CN107312437A - 一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法，所述涂料包括如下重量份数的各组分：含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯40‑60份；聚酯型水性聚氨酯10‑30份；硅溶胶0.5‑2份；溶剂28‑29.5份；润湿剂0.05‑0.1份；消泡剂0.05‑0.1份。本发明有效解决了在较低的烘箱热效下耐温性能不足的弊端，对烘箱的工艺容忍度突出，大大降低了对于生产工艺的要求；发明提供了一种稳定性好、流平优异、剥离性优异的水性转移涂料，对涂布工艺的适用性广；本发明所用原材料均为水性树脂，具有极低的挥发性有机物VOC，环保优势明显。

Description

一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料，尤其涉及一种用于外包装领域的环保型水性转移涂料及其制备方法，具体地，涉及一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法。
背景技术
目前水性转移涂料因具有明显的成本和环保优势而替代溶剂型转移涂料逐渐应用于香烟、酒盒、礼品、食品、化妆品等包装上，大多数客户对于水性转移涂料提出了高耐温的要求，目前市面上普遍存在的水性转移涂料大都需要在较高的烘箱热效下才能显示出高耐温性能。但是客户的烘箱各有差异，有很多客户的设备的烘箱热效达不到相应的要求从而不能达到高耐温要求，本文针对此缺陷发明了一种在低热效下可达到高耐温性能要求的水性转移涂料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种低热效高耐温的水性转移涂料，所述涂料包括如下重量份数的各组分：
优选地，所述含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯为含羟基的阴离子型脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯，软化温度为150～200℃，平均粒径为20～100nm，25℃下的涂4杯粘度为12～20s。合适的软化温度是为了保证体系的耐温性能，合适粘度为了适应辊涂工艺，合适粒径为了控制乳液外观及最终涂层的清透性，粒径过大会导致乳液偏白并且涂覆出来的涂层有发蓝现象。
更优选地，所述含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯中羟基含量(按固含计)为2.5％。含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯，指的是异佛尔酮二异氰酸酯和聚碳酸酯聚合的产物。合成过程中保留了部分羟基，这种聚合物的耐温性能较高，在配方中作为主体可以保证体系的耐温性，含羟基的聚合物跟纳米硅溶胶之间有氢键作用，提高体系稳定性，羟基含量(按固含计)2.5％，不含羟基或羟基低于2.5％的起不到稳定性作用。
优选地，所述聚酯型水性聚氨酯为阴离子型脂肪族聚酯型水性聚氨酯，软化温度为120-140℃，平均粒径为20～100nm，25℃下的涂4杯粘度为12s～20s。粒径和粘度的原因同上，在该软化温度范围的树脂能保证体系的良好成膜性和剥离性能，聚酯型水性聚氨酯指的是异佛尔酮二异氰酸酯和己二酸聚酯的聚氨酯聚合物，如维凯自合成WPU-0100F。
优选地，所述硅溶胶为纳米级硅溶胶，纳米级硅溶胶的平均粒径为5～10nm，pH值为7.5-8.5，25℃下的涂4杯粘度为15s～50s。控制粘度是为了考虑整个配方的粘度大小，粘度过大或过小都不适用于辊涂；纳米级硅溶胶粒径大于10nm会影响体系流平性，导致鱼眼、缩孔等问题，小于5nm的硅溶胶第一市面上很少，第二稳定性差。
优选地，所述润湿剂包括有机硅润湿剂、炔二醇类润湿剂中的一种。这两类润湿剂对本发明体系的润湿效果好，能有效克服体系的针孔、缩孔、鱼眼等流平问题。
优选地，所述消泡剂包括改性聚硅氧烷、矿物油复配物中的一种。这两类消泡剂对本发明体系的消泡效果好，能有效抑制体系的泡沫并具有快速破泡能力。
优选地，所述溶剂包括乙醇、去离子水、异丙醇、丙二醇甲醚中的至少一种。
本发明还提供一种上述低热效高耐温的水性转移涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1、根据配方组分先将含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯和聚酯型水性聚氨酯均匀混合；
S2、在搅拌状态下根据配方组分将纳米级硅溶胶和溶剂投入步骤S1所得溶液中，充分搅拌；
S3、根据配方组分将润湿剂和消泡剂投入步骤S2所得溶液中，充分搅拌；
S4、测量步骤S3所得溶液的固体含量，并调整至设计的固含标准值；再搅拌、过滤并称量包装，即得。
