CN107417882A - 一种光固化水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光固化的聚碳酸酯型的水性聚氨酯油墨连接料，具有节能、环保、高效、性能优良等特点。采用聚碳酸酯二醇为原料，使产品兼具了聚酯型水性聚氨酯(WPU)优良的机械性能和聚醚型水性聚氨酯(WPU)突出的柔韧性。同时在其中光固化剂，使产品在紫外光照射下实现快速固化，达到节能、高效的目的。本发明还公开了该产品的制备方法，步骤简单，施工方便，具有很高的经济效益，有利于工业化生产。

Description

一种光固化水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光固化水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法，属于油墨技术领域。
背景技术
油墨连接料是印刷油墨的重要组成部分，是油墨的流体部分。印刷油墨的流变性、黏度、干燥性、成膜性以及印刷性能，主要取决于连接料。油墨中的固体成分依靠连接料的润湿作用能够在制造过程中被研细，依靠其黏度完成印刷过程的传递转移，在印刷品上依靠连结料的干燥成膜性使印迹形成光泽的牢度的墨膜而保护颜料。目前，市场上应用的油墨大多数是溶剂型油墨，其中含有大量的醇类、酯类、苯类和酮类溶剂。其挥发会造成环境的污染，同时对人身体造成危害。随着人们的环保意识不断增强，对于可挥发性有机物(VOC)排放的要求越来越高，使得溶剂型油墨材料逐渐被市场取代。
水性聚氨酯由聚氨酯分散于水中形成，无毒、无污染、不燃，符合环保的要求。因此，近年来新型的环保型聚氨酯油墨也得到了一定的发展，但是其种类及性能仍够不能完全满足市场对该类产品的日增需求。目前，对水性聚氨酯油墨连接料的性能的提高，主要通过交联改性、聚酯聚醚共混改性、降低亲水基团含量等方法对其性能进行改性。本发明通过引入聚碳酸酯二醇及光固化剂对水性聚氨酯油墨连接料进行改性，得到一种性能优良的产品。
发明内容
本发明目的是提供一种紫外光固化的水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。该产品可以替代溶剂型油墨，无VOC排放，不会对人体和环境造成危害，在使用时可以实现紫外光快速固化，达到节能环保的目的。
本发明的紫外光固化的水性聚氨酯油墨连接料由以下质量百分比的原料组成：
其中，所述聚碳酸酯多元醇和聚醚多元醇元醇用量的摩尔比为1:1至1:3。
其中，所述聚碳酸酯多元醇为聚碳酸酯二醇(PCDL)，平均分子量为1219g/mol和2000g/mol两种，一种或两种混合使用。
其中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇(DL2000)，平均分子量为2000g/mol；
其中，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，一种或混合使用。
其中，所述扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)。
其中，所述酸中和剂为三乙胺。
其中，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)。
其中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)，即1173光引发剂。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，分三次加入。
本发明中的光固化水性聚氨酯油墨连接料，按以下步骤制备：(a)称取一定量的聚醚二元醇(DL2000)和聚碳酸酯二醇(PCDL)置于四口瓶中，110℃真空除水1h；(b)通氮气解除真空，降温至70℃，快速加入二异氰酸酯、丙酮和催化剂，继续反应3h；(c)向反应体系中加入2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)，并补加催化剂，相同温度下继续反应2h；(d)降温至65℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，补加催化剂继续反应2h；(e)降温至40℃时，加入三乙胺与体系中的羧基反应0.5h成盐，即制得水性聚氨酯预聚体；(f)称取适量的聚氨酯预聚体，在2500～3500r/min高速分散下缓慢滴加相应量的去离子水，高速分散30min得到水性聚氨酯乳液，继续加入光引发剂，高速分散5min，真空脱除丙酮后得到光固化水性聚氨酯油墨连接料。
本发明中加入聚碳酸酯二醇对其进行改性，使其力学性能和粘结力大大增强得以提高。
本发明中引入丙烯酸酯单体，使其在使用时能在紫外光照射下实现快速固化，达到节能、高效的目的。
本发明的有益效果是，在使用时不会对人体和环境造成危害，同时可以实现紫外光快速固化，达到绿色、高效、节能、环保的目的。
具体实施实例
实施例1
