CN105860661A - 一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨，该印刷油墨利用甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯对水性聚氨酯进行改性处理，得到的聚氨酯乳液耐水性更好，同时加入木质纤维素纳米纤维、多壁碳纳米管等物料可在树脂乳液中均匀接枝分散，形成稳定的网络结构，极大的提高了油墨的力学性能和粘附能力，尤其改善了聚氨酯在金属基材表面的粘接力；本发明的油墨环保安全，工艺简单高效，附着牢固持久，不易开裂脱落，极大的改善了传统水性聚氨酯油墨的使用性能，在金属材料印刷上表现优异。

Description

一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性油墨技术领域，尤其涉及一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨及其制备方法。
背景技术
水性油墨是由水溶性树脂、有机颜料、溶剂以及相关助剂构成，其具有优良的环保性，可以缓解当前包装与印刷行业存在污染问题，成为目前及今后油墨行业的重点发展方向。
水性聚氨酯油墨具有色彩表现力好、附着力佳、耐油等优点，对各种承印物材料具有广泛的适用性。由于水性聚氨酯中存在亲水基团，其所形成的涂层耐水性、耐热性以及粘弹性欠佳，尤其是耐水性的差异，直接影响印刷产品的使用体验，因此有必要对水性聚氨酯的性能做进一步改进，以完善其性能。《纳米二氧化硅改性水性聚氨酯分散液的制备与表征》一文利用硅烷偶联剂在聚氧化丙烯二醇溶液中水解分散制得纳米二氧化硅聚氧化丙烯二醇分散体，参与水性聚氨酯合成过程，得到了纳米二氧化硅改性的水性聚氨酯乳液，这种方法得到的聚氨酯涂层其疏水性及表面硬度得到了一定的改善，然而其拉伸强度及断裂伸长率随之降低，综合力学性能欠佳，由此可见，在提高水性聚氨酯疏水性的同时获得具备优良力学性能的乳液才是具有实际应用价值的研究重点，也是本发明的目的所在。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨，该印刷油墨由以下重量份的原料制成：固含量为30-40%的水性聚氨酯乳液40-50、甲基丙烯酸六氟丁酯8-10、水性颜料10-20、钛酸酯偶联剂0.1-0.2、多壁碳纳米管0.1-0.2、木质纤维素纳米纤维1-2、甲基丙烯酸缩水甘油酯1-2、消泡剂0.01-0.02、聚羧酸盐减水剂0.1-0.2、去离子水20-25、浓度为10-15%的过硫酸铵水溶液0.2-0.5、十二烷基磺酸钠0.5-1。
所述的一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨的制备方法，该制备方法分为以下几个步骤：
（1）将十二烷基磺酸钠与去离子水配制成混合溶液，随后加入木质纤维素纳米纤维、多壁碳纳米管，超声分散2-3h后加入钛酸酯偶联剂，继续超声混合40-50min，所得复合乳化浆料备用；
（2）将水性聚氨酯乳液投入四口烧瓶中，加入步骤（1）制备的复合乳化浆料，同时滴加1/4重量份的甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，高速搅拌混合1-2h，随后将反应体系加热至55-60℃，加入1/3重量份的余量过硫酸铵水溶液，搅拌混合反应1.5-2h后升温至75-80℃，再滴加剩余量的甲基丙烯酸六氟丁酯及过硫酸铵水溶液，滴加完毕后反应1-2h，反应结束后溶液冷却至室温，过滤出料；
（3）将步骤（2）所制备的物料与其它剩余物料混合，一并投入砂磨机内研磨分散2-3h，调节体系pH值为7-8，并使用去离子水调节体系粘度，出料即得。
本发明的油墨利用甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯对水性聚氨酯进行改性处理，得到的聚氨酯乳液耐水性更好，同时加入木质纤维素纳米纤维、多壁碳纳米管等物料可在树脂乳液中均匀接枝分散，形成稳定的网络结构，极大的提高了油墨的力学性能和粘附能力，尤其改善了聚氨酯在金属基材表面的粘接力；本发明的油墨环保安全，工艺简单高效，附着牢固持久，不易开裂脱落，极大的改善了传统水性聚氨酯油墨的使用性能，在金属材料印刷上表现优异。
具体实施方式
一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨，该印刷油墨由以下重量份的原料制成：固含量为30%的水性聚氨酯乳液40、甲基丙烯酸六氟丁酯8、水性颜料10、钛酸酯偶联剂0.1、多壁碳纳米管0.1、木质纤维素纳米纤维1、甲基丙烯酸缩水甘油酯1、消泡剂0.01、聚羧酸盐减水剂0.1、去离子水20、浓度为10%的过硫酸铵水溶液0.2、十二烷基磺酸钠0.5。
该油墨的制备方法分为以下几个步骤：
（1）将十二烷基磺酸钠与去离子水配制成混合溶液，随后加入木质纤维素纳米纤维、多壁碳纳米管，超声分散2h后加入钛酸酯偶联剂，继续超声混合40min，所得复合乳化浆料备用；
（2）将水性聚氨酯乳液投入四口烧瓶中，加入步骤（1）制备的复合乳化浆料，同时滴加1/4重量份的甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，高速搅拌混合1h，随后将反应体系加热至55℃，加入1/3重量份的余量过硫酸铵水溶液，搅拌混合反应1.5h后升温至75℃，再滴加剩余量的甲基丙烯酸六氟丁酯及过硫酸铵水溶液，滴加完毕后反应1h，反应结束后溶液冷却至室温，过滤出料；
（3）将步骤（2）所制备的物料与其它剩余物料混合，一并投入砂磨机内研磨分散2h，调节体系pH值为7，并使用去离子水调节体系粘度，出料即得。
将制得的油墨印刷在铝片上，待其完全干燥后，根据相应的国家检测标准，该油墨及其涂层的性能测试结果为：
检测项目 检测结果
粘度 1150mpa.s
着色力 105
硬度（铅笔硬度） 3H
附着力 98%
光泽度（反射光泽仪60℃） 62
耐热性（80℃×24h） 涂层完整无损坏
耐酒精、酸碱性 不变色、不开裂、不脱落
抗水等级 5级