优选地，步骤S3中，所述搅拌为在800rpm-1500rpm下充分搅拌30-60min。
优选地，步骤S4中，所述搅拌为缓慢搅拌10-20min，所述过滤为320目滤布过滤。
本发明的基本原理为：
(1)纳米级硅溶胶的存在提高了整个体系的硬度和耐温性能，保证了体系的高耐温性能；
(2)含羟基的水性聚氨酯和纳米级硅溶胶之间存在氢键作用力，形成稳定的结构，保证了整个体系的稳定性；
(3)极小粒径的纳米级硅溶胶在体系中分散均一，配合润湿剂的作用，对整个体系的流平性影响不大，保证了良好的流平性；
(4)聚酯型水性聚氨酯具备优异的剥离性能，保证了体系的良好转移性；
(5)配方中各组分缺一不可，保证了体系的稳定性、流平性、剥离性和耐温性等。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明有效解决了在较低的烘箱热效下耐温性能不足的弊端，对烘箱的工艺容忍度突出，大大降低了对于生产工艺的要求；
2、本发明提供了一种稳定性好、流平优异、剥离性优异的水性转移涂料，对涂布工艺的适用性广；
3、本发明所用原材料均为水性树脂，具有极低的挥发性有机物VOC，环保优势明显。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例和对比例中各涂料在不同热效下的耐温曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
各实施例及对比例中涉及的组分及特性如下：
含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯：
含羟基的PCWPU-1的商品型号为OH-PUD-1534：羟基含量(按固含计)2.5％，软化温度190℃，平均粒径90nm，25℃下的涂4杯粘度15s；
含羟基的PCWPU-2的商品型号为OH-PUD-1532：羟基含量(按固含计)2.5％，软化温度180℃，平均粒径90nm，25℃下的涂4杯粘度15s；
聚酯型水性聚氨酯：
聚酯型WPU-A的商品型号为维凯WPU-0100F：软化温度140℃，平均粒径80nm，25℃下的涂4杯粘度14s；
聚酯型WPU-B的商品型号为维凯WPU-0200F：软化温度130℃，平均粒径70nm，25℃下的涂4杯粘度15s；
硅溶胶：
硅溶胶1：平均粒径7nm，pH值为7.5-8.5，25℃下的涂4杯粘度25s；
硅溶胶2：平均粒径10nm，pH值为7.5-8.5，25℃下的涂4杯粘度20s；
润湿剂：
有机硅润湿剂：商品型号为TEGO WET 280；
炔二醇类润湿剂：商品型号为Surfynol 420；
消泡剂：
改性聚硅氧烷：商品型号为TEGO Foamex 843；
矿物油复配物：商品型号为TECH-406W；
溶剂选自乙醇、去离子水、异丙醇、丙二醇甲醚中的至少一种。
实施例1-6
实施例1-6涉及一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法，具体组分含量见表1所示，具体制备方法包括如下步骤：
(1)根据配方组分先将所有水性聚氨酯乳液投入反应釜中，并搅拌均匀；
(2)在搅拌状态下将纳米级硅溶胶和溶剂投入反应釜中，并充分搅拌；
(3)根据配方组分将润湿剂和消泡剂投入反应釜中，在800rpm-1500rpm下充分搅拌30-60min；
(5)测量固体含量，并调整至理论值；
(6)再缓慢搅拌10-20min，320目滤布过滤并称量包装。
表1
对比例1-4
实施例1-4涉及一种低热效高耐温的水性转移涂料及其制备方法，具体组分含量见表2所示，具体制备方法与实施例1-6相同。
表2
对比例1中的聚酯型水性聚氨酯、纳米级硅溶胶、溶剂、润湿剂和消泡剂同实施例1一致，不同的是所用聚碳酸酯型水性聚氨酯为不含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯，维凯自合成WPU-1201A，软化温度200℃，平均粒径90nm，25℃下的涂4杯粘度15s。
对比例2中的含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯、聚酯型水性聚氨酯、溶剂、润湿剂和消泡剂同实施例2一致，不同的是所用纳米级硅溶胶平均粒径为50nm，pH值在7.5-8.5之间，25℃下的涂4杯粘度不超高50s。
对比例3中的含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯、纳米级硅溶胶、溶剂、润湿剂和消泡剂同实施例3一致，不同的是体系中采用聚碳酸酯型水性聚氨酯，且所述聚碳酸酯型水性聚氨酯维凯自合成WPU-1201A，软化温度200℃，平均粒径90nm，25℃下的涂4杯粘度15s。
对比例5中的含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯、聚酯型水性聚氨酯、溶剂、润湿剂和消泡剂同实施例4一致，不同的是未使用纳米级硅溶胶。
