CN110804157B - 一种快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法，将聚酯二元醇和聚醚二元醇在120℃真空脱水1小时，脱水后降温到50℃加入异氰酸酯，升温至85℃，保温2小时，然后加入亲水扩链剂，保持85℃继续保温2小时，得到预聚体；将预聚体降温到50℃加入丁酮，搅拌30分钟，得到稀释后的预聚体；将预聚体倒入分散机中，降温到40℃以下，加入中和剂，在分散机搅拌下成盐30分钟；成盐后，加入去离子水，待预聚体分散开后加入后扩链剂，继续分散30分钟，得到聚氨酯分散液；将聚氨酯分散液在45～55℃、‑0.08MPa条件下进行脱酮，制得快干型水性聚氨酯油墨连接料本发明不仅干燥速度快，成膜性良好，而且不含任何有机溶剂，绿色环保。

Description

一种快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨连接料技术领域，尤其涉及一种快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。
背景技术
目前，市场上绝大多数的油墨连接料为溶剂型油墨连接料，主要含有乙酸乙酯、异丙醇等有机溶剂。随着环保政策对溶剂含量及排放量的要求不断提高，油墨连接料向着不含溶剂趋势更快的发展。水性油墨连接料是主要发展方向之一。
在现有技术中，市场上成熟的水性聚氨酯油墨连接料还很少，主要是由于水性聚氨酯油墨具有存储稳定性差、附着力差、干燥慢等方面的问题，尤其是干燥问题对水性聚氨酯油墨的使用有着极大的限制。水性聚氨酯油墨的溶剂为水，水的挥发性比乙酸乙酯和异丙醇差很多。油墨印刷企业原有印刷设备干燥能力较差，一般只适用于溶剂型油墨，在原有印刷设备的基础上，采用同样的操作工艺水性聚氨酯油墨中的水分不能彻底挥发，这会造成印刷图案模糊，出现溶墨咬色等情况。此外，油墨不干还会造成反粘的情况出现。对于水性油墨，一方面要提高烘道的温度，另一方面需要降低印刷速度，这才能保证水性油墨的彻底干燥，因此使用水性油墨产品会使印刷成本大幅度提高，很多生产厂家难以接受，这造成了水性聚氨酯油墨连接料推广困难。
发明内容
为了解决现有技术中水性聚氨酯油墨干燥速度慢的技术问题，本发明提供了一种快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法，不仅干燥速度快，成膜性良好，而且不含任何有机溶剂，绿色环保。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、将聚酯二元醇和聚醚二元醇在120℃进行真空脱水1小时，脱水后降温到50℃，然后加入异氰酸酯，并升温至85℃，保温2小时，保温后加入小分子扩链剂和亲水扩链剂，保持85℃，继续保温2小时，从而得到预聚体；
步骤B、当所述预聚体中NCO的质量百分数达到2.7～3.7％时，将所述预聚体降温到50℃，加入预聚体质量15％的丁酮，搅拌30分钟，得到稀释后的预聚体；
步骤C、将所述稀释后的预聚体倒入分散机中，所述稀释后的预聚体的温度降低到40℃以下，然后加入中和剂，并在分散机搅拌下成盐30分钟，分散机转速为300r/min；
步骤D、在预聚体成盐后，将所述分散机转速调至1000r/min，并加入温度在10℃以下的去离子水，待预聚体分散开后加入后扩链剂，继续分散30分钟，从而得到聚氨酯分散液；
步骤E、将所述聚氨酯分散液在45～55℃、-0.08MPa条件下进行脱酮，从而制得快干型水性聚氨酯油墨连接料；
其中，上述各原料的用量为：
Figure GDA0003467121000000021
优选地，所述的聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为3000的聚己二酸丁二醇酯二醇中的至少一种。
优选地，所述的聚酯二元醇采用至少两种分子量不同的聚己二酸丁二醇酯二醇。
优选地，所述的聚醚二元醇为聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的至少一种。
优选地，所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
优选地，所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和二氨基磺酸钠中的至少一种。
优选地，所述的中和剂为三乙胺。
优选地，所述的后扩链剂为乙二胺。
优选地，所述的小分子扩链剂采用1,4-丁二醇，二乙二醇中的一种。
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料，采用上述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法制备而成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法以结晶型聚酯二元醇和分子链规整的聚醚二元醇为原料，选用不同分子量的聚酯二元醇进行组合控制结晶速度的快慢，加入少量聚醚二元醇，降低结晶度，保证油墨连接料的透明性，从而制备出一款干燥速度快、成膜性良好的水性聚氨酯油墨连接料。该水性聚氨酯油墨连接料不仅干燥速度快，成膜性良好，而且不含任何有机溶剂，绿色环保。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、将聚酯二元醇和聚醚二元醇在120℃进行真空脱水1小时，脱水后降温到50℃，然后加入异氰酸酯，并升温至85℃，保温2小时，保温后加入小分子扩链剂和亲水扩链剂，保持85℃，继续保温2小时，从而得到预聚体。