Claims (2)

1.一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨，其特征在于，该印刷油墨由以下重量份的原料制成：固含量为30-40%的水性聚氨酯乳液40-50、甲基丙烯酸六氟丁酯8-10、水性颜料10-20、钛酸酯偶联剂0.1-0.2、多壁碳纳米管0.1-0.2、木质纤维素纳米纤维1-2、甲基丙烯酸缩水甘油酯1-2、消泡剂0.01-0.02、聚羧酸盐减水剂0.1-0.2、去离子水20-25、浓度为10-15%的过硫酸铵水溶液0.2-0.5、十二烷基磺酸钠0.5-1。
2.如权利要求1所述的一种金属印刷用改性水性聚氨酯油墨的制备方法，其特征在于，该制备方法分为以下几个步骤：
（1）将十二烷基磺酸钠与去离子水配制成混合溶液，随后加入木质纤维素纳米纤维、多壁碳纳米管，超声分散2-3h后加入钛酸酯偶联剂，继续超声混合40-50min，所得复合乳化浆料备用；
（2）将水性聚氨酯乳液投入四口烧瓶中，加入步骤（1）制备的复合乳化浆料，同时滴加1/4重量份的甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，高速搅拌混合1-2h，随后将反应体系加热至55-60℃，加入1/3重量份的余量过硫酸铵水溶液，搅拌混合反应1.5-2h后升温至75-80℃，再滴加剩余量的甲基丙烯酸六氟丁酯及过硫酸铵水溶液，滴加完毕后反应1-2h，反应结束后溶液冷却至室温，过滤出料；
（3）将步骤（2）所制备的物料与其它剩余物料混合，一并投入砂磨机内研磨分散2-3h，调节体系pH值为7-8，并使用去离子水调节体系粘度，出料即得。
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