CN106589291A - 一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其组成为：多异氰酸酯10.0～20.0份、二元醇2.0～5.0份、低聚物多元醇12.0～25.0份、二羟甲基丙酸1.0～3.0份、精制蓖麻油6.0～12.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.2份、丙酮2.0～6.0份、中和剂0.5～3.0份、去离子水40.0～60.0份；本发明还提供一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂的制备方法；本发明制得的蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，具有良好的附着力、柔韧性、高固含以及高光泽等特点，而且使用安全与环保，其应用潜力都非常巨大。

Description

一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性树脂，尤其涉及到一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂及其制备方法，属于水性树脂技术领域。

背景技术

近年来，人民生活水平的提高带动了包装工业的快速增长，也促进了复合油墨技术及市场的不断发展，油墨是用于包装材料印刷的重要材料，其主要由颜料、连结料和助剂等组成，目前用于凹版印刷的复合油墨在塑料包装上已获得了非常广泛的应用，如食品、药品、农副产品、日用品等行业的各类塑料薄膜基材的包装，其应用范围几乎囊括了所有的包装领域。目前所使用的油墨连接料主要是溶剂型聚氨酯，溶剂挥发不仅造成环境污染，危害印刷操作人员的身体健康，还可能渗透到食品中对食品安全造成潜在危害。

鉴于传统溶剂型油墨对人类的种种危害，研究人员正在努力从根本上改善油墨对环境及人的影响，这就需要从改变油墨的组成方面入手，尽量采用环保型材料来配制新型的环保型油墨，以降低VOC的排放量，连接料作为油墨的心脏，其在油墨中占有很大比例，其能使着色剂在分散设备上充分研磨、分散均匀，使颜料在承印物上附着牢固。油墨的主要性能，如流动性、粘度、干燥性能及印刷适应性等都取决于连接料，所以它是油墨质量好坏的关键。

水性油墨是以水性高分子化合物为连接料，其水性连接料以水为主要溶剂，配以多种助剂经精细研磨调配而成的一类液体油墨，它与溶剂型油墨的最大区别就在于水性油墨中使用的溶剂是水，VOC含量极低，对环境污染小，水性连接料是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。

最早的水性油墨用水性聚合物是能够溶于乙醇和碱性溶液的虫胶，后来改性松香树脂取代纯天然树脂成为水性油墨的连接料，提高了水性油墨的适印性，但在光泽度和耐水性上还有所欠缺，水性聚氨酯与丙烯酸酯乳液和环氧树脂等相比，在耐磨、耐水、耐溶剂和抗冲击性等方面更有优势。

中国专利号CN 104559460A公开了一种水性聚氨酯油墨及其制备工艺，该制备方法是先将一定比例的聚己内酯多元醇、四氢呋喃均聚醚和异佛尔酮二异氰酸酯混合，水浴加热，使其充分反应，再依次加入水性丙烯酸色浆、润湿剂和有机硅消泡剂和水，用分散机搅拌混合均匀，此法制成的水性油墨虽然其耐水性较佳，但是其没有很好的亲水基团，因此其与水性丙烯酸树脂存在相容性较差等问题而影响其应用。

针对上述油墨连接料遇到的问题，为克服溶剂型油墨连接料给环境和人带来的影响，以及现有环保型油墨连接料某些方面的不足，本发明实现一种工艺简单，操作方便，适合工业化生产的蓖麻油封端聚氨酯水性油墨连接料，其不但具备优异的耐水性、耐污性和耐化学品性，还具有光泽高和良好的附着力等优点，在水性油墨和罩光油墨中应用前景巨大。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明在水性聚氨酯分子上采用蓖麻油进行封端，这不仅能提高连接料固含，还能使树脂具有良好的保色性、柔韧性和高光泽。

本发明在聚氨酯分子结构上引入二羟甲基丙酸DMPA，这使得其能与有机氨中和后形成稳定的水性树脂。

本发明的目的旨在提供一种工艺简单、适于工业化生产的水性油墨树脂；利用该树脂制备出来的水性油墨附着力好、柔韧性好以及光泽高等特点。

本发明的另一目的提供一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂的制备方法。

为实现上述发明之目的，本发明采用以下技术方案：本发明涉及一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，按重量百分比计，其组成为：多异氰酸酯10.0～20.0份、二元醇2.0～5.0份、低聚物多元醇12.0～25.0份、二羟甲基丙酸1.0～3.0份、精制蓖麻油6.0～12.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.2份、丙酮2.0～6.0份、中和剂0.5～3.0份、去离子水40.0～60.0份。