步骤B、当所述预聚体中NCO的质量百分数达到2.7～3.7％时，将所述预聚体降温到50℃，加入预聚体质量15％的丁酮，搅拌30分钟，得到稀释后的预聚体。
步骤C、将所述稀释后的预聚体倒入分散机中，所述稀释后的预聚体的温度降低到40℃以下，然后加入中和剂，并在分散机搅拌下成盐30分钟，分散机转速为300r/min。
步骤D、在预聚体成盐后，将所述分散机转速调至1000r/min，并加入温度在10℃以下的去离子水，待预聚体分散开后加入后扩链剂，继续分散30分钟，从而得到聚氨酯分散液。
步骤E、将所述聚氨酯分散液在45～55℃、-0.08MPa条件下进行脱酮，从而制得快干型水性聚氨酯油墨连接料。
其中，上述各原料的用量为：
Figure GDA0003467121000000031
Figure GDA0003467121000000041
具体地，该快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法可以包括以下实施方案：
(1)所述聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为3000的聚己二酸丁二醇酯二醇中的至少一种。所述的聚酯二元醇最好采用至少两种分子量不同的聚己二酸丁二醇酯二醇，从而通过对不同分子量的聚酯二元醇进行组合可以控制水性聚氨酯油墨结晶速度的快慢。
(2)所述的聚醚二元醇为聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的至少一种。
(3)所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
(4)所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和二氨基磺酸钠中的至少一种。
(5)所述的中和剂为三乙胺。
(6)所述的后扩链剂为乙二胺。
(7)所述的小分子扩链剂采用1,4-丁二醇，二乙二醇中的一种。
进一步地，本发明的发明人发现：水性聚氨酯油墨水分的挥发和连接料树脂的溶剂释放性有着直接的关系，结晶型树脂在干燥过程中会快速形成致密结构，将树脂之间的水分排出，形成致密的薄膜，而完全结晶的树脂成膜后发白会影响油墨印刷效果，因此采用适量的结晶结构保证水分的快速挥发，采用少量的非结晶组分保证成膜的透明性是本发明的创新之处。本发明以结晶型聚酯二元醇和分子链规整的聚醚二元醇为原料，选用不同分子量的聚酯二元醇进行组合控制结晶速度的快慢，加入少量聚醚二元醇，降低结晶度，保证油墨连接料的透明性，从而制备出一款干燥速度快、成膜性良好的水性聚氨酯油墨连接料。
综上可见，本发明实施例不仅干燥速度快，成膜性良好，而且不含任何有机溶剂，绿色环保。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的快干型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法进行详细描述。
实施例1
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料，其制备方法可以包括以下步骤：
步骤A、将聚酯二元醇和聚醚二元醇在120℃进行真空脱水1小时，脱水后降温到50℃，然后加入异氰酸酯，并升温至85℃，保温2小时，保温后加入小分子扩链剂和亲水扩链剂，保持85℃，继续保温2小时，从而得到预聚体。
步骤B、当所述预聚体中NCO的质量百分数达到3.3％时，将所述预聚体降温到50℃，加入预聚体质量15％的丁酮，搅拌30分钟，得到稀释后的预聚体。
步骤C、将所述稀释后的预聚体倒入分散机中，所述稀释后的预聚体的温度降低到40℃以下，然后加入中和剂，并在分散机搅拌下成盐30分钟，分散机转速为300r/min。
步骤D、在预聚体成盐后，将所述分散机转速调至1000r/min，并加入温度在10℃以下的去离子水，待预聚体分散开后加入后扩链剂，继续分散30分钟，从而得到聚氨酯分散液。
步骤E、将所述聚氨酯分散液在45～55℃、-0.08MPa条件下进行脱酮，从而制得快干型水性聚氨酯油墨连接料。
其中，聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇和分子量为3000的聚己二酸丁二醇酯二醇；聚醚二元醇为分子量为2000的聚丙二醇；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸；中和剂为三乙胺；后扩链剂为乙二胺；所述的小分子扩链剂采用1,4-丁二醇。
上述各原料的用量为：
Figure GDA0003467121000000051
