽和保光性，脂肪族聚氨酯具有耐紫外光性能，并且其应用性能具有较广泛的可调性，可以满足各种不同的要求而在油墨中的应用日趋广泛，成为最重要的树脂材料之一，在网版印刷、塑料包装和复合薄膜的印刷方面都占有举足轻重的地位。虽然水性聚氨酯继承了溶剂型聚氨酯的很多优异性能，如软硬可调、较强的耐磨性、优良的附着力、较好的耐油、耐酸碱性等物化性能；但是水性聚氨酯最大的问题是水性聚氨酯是以水作为溶剂的，水的挥发性和被承印物吸收的性能远远低于有机溶剂，因此其干燥性能远远不如溶剂型聚氨酯，也造成任何用于水性油墨的水性连结料都因为水作为溶剂而导致干燥性能不能满足高速印刷的需求，从而使得水性油墨在印刷中的发展较为缓慢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有的水性油墨连结料干燥性能差，无法用于高速印刷的缺陷，提供一种粒子平均直径达到纳米级、具有快速干燥性能、能保证高速印刷质量、固含量高、黏度低的纳米水性油墨连结料，并提供一种工艺简单、操作方便的纳米水性油墨连结料的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是—种纳米水性油墨连结料，包括以下重量份数的原料异佛尔酮二异氰酸酯7-15、聚丙二醇20-30、亲水扩链剂O. 5-5、1，4- 丁二醇O. 1-5、三乙胺1-5、去离子水50-70、N-甲基吡咯烷酮1-7、丙酮15-35，还包括占上述原料总重量O. 1%0 _1%。的催化剂二月桂酸丁基锡。所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸。一种上述的纳米水性油墨连结料的制备方法具体包括如下步骤a、将异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇升温至8(T90°C搅拌2 3小时，加入催化剂二丁基二月桂酸锡继续搅拌20mirT50min反应；反应过程中检测异氰酸酯基的剩余量，检测剩余量达到理论值时开始对反应溶液降温；所述剩余量的理论值是指在反应后活性较弱的异氰酸酯基的当量。异佛尔酮二异氰酸酯中与聚丙二醇上羟基反应的异氰酸酯基为异佛尔酮二异氰酸酯上与亚甲基相连的异氰酸酯基，另一个异氰酸酯基因位阻效应而活性较弱，剩余量的理论值就是指这个异氰酸酯基的当量。b、步骤a的反应溶液温度降低至5(T60°C时，再将充分分散于N-甲基吡咯烷酮中的二羟甲基丙酸加入反应溶液中，升温在60-65°C之间反应1(Γ20分钟后，加入丙酮调节粘度，加入丙酮的量满足反应溶液的粘度保持在搅拌时不出现爬容器壁和爬杆的现象，接着再升温至8(T90°C反应2 3小时得到水性聚氨酯预聚体；C、然后将步骤b的水性聚氨酯预聚体温度降至25 30°C，将1，4-丁二醇溶于等量的丙酮后缓慢加入水性聚氨酯预聚体中，高速搅拌剪切30mirT2小时，其中在搅拌过程中分批加入剩余的丙酮调节粘度，保证反应溶液不会出现爬壁和爬杆的现象；·d、将三乙胺溶于5-10重量份的去离子水中，在高速搅拌下滴加到步骤c搅拌剪切后的反应溶液中，在滴加完成后，加入剩余去离子水在高速搅拌5 10分钟后,加入碱溶液调节反应溶液的PH值至7. 5-9 ；e、反应完成后将步骤d的反应溶液进行减压蒸馏，蒸出丙酮，得到纳米水性油墨连结料。所述的纳米水性油墨连结料的制备方法，所述检测异氰酸酯基的剩余量为采用二正丁胺滴定对反应溶液中的异氰酸酯基进行检测。所述二正丁胺滴定包括以下步骤A)、配置二正丁胺溶液，将取自反应溶液的样品加入到无水甲苯中；再加入二正丁胺溶液混匀后静置2(T30min ；B)、加入异丙醇和溴甲酚绿指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定，当溶液由蓝色变为黄色并且在15秒的时间内颜色不消失时即为终点。