CN114456766A - 一种快干耐水型数码印刷水性底胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快干耐水型数码印刷水性底胶及其制备方法，水性底胶以重量份数计，包括以下原料：水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。本发明采用的水性助剂中氮丙啶与聚氨酯中羟基反应交联，硅氧烷分子中的环氧基与羧基反应交联，形成独立的网状结构，提高水性底胶的内聚力，从而改善底胶的耐水性；热活化粘合剂的加入使得水性底胶能够快速干燥。所述底胶为纯水性材料，环保无污染。
Description
技术领域
本发明数码印刷水性底胶技术领域，尤其涉及一种快干耐水型数码印刷水性底胶及其制备方法。
背景技术
近两年，数字印刷在中国印刷市场逐渐站稳脚跟，每年装机量约在40台左右。如今，人们对数码印刷的依赖越来越大，在当前文化需求旺盛的时期，数码印刷技术的市场份额逐渐增大，数码印刷有着不可估量的市场前景。
随着数码印刷的发展与成熟，对于涂层的性能要求也越来越高，涂布水性聚氨酯体系在许多油墨上面的成膜附着力也很好，且无毒无味，符合日益严格的环保法规要求。但是目前，该类涂层的快干性和耐水性能却依旧是一块短板，需要进一步的技术攻克。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快干耐水型数码印刷水性底胶及其制备方法，该水性底胶快干且耐水性优异。
本发明提供了一种快干耐水型数码印刷水性底胶，以重量份数计，包括以下原料：
水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；
所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。
优选地，所述氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的质量比为0.95～1.05:1。
优选地，所述含脂肪族环氧基团的硅氧烷选自EPM420、EPM426和EPM304中的一种或多种。
优选地，所述水性聚氨酯树脂由有机多异氰酸酯和低聚多元醇反应制得：
所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；
所述低聚多元醇为分子量为800-1000的聚乙二醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种。
优选地，所述热活化粘合剂选自丙烯酸酯胶、聚苯乙烯、聚氨酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。
优选地，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；
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。
优选地，所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂15份、热活化粘合剂1份、蜡乳液1份、水性助剂0.3份、消泡剂0.01份和软水75份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂20份、热活化粘合剂5份、蜡乳液3份、水性助剂0.4份、消泡剂0.02份和软水80份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂25份、热活化粘合剂10份、蜡乳液5份、水性助剂0.5份、消泡剂0.05份和软水85份。
本发明提供了一种上述技术方案所述快干耐水型数码印刷水性底胶的制备方法，包括以下步骤：
将水性聚氨酯树脂和软水混合，边搅拌边加入热活化粘合剂，升温至40～45℃搅拌35～45min后降温至室温，在搅拌下依次加入蜡乳液、水性助剂、消泡剂，继续搅拌，得到快干耐水型数码印刷水性底胶。
本发明提供了一种快干耐水型数码印刷水性底胶，以重量份数计，包括以下原料：水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。本发明采用的水性助剂中氮丙啶与聚氨酯中羟基反应交联，硅氧烷分子中的环氧基与羧基反应交联，形成独立的网状结构，提高水性底胶的内聚力，从而改善底胶的耐水性；热活化粘合剂的加入使得水性底胶能够快速干燥。所述底胶为纯水性材料，环保无污染。实验结果表明：实施例制备的水性底胶的乳液发白时间为36～168h。
具体实施方式
本发明提供了一种快干耐水型数码印刷水性底胶，以重量份数计，包括以下原料：
水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；
所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括水性聚氨酯树脂15～25份。在本发明中，所述水性聚氨酯树脂由有机多异氰酸酯和低聚多元醇反应制得：
所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；