实施例2
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料，与本发明实施例1的制备方法基本相同，其区别之处在于，聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇和分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇；聚醚二元醇为分子量为2000的聚丙二醇；异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；亲水扩链剂为二羟甲基丙酸；中和剂为三乙胺；后扩链剂为乙二胺；所述的小分子扩链剂采用1,4-丁二醇。
上述各原料的用量为：
Figure GDA0003467121000000061
实施例3
一种快干型水性聚氨酯油墨连接料，与本发明实施例1的制备方法基本相同，其区别之处在于，聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇和分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇；聚醚二元醇为分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇；异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯；亲水扩链剂为二氨基磺酸钠和二羟甲基丙酸；中和剂为三乙胺；后扩链剂为乙二胺；所述的小分子扩链剂采用二乙二醇。
上述各原料的用量为：
Figure GDA0003467121000000062
Figure GDA0003467121000000071
具体地，将现有技术中的溶剂型聚氨酯油墨连接料配制成溶剂型油墨，将本发明实施例3制备的水性聚氨酯油墨连接料配制成水性油墨，在量程为100微米双槽刮板细度计上同时进行测试，,在50微米以下的部分，水性油墨和溶剂型油墨的干燥速度基本相同，在50微米以上，水性油墨干燥速稍慢。从油墨的使用方面来讲，印刷油墨的厚度一般在20～30微米，因此本发明实施例3制备的水性聚氨酯油墨连接料完全可以达到使用要求。
综上可见，本发明实施例不仅干燥速度快，成膜性良好，而且不含任何有机溶剂，绿色环保。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、将聚酯二元醇和聚醚二元醇在120℃进行真空脱水1小时，脱水后降温到50℃，然后加入异氰酸酯，并升温至85℃，保温2小时，保温后加入小分子扩链剂和亲水扩链剂，保持85℃，继续保温2小时，从而得到预聚体；
步骤B、当所述预聚体中NCO的质量百分数达到2.7～3.7％时，将所述预聚体降温到50℃，加入预聚体质量15％的丁酮，搅拌30分钟，得到稀释后的预聚体；
步骤C、将所述稀释后的预聚体倒入分散机中，所述稀释后的预聚体的温度降低到40℃以下，然后加入中和剂，并在分散机搅拌下成盐30分钟，分散机转速为300r/min；
步骤D、在预聚体成盐后，将所述分散机转速调至1000r/min，并加入温度在10℃以下的去离子水，待预聚体分散开后加入后扩链剂，继续分散30分钟，从而得到聚氨酯分散液；
步骤E、将所述聚氨酯分散液在45～55℃、-0.08MPa条件下进行脱酮，从而制得快干型水性聚氨酯油墨连接料；
其中，上述各原料的用量为：
Figure FDA0003467120990000011
所述的聚酯二元醇采用分子量为1000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇、分子量为3000的聚己二酸丁二醇酯二醇中的至少一种；
所述的聚醚二元醇为聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的至少一种；
所述的聚酯二元醇采用至少两种分子量不同的聚己二酸丁二醇酯二醇。
2.根据权利要求1所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述的异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸和二氨基磺酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述的中和剂为三乙胺。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述的后扩链剂为乙二胺。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述的小分子扩链剂采用1,4-丁二醇，二乙二醇中的一种。
7.一种快干型水性聚氨酯油墨连接料，其特征在于，采用上述权利要求1至6中任一项所述的快干型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法制备而成。
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