对实施例1-6、对比例1-5进行各项性能测试，测试标准如下所述：
稳定性测试：50℃恒温烘箱中老化7天，观察乳液是否有析出、破乳、粘度增大等不稳定现象。
流平性测试：用6#线棒将原液涂布于双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)上获得涂布膜，肉眼观察涂布膜是否有针孔、鱼眼、缩孔等流平不佳现象。
剥离性测试：用6#线棒将原液涂布于双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)上获得涂布膜，将3M胶带贴于涂布膜上，以45度角拉3M胶带，观察涂层是否完全被剥离，完全剥离表示剥离性ok，否则为剥离不净。
耐温测试：用6#线棒将原液涂布于双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)上获得涂布膜(涂布时分别在130℃*15s、130℃*20s、130℃*30s、130℃*40s这4组条件下进行烘干)，将涂布膜面真空镀铝，然后用巴斯夫SD-602胶水复合到卡纸上，将BOPET膜拉掉得到卡纸样张，耐温测试设备用GHS-03双五点梯度热封仪，温度在室温-250℃之间可调节，把卡纸样张在130kPa压力条件下压4s，涂层发花发蓝即为坏，记录样张最高耐温的数据。
VOC测试：根据国标YC263-2008对水性转移涂料进行VOC检测。
对实施例1-6、对比例1-5按照上述测试方法进行各项性能测试，结果见如下表3和表4。
表3
表4
根据上表4中数据，比较对比例1与实施例1可知，含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯保证了纳米级硅溶胶在体系中的稳定性；比较对比例2与实施例2可知，可知纳米级硅溶胶粒径过大会导致体系流平变差；比较对比例3与实施例3可知，软化温度较低的聚酯型水性聚氨酯保证了体系的剥离性能；比较对比例5与实施例4可知，纳米级硅溶胶提高了体系的耐温性能。实施例1-3和对比例4中各涂料在不同热效下的耐温曲线如图1所示，从图中可知，实施例1-3在低热效下就能达到高耐温，而对比例4需要在高热效下才能达到高耐温。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份数的各组分：
2.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯为含羟基的阴离子型脂肪族聚碳酸酯型水性聚氨酯，软化温度150℃-200℃，平均粒径20-100nm，25℃下的涂4杯粘度12s-20s。
3.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述聚酯型水性聚氨酯为阴离子型脂肪族聚酯型水性聚氨酯，软化温度为120-140℃，平均粒径20-100nm，25℃下的涂4杯粘度12s-20s。
4.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述硅溶胶为纳米级硅溶胶，纳米级硅溶胶的平均粒径5nm-10nm，pH值为7.5-8.5，25℃下的涂4杯粘度15s-50s。
5.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述润湿剂包括有机硅润湿剂、炔二醇类润湿剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述消泡剂包括改性聚硅氧烷、矿物油复配物中的一种。
7.根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料，其特征在于，所述溶剂包括乙醇、去离子水、异丙醇、丙二醇甲醚中的至少一种。
8.一种根据权利要求1所述的低热效高耐温的水性转移涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、根据配方组分先将含羟基的聚碳酸酯型水性聚氨酯和聚酯型水性聚氨酯均匀混合；
S2、在搅拌状态下根据配方组分将纳米级硅溶胶和溶剂投入步骤S1所得溶液中，充分搅拌；
S3、根据配方组分将润湿剂和消泡剂投入步骤S2所得溶液中，充分搅拌；
S4、测量步骤S3所得溶液的固体含量，并调整至理论值；再搅拌、过滤并称量包装，即得。
9.根据权利要求8所述的低热效高耐温的水性转移涂料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述搅拌为在800rpm-1500rpm下充分搅拌30-60min。
10.根据权利要求8所述的低热效高耐温的水性转移涂料的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述搅拌为缓慢搅拌10-20min，所述过滤为320目滤布过滤。
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