本专利技术的纳米水性油墨连结料中，采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇作为反应主体，通过预聚体法和丙酮法联用制得。首先合成水性聚氨酯预聚体，在预聚体进行后续反应中，以丙酮作为第二助溶剂保持反应溶液的粘度，接着水性聚氨酯预聚体经过小分子二元醇扩链后，添加去离子水和有机三元胺的混合物进一步扩链并且乳化，经过减压蒸馏的方法除去第二助溶剂丙酮后得到水性连结料。本专利技术反应中主要以水作为溶剂，但是由于合成过程中需对反应溶液进行粘度调节以保证最终反应物的粒径能达到纳米级且其粒径分布范围较窄，故而在合成过程中添加适量的有机溶剂作为助溶剂以降低反应溶液的粘度，本专利技术中采用两种助溶剂，一种是N-甲基吡咯烷酮(NMP)，另一种是丙酮。其中N-甲基吡咯烷酮除了调节粘度的作用，还起到成膜助剂的作用，来提高涂料施工性能。但是NMP沸点较高，最终不易从反应溶液中排出，故而本专利技术使用了少量的NMP。丙酮的作用是降低水性聚氨酯预聚体在后续反应中的粘度、提高产物细度，因丙酮沸点(56. 05°C)较低，可在低温低压条件下进行蒸馏操作除去产物中残留的丙酮。在反应过程中，因为预聚体在高温下反应粘度过大，较容易出现爬杆和爬壁的现象，最终导致合成物因粘度过大而失败，而若在反应过程中不断添加丙酮以调节反应溶液的粘度，则在后续的反应步骤中，各个反应物之间接触能更加充分，而且在丙酮作用下保持较小的粘度，则能使反应溶液在最后使用去离子水进行扩链乳化时能使反应溶液实现相分离，从而得到性能更好的产物。在乳化结束后，丙酮能在减压蒸馏的操作下较容易从生成物中排出，保证了最终产物的安全环保的要求。本专利技术通过对反应中的搅拌剪切以及丙酮的添加时间及添加量的控制从而得到固含量较高、且粒径分布较窄的纳米级半透明状纳米水性油墨连结料。并且本专利技术只是在生成水性聚氨酯预聚体后，添加适量的丙酮，由于丙酮是逐步添加，只是维持反应溶液中适当的粘度，因此，添加量不大，避免了大量添加丙酮，丙酮挥发造成的环境污染和浪费。本专利技术制得的纳米级的水性油墨连结料细度较高，其表面积较大，易将其表面的水分快速挥发掉，并且助溶剂丙酮的存在，既调节了反应溶液的粘度，提高产物细度，又能被蒸出提高连结料的固含量，大大降低了水性油墨的干燥时间。本专利技术制备工艺简单、易操作、制出的产品具有较小的粒径，达到了纳米级，固含·量较高，能快速干燥，改善了水性油墨的干燥性差的问题，满足了高速印刷的要求。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图I是本专利技术纳米水性油墨连结料实施例I粒径及粒径分布图；图2是本专利技术纳米水性油墨连结料实施例2粒径及粒径分布图；图3是本专利技术纳米水性油墨连结料实施例3粒径及粒径分布图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米水性油墨连结料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：异佛尔酮二异氰酸酯7？15、聚丙二醇20？30、亲水扩链剂0.5？5、1,4？丁二醇0.1？5、三乙胺1？5、去离子水50？70、N？甲基吡咯烷酮1？7、丙酮15？35，还包括占上述原料总重量0.1‰？1‰的催化剂二月桂酸丁基锡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴杰，方长青，周星，焦杰明，孙素梅，
申请(专利权)人：蚌埠金黄山凹版印刷有限公司，
类型：发明
国别省市：