CN113234339A - 一种耐水低气味的水性底胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐水低气味的水性底胶及其制备方法，水性底胶以质量份数计，包括以下组分：20～45份水性聚氨酯树脂乳液、10～15份丙烯酸、1～5份蜡乳液、0.3～0.7份流平剂、0.1～0.4份合成剂、0.01～0.05份消泡剂和45～70份去离子水；所述合成剂为质量比为1:0.95～1.05的恶唑啉和N‑羟基丁二酰亚胺的混合物。本发明采用恶唑啉和N‑羟基丁二酰亚胺的混合物作为合成剂，与水性聚氨酯树脂乳液和丙烯酸中的羧基反应，能够提高水性底胶的耐水性。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，尤其涉及一种耐水低气味的水性底胶及其制备方法。
背景技术
数码印刷是将电脑文件直接印刷在纸张上，有别于传统印刷繁琐的工艺过程的一种全新印刷方式。HP Indigo是众多数码印刷设备中具有代表性的一种，其采用独特的液体油墨，即惠普Indigo电子油墨技术(HP Electronic Ink)。HP Electronic Ink是一种电子油墨，对承印物的表面印刷适性要求非常高，大部分的承印材料，尤其是特种承印材料，都需要在表面进行一层预涂层处理，即在基材表面进行水性底胶的涂布处理工艺，这样才能保证转印到承印物上的电子油墨具有很好的附着力，并达到良好的着墨性，实现印刷墨层不掉墨，否则，就会出现印刷着墨不良、墨层无附着力或附着力低、墨层不耐摩擦等质量问题。
聚氨酯水性数码印刷底胶是目前应用较为广泛的水性涂层涂料，单独的聚氨酯底胶具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，但其耐水性差。在应用于数码印刷行业中，耐水性差会导致印刷样在长时间接触及浸泡水后出现外观破坏，印刷图案模糊甚至脱落现象，严重影响使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐水低气味的水性底胶及其制备方法，该水性底胶具有优异耐水性。
本发明提供了一种耐水低气味的水性底胶，以质量份数计，包括以下组分：
20～45份水性聚氨酯树脂乳液、10～15份丙烯酸、1～5份蜡乳液、0.3～0.7份流平剂、0.1～0.4份合成剂、0.01～0.05份消泡剂和45～70份去离子水；
所述合成剂为质量比1:0.95～1.05的恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物。
在本发明中，所述合成剂为质量比1:0.95～1.05的恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物；恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺均能与水性聚氨酯树脂乳液中的羧基进行反应，共同作用达到良好的耐水效果：
在本发明中，所述水性聚氨酯树脂乳液采用有机多异氰酸酯、多元醇和扩链剂作为主要原料制得；
所述有机多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；
所述多元醇选自官能度2～3、分子量为1000的聚醚多元醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种；
所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半酯、乙二醇中的一种或多种。
在本发明中，所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、油胺聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
在本发明中，所述蜡乳液选自氧化聚乙烯蜡、微粉蜡和水性蜡浆中的一种或多种。
在本发明中，所述流平剂选自炔二醇、有机硅类和有机聚硅氧烷聚醚类中的一种或多种。
在本发明中，所述消泡剂选自氨基硅烷和/或有机高碳醇脂肪酸酯复合物。
本发明提供了一种上述技术方案所述水性底胶的制备方法，包括以下步骤：
将去离子水、丙烯酸在60～80℃下滴加至水性聚氨酯树脂乳液中，保温，冷却至室温后加入蜡乳液、流平剂和消泡剂，室温下搅拌，混合均匀；
再加入合成剂，除去低沸点物质，降温至常温，得到耐水低气味的水性底胶。
在本发明中，所述水性聚氨酯树脂乳液按照以下方法制得：
将多元醇升温至105～115℃，脱水，降温至55～65℃，加入有机多异氰酸酯、催化剂，升温至75～85℃，反应；
将反应产物降温至70℃，加入扩链剂和交联剂，反应过程中加丙酮稀释，反应结束后滴定-NCO含量接近至理论值；
降温至45～45℃，加入丙酮，再加入氨水，搅拌，再加入水，再次搅拌，升温至50℃，脱溶剂，得到水性聚氨酯树脂乳液。
本发明提供了一种耐水低气味的水性底胶，以质量份数计，包括以下组分：20～45份水性聚氨酯树脂乳液、10～15份丙烯酸、1～5份蜡乳液、0.3～0.7份流平剂、0.1～0.4份合成剂、0.01～0.05份消泡剂和45～70份去离子水；所述合成剂为质量比为1:0.95～1.05的恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物。本发明采用恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物作为合成剂，与水性聚氨酯树脂乳液和丙烯酸中的羧基反应，能够提高水性底胶的耐水性。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种耐水低气味的水性底胶及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
预备实施例1
以下实施例中水性丙烯酸乳液为甲基丙烯酸；蜡乳液为聚乙烯蜡；流平剂为炔二醇；消泡剂为氨基硅烷；合成剂由噁唑啉与N-羟基丁二酰亚胺混合而成，二者的混合比例是质量比1:1；
以下实施例中用到的水性聚氨酯树脂由TDI、MDI和乙二醇混合制得；
a)将100g乙二醇加入三口烧瓶中，升温至110℃，真空脱水1小时；
b)降温至60℃，加入26.1g TDI、20g MDI、催化剂，温度稳定后升温至80℃，反应2小时；
c)降温至70℃，加入8.83g DMPA(甲羟孕酮)、0.2g TMP(磷酸三甲酯)进行扩链和交联，反应过程加丙酮稀释，反应2小时后滴定NCO(异氰酸酯基)，测试(-NCO)的质量分数接近2％；
d)降至40℃，加入丙酮降低黏度，再加入20mL质量分数25％的氨水，搅拌5分钟；
e)加入水，高速分散5分钟；
f)升温至50℃反应2h，减压脱溶剂；
g)降至室温，过滤，出料，得到水性聚氨酯树脂乳液。
实施例1：
