CN105440244A - 一种高成膜性的水性聚氨酯树脂及其制备方法、使用方法 - Google Patents

一种高成膜性的水性聚氨酯树脂及其制备方法、使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高成膜性的水性聚氨酯树脂，其原料按重量百分比包括：异氰酸酯10～35％，聚酯多元醇5～20％，聚酯多元醇交联剂1～5％，小分子扩链剂0.5～10％，亲水扩链剂1～5％，中和剂1～5％，胺类扩链剂0～5％，有机催化剂0.02～0.1％，助溶剂5～15％，去离子水50～70％。本发明还公开了上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法。本发明还公开了上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的使用方法。本发明成膜性优异，粘度低，可以涂布较厚，可以改善转移印刷涂料工艺，利于降低成本，提高效益，而且绿色环保，生产成本低。

Description

一种高成膜性的水性聚氨酯树脂及其制备方法、使用方法
技术领域
本发明涉及涂料薄膜技术领域，尤其涉及一种高成膜性的水性聚氨酯树脂及其制备方法、使用方法。
背景技术
目前，转移印刷涂料的生产主要采用溶剂型聚氨酯的生产体系，大量有机溶剂的使用，不仅污染环境，而且严重地损害了人们的健康，成为了转移印刷行业可持续发展的障碍。同时虽然溶剂型聚氨酯稳定性优良，韧性较好，与铝层结合牢度好，价格便宜等优点，但在抗刮、重涂性、外观亮度以及成膜性上存在着缺陷。成膜性即涂料涂布在PET等底材上，被烘烤成膜后，从PET上被剥离后的膜完整程度，成膜性越好，制品不易开裂，抗刮、重涂性好。
将水性聚氨酯树脂作为剥离层与保护层应用到转移印刷行业中可以完美的解决以上缺陷。本发明首次将水性聚氨酯应用到此行业，制得的水性树脂具有以下性能：与PET可剥离，韧性优良，高亮度，与铝层色铝牢度好，抗刮，重涂性好等，其中最重要的一点为树脂具有高成膜性。此外，通过水性树脂替代油性树脂，将离型层与保护层合二为一，简化了工艺，提高效益，大大降低了生产成本。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高成膜性的水性聚氨酯树脂及其制备方法、使用方法，成膜性优异，粘度低，可以涂布较厚，可以改善转移印刷涂料工艺，利于降低成本，提高效益，而且绿色环保，生产成本低。
本发明提出的一种高成膜性的水性聚氨酯树脂，其原料按重量百分比包括：异氰酸酯10～35％，聚酯多元醇5～20％，聚酯多元醇交联剂1～5％，小分子扩链剂0.5～10％，亲水扩链剂1～5％，中和剂1～5％，胺类扩链剂0～5％，有机催化剂0.02～0.1％，助溶剂5～15％，去离子水50～70％。
优选地，所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上组合物。
优选地，所述聚酯多元醇为分子量为1000～3000的二元醇。
优选地，所述聚酯多元醇交联剂为官能度为2～4且数均分子量为1000～3000的多元醇。
优选地，所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、二甘醇、1,6-己二醇、新戊二醇中的一种或两种以上组合物。
优选地，所述亲水扩链剂为亲水性羧酸和/或亲水性磺酸。
优选地，所述中和剂为三乙胺、三丁胺、二甲基乙醇胺或氨水。
优选地，所述胺类扩链剂为乙二胺和/或异氟尔酮二胺。
优选地，所述催化剂为醋酸盐、三乙烯二胺、辛酸亚锡中的一种或两种以上组合物。
优选地，所述助溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或二甲基乙酰胺。
本发明还提出的上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚酯多元醇、聚酯多元醇交联剂、亲水扩链剂、小分子扩链剂、异氰酸酯和催化剂混合均匀后，升温进行聚合反应得到物料a；
S2、向物料a中加入中合剂，降温，保温得到物料b；
S3、向物料b中加入去离子水进行乳化得到物料c；
S4、向物料c中加入扩链剂搅拌后，保温得到高成膜性的水性聚氨酯树脂。
优选地，S1中，聚合反应的温度为80～90℃，聚合反应的时间为3～3.5h。
优选地，S2中，向物料a中加入中合剂，降温至45～55℃，保温0.5～1h得到物料b。
优选地，S3中，乳化的搅拌速度为500～2000rpm，乳化的时间为30min。
优选地，S4中，搅拌速度为500～1000rpm，保温时间为1～3h。
本发明提出的上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的使用方法，将高成膜性的水性聚氨酯树脂加入乙醇水溶液中至固含量为15～20％，然后涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，涂布干量为1～1.5g/m2，升温至160℃进行干燥，完全干燥后，将涂层与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜分离得到水性聚氨酯树脂涂层。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明与PET等底材的剥离效果佳，且涂膜成膜性优异；
(2)本发明粘度低，可以涂布较厚，可以改善转移印刷涂料工艺，将传统离型层与保护层合为一层，利于降低成本，提高效益；
(3)本发明主要溶剂为水，绿色环保，生产成本低。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入10份分子量为1000～3000的聚酯二元醇、2份官能度为2～4且数均分子量为1000～3000的聚酯多元醇交联剂、3份二羟甲基丙酸、3份1,4-丁二醇、16份异氟尔酮二异氰酸酯以及8份N-甲基吡咯烷酮，在0.04份辛酸亚锡作用下，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料a；
S2、当物料a中异氰酸酯基含量达到理论值时，向物料a中加入2份三乙胺，维持温度为50℃，保温0.5h得到物料b；
S3、向物料b中加入55份去离子水进行乳化，乳化的搅拌速度为1000rpm，乳化的时间为30min得到物料c；
S4、向物料c中加入1.2份异氟尔酮二胺以500rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温2h得到高成膜性的水性聚氨酯树脂。