将58.4g聚碳酸酯二醇和116.8g的DL2000加入到干燥的250mL四口瓶中，安装好机械搅拌，温度计，真空装置和氮气囊；打开搅拌和油泵，抽真空至真空度约为-0.098MPa，用加热套加热，温度缓慢升至120℃，脱水1h，至无气泡逸出，停止加热；待温度冷却至70℃后，停止搅拌，再关闭油泵，然后通入氮气解除真空；快速加入24.6g IPDI，54g丙酮和一定量催化剂进行反应3h后；继续加入6g DMPA，70℃反应2h后；降温至65℃加入3g HEMA反应2h；降温至40℃加入3.9g三乙胺反应0.5h，制得UV固化水性聚氨酯预聚体；将预聚体转移至分散机中，在2500r/min-3500r/min高速搅拌下，缓慢滴加450g去离子水分散30min后，加入15g光引发剂1173，继续高速分散5min后，转移至真空烘箱中脱去丙酮，制得UV固化水性聚氨酯乳液。产品结果：制得UV固化水性聚氨酯乳液外观为乳白色泛蓝光，固含量33％，粘度为30mpa.s,平均粒径75nm，固化时间5s-10s，吸水率6.97％，铅笔硬度3H，拉伸强度27.92MPA，断裂伸长率121.32％。
实施例2
将55.3g聚碳酸酯二醇和104.8g DL2000加入到干燥的250mL四口瓶中，安装好机械搅拌，温度计，真空装置和氮气囊；打开搅拌和油泵，抽真空至真空度约为-0.098MPa，用加热套加热，温度缓慢升至120℃，脱水1h，至无气泡逸出，停止加热；待温度冷却至70℃后，停止搅拌，再关闭油泵，然后通入氮气解除真空；快速加入28.8g IPDI，40g丙酮和少量的催化剂进行反应3h；继续加入5.5g DMPA 70℃反应2h；降温至65℃加入3.7g HEMA反应2h；降温至40℃加入2.8g三乙胺反应0.5h，制得光固化水性聚氨酯预聚体；将预聚体转移至分散机中，在2500r/min-3500r/min高速搅拌下，缓慢滴加380g去离子水分散30min，加入16.8g光引发剂1173，继续高速分散5min后，转移至真空烘箱中脱去丙酮，制得UV固化水性聚氨酯乳液。产品结果：制得光固化水性聚氨酯乳液外观为乳白色，固含量46％，粘度为85mpa.s,平均粒径117nm，固化时间5s-10s，吸水率5.68％，铅笔硬度4H，拉伸强度38.62MPA，断裂伸长率41.38％。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光固化水性聚氨酯油墨连接料，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：
其中，所述聚碳酸酯多元醇和聚醚多元醇元醇用量的摩尔比为1:1至1:3；
其中，所述聚碳酸酯多元醇为聚碳酸酯二醇(PCDL)，平均分子量为1219g/mol和2000g/mol两种，一种或两种混合使用；
其中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇(DL2000)，平均分子量为2000g/mol；
其中，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，一种或混合使用；
其中，所述扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)；
其中，所述酸中和剂为三乙胺；
其中，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)；
其中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(HMPP)，即1173光引发剂；
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，分三次加入。
2.如权利要求1所述的光固化水性聚氨酯油墨连接料，其特征在于，由以下步骤制备：(a)称取一定量的聚醚二元醇(DL2000)和聚碳酸酯二醇(PCDL)置于四口瓶中，110℃真空除水1h；(b)通氮气解除真空，降温至70℃，快速加入二异氰酸酯、丙酮和催化剂，继续反应3h；(c)向反应体系中加入2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)，并补加催化剂，相同温度下继续反应2h；(d)降温至65℃，加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，补加催化剂继续反应2h；(e)降温至40℃时，加入三乙胺与体系中的羧基反应成盐，即制得水性聚氨酯预聚体；(f)称取适量的聚氨酯预聚体，在2500～3500r/min高速分散下缓慢滴加相应量的去离子水，高速分散30min得到水性聚氨酯乳液，继续加入光引发剂，高速分散5min，真空脱除丙酮后得到光固化水性聚氨酯油墨连接料。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的光固化水性聚氨酯油墨连接料再油墨材料中的应用。
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