所述的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或几种的组合。

所述的低聚物多元醇为分子量在1000～4000之间的聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇中的一种或几种的组合。

所述的中和剂为氨水、三乙胺、二乙醇胺中的一种或几种的组合。

所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、环己烷二亚甲基二异氰酸酯H₆XDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI中的一种或几种的组合。

本发明的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂的制备方法，包括如下步骤：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比依次加入二元醇、低聚物多元醇、精制蓖麻油、二羟甲基丙酸，加热升温至95-110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，滴加多异氰酸酯，在0.5～1h滴加完毕；然后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡，升温至80-82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；

c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应15～30min，加入计算量的水，高速搅拌1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂。

本发明提供一种性能优良、无环境污染、VOC含量极低的蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂及其制备方法。本发明制得的蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂具有良好的附着力、柔韧性、高固含以及高光泽等特点，其应用潜力都非常巨大。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比，依次加入丁二醇2.5份、聚四氢呋喃多元醇18.0份、精制蓖麻油8.0份、二羟甲基丙酸2.0份，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，滴加异佛尔酮二异氰酸酯16.0份，在0.5～1h滴加完毕；然后滴加二月桂酸二丁基锡0.02份，升温至80～82℃反应2～2.5h，补加丙酮3.0份，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；

c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂三乙胺1.5份，继续搅拌反应20min，加入水48.98份，高速搅拌1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂。

实施例2

一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比，依次加入丙二醇2.0份、聚醚二元醇20.0份、精制蓖麻油10.0份、二羟甲基丙酸2.5份，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，滴加六亚甲基二异氰酸酯15.0份，在0.5～1h滴加完毕；然后滴加二月桂酸二丁基锡0.03份，升温至80-82℃反应2～2.5h，补加丙酮4.0份，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；

c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂氨水0.8份，继续搅拌反应15min，加入计算量水45.67份，高速搅拌1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂。

实施例3

一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其制备工艺如下：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比，依次加入一缩二丙二醇3.5份、聚环氧乙烷多元醇18.0份、精制蓖麻油11.0份、二羟甲基丙酸2.0份，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，滴加异佛尔酮二异氰酸酯18.0份，在0.5～1h滴加完毕；然后滴加二月桂酸二丁基锡0.03份，升温至80～82℃反应2～2.5h，补加丙酮3.0份，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；

c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂三乙胺1.5份，继续搅拌反应20min，加入水42.97份，高速搅拌1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂。

尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (6)

1.一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其特征在于：所述的蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，按重量百分比计，其组成为：多异氰酸酯10.0～20.0份、二元醇2.0～5.0份、低聚物多元醇12.0～25.0份、二羟甲基丙酸1.0～3.0份、精制蓖麻油6.0～12.0份、二月桂酸二丁基锡0.01～0.2份、丙酮2.0～6.0份、中和剂0.5～3.0份、去离子水40.0～60.0份。

2.如权利要求1所述的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其特征在于：所述的二元醇为乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇中的一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其特征在于：所述的低聚物多元醇为分子量在1000～4000之间的聚四氢呋喃多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚环氧乙烷多元醇、聚醚二元醇、聚乙二醇、聚环氧丙烷多元醇中的一种或几种的组合。

4.如权利要求1所述的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其特征在于：所述的中和剂为氨水、三乙胺、二乙醇胺的一种或几种的组合。

5.如权利要求1所述的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂，其特征在于：所述的多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、六亚甲基二异氰酸酯HDI、苯二亚甲基二异氰酸酯XDI、环己烷二亚甲基二异氰酸酯H₆XDI、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI中的一种或几种的组合。

6.一种如权利要求1所述的一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，包括以下步骤：

a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方的重量百分比，依次加入二元醇、低聚物多元醇、精制蓖麻油、二羟甲基丙酸，加热升温至95～110℃之间真空脱水1.5～2.0h；

b、降温至60～70℃，滴加多异氰酸酯，在0.5～1h滴加完毕；然后滴加配方量的二月桂酸二丁基锡，升温至80～82℃反应2～2.5h，视体系粘度补充丙酮，测定NCO值，当测定的值与理论设计值接近时终止反应；

c、继续搅拌将温度降至40℃以下，缓慢滴加中和剂，继续搅拌反应15～30min，加入计算量的水，高速搅拌1h，然后低速搅拌0.5h，减压下蒸脱丙酮，即制得一种蓖麻油封端聚氨酯水性油墨树脂。