本发明提出的上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的使用方法，将高成膜性的水性聚氨酯树脂加入乙醇水溶液中至固含量为15％，然后涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，涂布干量为1g/m2，升温至160℃进行干燥，完全干燥后，将涂层与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜分离得到水性聚氨酯树脂涂层。
实施例2
本发明提出的一种高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入15份分子量为1000～3000的聚酯二元醇、2份官能度为2～4且数均分子量为1000～3000的聚酯多元醇交联剂、4份二羟甲基丁酸、2份新戊二醇、14份异氟尔酮二异氰酸酯以及10份N-甲基吡咯烷酮，在0.04份辛酸亚锡作用下，升温至80℃进行聚合反应3h得到物料a；
S2、当物料a中异氰酸酯基含量达到理论值时，向物料a中加入3份三乙胺，维持温度为50℃，保温0.5h得到物料b；
S3、向物料b中加入49份去离子水进行乳化，乳化的搅拌速度为1500rpm，乳化的时间为30min得到物料c；
S4、向物料c中加入1.3份异氟尔酮二胺以800rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温3h得到高成膜性的水性聚氨酯树脂。
本发明提出的上述高成膜性的水性聚氨酯树脂的使用方法，将高成膜性的水性聚氨酯树脂加入乙醇水溶液中至固含量为18％，然后涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，涂布干量为1.2g/m2，升温至160℃进行干燥，完全干燥后，将涂层与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜分离得到水性聚氨酯树脂涂层。
实施例3
本发明提出的一种高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，包括如下步骤：
S1、在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的干燥反应釜中，加入8份分子量为1000～3000的聚酯二元醇、4份官能度为2～4且数均分子量为1000～3000的聚酯多元醇交联剂、3份二羟甲基丁酸、1份胺基磺酸盐扩链剂A95、2份乙二醇，18份异氟尔酮二异氰酸酯以及6份N-甲基吡咯烷酮，在0.06份辛酸亚锡作用下，升温至85℃进行聚合反应3.5h得到物料a；
S2、当物料a中异氰酸酯基含量达到理论值时，向物料a中加入2.5份三乙胺，维持温度为50℃，保温1h得到物料b；
S3、向物料b中加入54份去离子水进行乳化，乳化的搅拌速度为2000rpm，乳化的时间为30min得到物料c；
S4、向物料c中加入1.8份异氟尔酮二胺以1000rpm的搅拌速度进行搅拌，50℃保温3h得到高成膜性的水性聚氨酯树脂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，其原料按重量百分比包括：异氰酸酯10～35％，聚酯多元醇5～20％，聚酯多元醇交联剂1～5％，小分子扩链剂0.5～10％，亲水扩链剂1～5％，中和剂1～5％，胺类扩链剂0～5％，有机催化剂0.02～0.1％，助溶剂5～15％，去离子水50～70％。
2.根据权利要求1所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述异氰酸酯为二环己基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上组合物。
3.根据权利要求1或2所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚酯多元醇为分子量为1000～3000的二元醇。
4.根据权利要求1-3任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚酯多元醇交联剂为官能度为2～4且数均分子量为1000～3000的多元醇。
5.根据权利要求1-4任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述小分子扩链剂为乙二醇、1,4丁二醇、二甘醇、1,6-己二醇、新戊二醇中的一种或两种以上组合物。
6.根据权利要求1-5任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述亲水扩链剂为亲水性羧酸和/或亲水性磺酸；优选地，所述中和剂为三乙胺、三丁胺、二甲基乙醇胺或氨水。
7.根据权利要求1-6任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述胺类扩链剂为乙二胺和/或异氟尔酮二胺；优选地，所述催化剂为醋酸盐、三乙烯二胺、辛酸亚锡中的一种或两种以上组合物；优选地，所述助溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或二甲基乙酰胺。
8.一种如权利要求1-7任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将聚酯多元醇、聚酯多元醇交联剂、亲水扩链剂、小分子扩链剂、异氰酸酯和催化剂混合均匀后，升温进行聚合反应得到物料a；
S2、向物料a中加入中合剂，降温，保温得到物料b；
S3、向物料b中加入去离子水进行乳化得到物料c；
S4、向物料c中加入扩链剂搅拌后，保温得到高成膜性的水性聚氨酯树脂。
9.根据权利要求8所述高成膜性的水性聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，S1中，聚合反应的温度为80～90℃，聚合反应的时间为3～3.5h；优选地，S2中，向物料a中加入中合剂，降温至45～55℃，保温0.5～1h得到物料b；优选地，S3中，乳化的搅拌速度为500～2000rpm，乳化的时间为30min；优选地，S4中，搅拌速度为500～1000rpm，保温时间为1～3h。
10.一种如权利要求1～任一项所述高成膜性的水性聚氨酯树脂的使用方法，其特征在于，将高成膜性的水性聚氨酯树脂加入乙醇水溶液中至固含量为15～20％，然后涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，涂布干量为1～1.5g/m2，升温至160℃进行干燥，完全干燥后，将涂层与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜分离得到水性聚氨酯树脂涂层。
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