在四口瓶中加入称量好的68份去离子水和10份水性丙烯酸乳液，在温度为60℃～80℃的低速搅拌下加入称量好的20份预备实施例1制得的水性聚氨酯树脂乳液，约在3小时滴加完；滴加完后在同样的温度下保温2h，待温度冷却至室温；反应完成后，加入1份蜡乳液、0.3份流平剂和0.01份消泡剂，常温搅拌30min，搅拌速度为100r/min，使混合均匀；在加热搅拌下加入0.1份合成剂，瓶口连接真空泵，进行抽真空操作，将低沸点小分子氨从系统中排出，温度降至常温即可出料，得到耐水低气味的水性底胶。将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置3天不发白，外观良好。
对比例1：
将上述实施例1中的合成剂替换为0.1份噁唑啉，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置1天即发白。
对比例2：
将上述实施例1中的合成剂替换为0.1份N-羟基丁二酰亚胺，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置20h即发白。
实施例2：
在四口瓶中加入称量好的51份去离子水和13份水性丙烯酸乳液，在温度为60℃～80℃的低速搅拌下加入称量好的33份预备实施例1制备的水性聚氨酯树脂乳液，约在3小时滴加完；滴加完后在同样的温度下保温2h，待温度冷却至室温；反应完成后，加入2份蜡乳液、0.5份流平剂和0.03份消泡剂，常温搅拌30min，搅拌速度为100r/min，使混合均匀；在加热搅拌下加入0.25份合成剂，瓶口连接真空泵，进行抽真空操作，将低沸点小分子氨从系统中排出，温度降至常温即可出料，得到耐水低气味的水性底胶。将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置5天不发白，外观良好。
对比例3：
将上述实施例2中的合成剂替换为0.25份噁唑啉，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置2天即发白。
对比例4：
将上述实施例2中的合成剂替换为0.25份N-羟基丁二酰亚胺，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置2天即发白。
实施例3：
在四口瓶中加入称量好的45份去离子水和15份水性丙烯酸乳液，在温度为60℃～80℃的低速搅拌下加入称量好的45份预备实施例1制备的水性聚氨酯树脂乳液，约在3小时滴加完；滴加完后在同样的温度下保温2h，待温度冷却至室温；反应完成后，加入10份蜡乳液、0.7份流平剂和0.05份消泡剂，常温搅拌30min，搅拌速度为100r/min，使混合均匀；在加热搅拌下加入0.4份合成剂，瓶口连接真空泵，进行抽真空操作，将低沸点小分子氨从系统中排出，温度降至常温即可出料，得到耐水低气味的水性底胶。将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置7天不发白，外观良好。
对比例5：
将上述实施例3中的合成剂替换为0.4份噁唑啉，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置3天即发白。
对比例6：
将上述实施例3中的合成剂替换为0.4份N-羟基丁二酰亚胺，同样条件下将底胶乳液烘干后用软水浸泡，放置3天即发白。
由以上实施例可知，本发明提供了一种耐水低气味的水性底胶，以质量份数计，包括以下组分：20～45份水性聚氨酯树脂乳液、10～15份丙烯酸、1～5份蜡乳液、0.3～0.7份流平剂、0.1～0.4份合成剂、0.01～0.05份消泡剂和45～70份去离子水；所述合成剂为质量比为1:0.95～1.05的恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物。本发明采用恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物作为合成剂，与水性聚氨酯树脂乳液和丙烯酸中的羧基反应，能够提高水性底胶的耐水性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种耐水低气味的水性底胶，以质量份数计，包括以下组分:
20～45份水性聚氨酯树脂乳液、10～15份丙烯酸、1～5份蜡乳液、0.3～0.7份流平剂、0.1～0.4份合成剂、0.01～0.05份消泡剂和45～70份去离子水；
所述合成剂为质量比为1:0.95～1.05的恶唑啉和N-羟基丁二酰亚胺的混合物。
2.根据权利要求1所述的水性底胶，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂乳液采用有机多异氰酸酯、多元醇和扩链剂作为主要原料制得；
所述有机多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；
所述多元醇选自官能度2～3、分子量为1000的聚醚多元醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种；
所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟基半酯、乙二醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性底胶，其特征在于，所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、油胺聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水性底胶，其特征在于，所述蜡乳液选自氧化聚乙烯蜡、微粉蜡和水性蜡浆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的水性底胶，其特征在于，所述流平剂选自炔二醇、有机硅类和有机聚硅氧烷聚醚类中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的水性底胶，其特征在于，所述消泡剂选自氨基硅烷和/或有机高碳醇脂肪酸酯复合物。
7.一种权利要求1～6任一项所述水性底胶的制备方法，包括以下步骤：
将去离子水、丙烯酸在60～80℃下滴加至水性聚氨酯树脂乳液中，保温，冷却至室温后加入蜡乳液、流平剂和消泡剂，室温下搅拌，混合均匀；
再加入合成剂，除去低沸点物质，降温至常温，得到耐水低气味的水性底胶。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂乳液按照以下方法制得：
将多元醇升温至105～115℃，脱水，降温至55～65℃，加入有机多异氰酸酯、催化剂，升温至75～85℃，反应；
将反应产物降温至70℃，加入扩链剂和交联剂，反应过程中加丙酮稀释，反应结束后滴定-NCO含量接近至理论值；
降温至45～45℃，加入丙酮，再加入氨水，搅拌，再加入水，再次搅拌，升温至50℃，脱溶剂，得到水性聚氨酯树脂乳液。
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