CN110358047A - 一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料及其制备方法，其技术方案要点是：包括以下重量组分的物质组成：低聚物多元醇6～14％，二异氰酸酯10～14.2％，亲水扩链剂1.2～1.6％，交联剂1.5～3％，丙酮16～18％，NMP2～4％，胺扩链剂4.0～4.5％，催化剂0.006～0.010％，冰纯水43.69～51.49％，中和剂0.8～1.2％，交联剂为三羟甲基丙烷(TMP)、CHDM、BEPD的三种混合物，亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)。本发明通过使用低聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、交联剂和胺扩链剂等主体原材料，用预聚体法的两步法，在不提高原材料成本的前提下，提供一种转移性好，耐温性好的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料。

Description

一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
【背景技术】
通过在PET上涂布一层溶剂型转移涂料，再镀铝，然后通过水性湿式复合胶转移到纸张上面来，这曾经是烟包行业一个巨大的改革，因为这比直接在PET上镀铝更环保，更容易降解。但是，最近几年来，由于国内环保相关的法规越来越严厉，溶剂型转移涂料，由于VOC排放量大，气味大，易燃易爆越来越受到限制。因此，要求水性化的趋势越来越明显，但目前市场上主要通过两种水性产品来代替溶剂型转移涂料，一种以水性丙烯酸乳液作为连结料的水性转移涂料来代替溶剂型转移涂料，另一种方式是水性聚胺酯为连结料的水性转移涂料来代替溶剂型转移涂料。但是，水性丙烯酸乳液作为连结料的水性转移涂料印刷性好，耐温好，但剥离性不好；水性聚胺酯为连结料的水性转移涂料剥离性好，耐温性不好。
【发明内容】
本发明的目的是通过使用低聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、交联剂和胺扩链剂等主体原材料，用预聚体法的两步法，在不提高原材料成本的前提下，提供一种转移性好，耐温性好的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料。
本发明的另一目的是提供一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料的制备方法。
一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，包括以下重量组分的物质组成：
优选的，所述低聚物多元醇为聚碳酸酯二醇(PCDL)、新戊二醇已二酸二醇(PNA)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)中的任意一种。
优选的，所述二异氰酸酯为H12MDI和IPDI中的任意一种。
优选的，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟基丁酸中的任意一种。
优选的，所述交联剂为三羟甲基丙烷、CHDM、BEPD的三种混合物。
优选的，所述催化剂为辛酸亚锡。
优选的，所述胺扩链剂为DMEA溶于3％的冰纯水中所得溶液，所述的冰纯水为0～4℃的水。
优选的，所述的中和剂为三乙胺、已二胺中的任意一种。
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将6～14％的低聚物多元醇100～110℃脱水抽真空1小时,降温到50～60℃；
2)、加入10～12％的二异氰酸酯,自放热升温到85℃±3，反应2小时，降温到52～54℃；
3)、将12～16％的亲水扩链剂,1.5～3％的交联剂和2～4％的NMP,混合后加入，注意温度不可升高过快，70～75℃反应1小时；
4)、将0.006～0.012％的催化剂加入，60～65℃反应2小时；
5)、降温的同时加入12～18％的丙酮，降温到30～35℃以下；
6)、将预聚物出料到分散桶中，快速加入胺扩链剂，高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入中和剂与冰纯水，高速分散20分钟；
8)、57～60℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
所得耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的粘度为14±2秒/25℃。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1、本发明的一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，采用低聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、交联剂和胺扩链剂，用预聚体法的两步法来制备预聚物，快速搅拌乳化、抽真空脱溶剂，通过控制反应的温度，交联的密度数,扩链的程度，生成分子量较大的水性聚氨酯乳液；
2、本发明的一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，采用合适的亲水扩链剂及合适的比例,达到了水性聚氨酯乳液粒径少,流平好的综合指标，采用合适的交联剂组合及比例来达到合适的分子量,使产品取得了耐热性好的同时，兼顾容易剥离的特点，制得的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液,性能非常优异，成膜能轻松剥离，耐温能达到160℃,无黄变粘花现象，优于国外同类产品；
3、本发明的一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液制备方法，合成工艺简单，反应易于控制、重复性好、乳液的粒径适宜、生产质量好，耐热性好，工艺合成环保，安全，气味极少，；
4、本发明的一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液制备方法，采用预聚体法的两步法来制备预聚物，克服了传统聚氨酯乳液的粒径范围大,粒径粗,储存稳定性不好,成膜物的物理性能不好等很多缺欠。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述：
实施例1:
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，包含以下重量配比的组分：
实施例1的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将聚碳酸酯二醇(PCDL)110℃脱水抽真空1小时,降温到60℃；
2)、加入H12MDI，自放热升温到88℃，反应2小时，降温到54℃；
3)、将二羟甲基丙酸(DMPA),与TMP、CHDM和BEPD的交联剂和NMP混合后加入，温度不可升高过快，75℃反应1小时；
4)、将催化剂加入，65℃反应2小时；
5)、降温的同时加入丙酮，降温到35℃；
6)、将预聚物出料到分散桶中，快速加入DMEA，高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入三乙胺和冰纯水，高速分散20分钟；
8)、60℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
实施例2:
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，包含以下重量配比的组分：
实施例2的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)在干燥氮气保护下，将聚碳酸酯二醇(PCDL),105℃脱水抽真空1小时,降温到55℃；
2)、加入H12MDI，自放热升温到86℃，反应2小时，降温到53℃；
3)、将二羟甲基丙酸(DMPA),与TMP、CHDM和BEPD的交联剂和NMP混合后加入，温度不可升高过快，72℃反应1小时；
4)、将催化剂加入，63℃反应2小时、
5)、降温的同时加入丙酮，降温到33℃；
6)、将预聚物出料到分散桶中，快速加入DMEA水溶液,高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入三乙胺和冰纯水，高速分散20分钟；
8)、58℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
实施例3:
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，包含以下重量配比的组分：
实施例3的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将新戊二醇已二酸二醇(PNA),108℃脱水抽真空1小时,降温到55℃；
2)、加入H12MDI，自放热升温到85℃，反应2小时，降温到52℃；
3)、将二羟甲基丙酸(DMPA),与TMP、CHDM和BEPD的交联剂和NMP混合后加入，温度不可升高过快，72℃反应1小时；
4)、将催化剂加入，62℃反应2小时；
5)、降温的同时加入丙酮，降温到32℃；
6)、将预聚物出料到分散桶中，快速加入DMEA水溶液,高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入三乙胺和冰纯水，高速分散20分钟；
8)、58℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
实施例4:
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，包含以下重量配比的组分：
实施例4的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将新戊二醇已二酸二醇(PNA),103℃脱水抽真空1小时,降温到52℃；
2)、加入IPDI,自放热升温到84℃，反应2小时，降温到53℃；
3)、将二羟甲基丙酸(DMPA),与TMP1、CHDM和BEPD的交联剂和NMP混合后加入，温度不可升高过快，71℃反应1小时；
4)、再将催化剂加入，62℃反应2小时；
5)、降温的同时加入丙酮，降温到31℃；
6)、预聚物出料到分散桶中，快速加入DMEA水溶液,高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入三乙胺和冰纯水，高速分散20分钟.
8)、59℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
实施例5:
一种耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，包含以下重量配比的组分：
实施例5的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将聚四氢呋喃醚二醇(PTMG),100℃脱水抽真空1小时,降温到50℃；
2)、加入H12MDI，自放热升温到83℃，反应2小时，降温到52℃；
3)、将二羟甲基丁酸,与TMP、CHDM和BEPD的交联剂和NMP混合后加入，注意温度不可升高过快，70℃反应1小时；
4)、将催化剂加入，60℃反应2小时；
5)、降温的同时加入丙酮，降温到30℃；
6)、将预聚物出料到分散桶中,快速加入DMEA水溶液,高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入已二胺和冰纯水，高速分散20分钟；
8)、57℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
实施例1～5的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液固化成膜后性能测试如表1：
1、水性耐温转移涂料制作过程：分别取耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液70份，加入体积为150ml的玻璃杯中，而后再加入27份的蒸馏水，1份的成膜助剂,1份的耐磨剂,0.6份的润湿剂,加入0.2份的水性流平剂(聚醚改性有机硅)，0.2份的水性消泡剂，以350～550转/分钟转速搅拌15～30分钟，直至体系均匀，用250目的过滤网过滤，将滤液倒置于黑色胶罐中，待用。
2、固化成膜过程：用2#刮棒，将水性耐温转移涂料分别刮涂在PET薄膜的正面上，编号为1、2、3、4、5，将烘箱温度设置为105℃，湿度10％,将1、2、3、4、5薄膜分别放置3小时，固化成膜。
表1：
通过以上测试所得的结果可知：
1)本发明的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，流平性好，剥离容易,耐温高。
2)本发明的耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液，为水分散体系，对人体及环境均无不良影响，符合国家及行业的环保标准要求。

Claims (8)

1.一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于包括以下重量组分的物质组成：
所述的冰纯水为0～4℃的水；
所述交联剂为三羟甲基丙烷(TMP)、CHDM、BEPD的三种混合物，所述三羟甲基丙烷(TMP)、CHDM、BEPD在整体乳液中的重量百分比为1％/0.80％/0.20％、或2.0％/0.80％/0.20％、或0.5％/0.5％/0.5％、或1％/0.5％/1.0％、或1％/0.8％/0.8％，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)，所述二羟甲基丙酸(DMPA)在整体乳液中的重量百分比未1.6％。
2.根据权利要求1所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述低聚物多元醇为聚碳酸酯二醇(PCDL)、新戊二醇已二酸二醇(PNA)、聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述二异氰酸酯为H12MDI和IPDI中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述催化剂为辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述胺扩链剂为DMEA溶于3％的冰纯水中所得溶液。
6.根据权利要求1所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述的中和剂为三乙胺、已二胺中的任意一种。
7.一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)、在干燥氮气保护下，将6～14％的低聚物多元醇100～110℃脱水抽真空1小时,降温到50～60℃；
2)、加入10～12％的二异氰酸酯,自放热升温到85℃±3，反应2小时，降温到52～54℃；
3)、将12～16％的亲水扩链剂,1.5～3％的交联剂和2～4％的NMP,混合后加入，注意温度不可升高过快，70～75℃反应1小时；
4)、将0.006～0.012％的催化剂加入，60～65℃反应2小时；
5)、降温的同时加入12～18％的丙酮，降温到30～35℃以下；
6)、将预聚物出料到分散桶中，快速加入胺扩链剂，高速分散1分钟；
7)、1分钟内快速加入中和剂与冰纯水，高速分散20分钟；
8)、57～60℃抽真空脱溶剂1小时，得到耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液。
8.根据权利要求7所述的一种环保型耐温转移涂料用水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所得耐温转移涂料用水性聚氨酯乳液的粘度为14±2秒/25℃。
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