所述低聚多元醇为分子量为800-1000的聚乙二醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括热活化粘合剂1～10份；所述热活化粘合剂属于热熔型粘合剂类，需要通过加热使粘合剂熔化后使用，因此热活化粘合剂有一个最低活化温度；热活化粘合剂加热后产生粘性，能够与材料更贴合，从而提高附着力。本发明中所述热活化粘合剂优选选自丙烯酸酯胶、聚苯乙烯、聚氨酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。所述热活化粘合剂的最低活化温度为45～55℃，在活化过程中，聚氨酯的软链段部分从结晶态转变为非晶态，硬链段的物理交联仍然还在，聚氨酯分子链不发生相对滑移，所以，通过加入上述种类的热活化粘合剂能够增加底胶对基材的附着力。
上述种类的热活化粘合剂提高了最低活化温度，使整个乳液能够快速干燥，在保持良好的耐水性能和干燥性能的同时，涂覆底胶的涂层其附着力和印刷性能没有受到影响，实现油墨不脱落且色彩鲜艳。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括蜡乳液1～5份；所述蜡乳液能够提高底胶对基材的光泽度和滑爽性，使得基材的表面抗粘连；还能提高底胶涂布在基材上的耐磨性和耐划伤性，起到保护基材表面的作用。所述蜡乳液优选选自氧化聚乙烯蜡、微粉蜡和水性蜡浆中的一种或多种。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括水性助剂0.3～0.5份；所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物；所述含脂肪族环氧基团的硅氧烷选自EPM420、EPM426和EPM304中的一种或多种；具体实施例中，所述水性助剂为质量比1:1的氮丙啶和EPM420的混合物。所述氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的质量比为0.95～1.05:1；具体实施例中，氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的质量比为1:1。所述水性助剂中氮丙啶与羟基反应交联，硅氧烷分子中的环氧基与羧基反应交联，使其在成膜过程中将亲水的羟基和羧基消除，降低亲水基团的含量，二者协同作用，从而改善底胶涂覆涂层的耐水性。上述水性助剂能够与聚氨酯进行反应，水性助剂的结构存在较大的张力，活性较高，与亲水基团反应形成独立的网状结构从而达到目的，提高水性底胶的内聚力，改性后的底胶耐水性能显著提高。上述水性助剂还能够提高水性底胶涂层的耐磨性。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括消泡剂0.01～0.05份；所述消泡剂优选选自氨基硅烷和/或有机高碳醇脂肪酸酯复合物。
本发明提供的快干耐水型数码印刷水性底胶的制备原料包括软水75～85份。
在本发明中，所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂15份、热活化粘合剂1份、蜡乳液1份、水性助剂0.3份、消泡剂0.01份和软水75份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂20份、热活化粘合剂5份、蜡乳液3份、水性助剂0.4份、消泡剂0.02份和软水80份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂25份、热活化粘合剂10份、蜡乳液5份、水性助剂0.5份、消泡剂0.05份和软水85份。
本发明提供的数码印刷水性底胶具有优异的耐水性能，在长时间泡水后涂层依然保持完好，且对比同等固含量的产品，其干燥效果更快。完全水性的配方几乎不会有任何残留，符合环保、易用、稳定的市场要求。本发明提供的水性底胶可以涂布在BOPP、PET、PE等薄膜基材上，具有良好的产品适应性。
本发明提供了一种上述技术方案所述快干耐水型数码印刷水性底胶的制备方法，包括以下步骤：
将水性聚氨酯树脂和软水混合，边搅拌边加入热活化粘合剂，升温至40～45℃搅拌35～45min后降温至室温，在搅拌下依次加入蜡乳液、水性助剂、消泡剂，继续搅拌，得到快干耐水型数码印刷水性底胶。
本发明采用高温非高压的生产工艺，通过对配方进行调控，简化了制备工艺，使得水性底胶易于生产且功能优良，拓宽了其应用领域。
在本发明中，所述搅拌的速率优选为80～120rpm，更优选为95～105rpm。
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快干耐水型数码印刷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。
以下实施例和对比例中采用的物料组分均为市售商品；所述水性聚氨酯树脂为质量比为TDI：PAPI＝1:1.5的混合物与分子量为800-1000g/mol的聚乙二醇以质量比为1:3.8聚合而成；所述热活化粘合剂为丙烯酸酯胶；所述蜡乳液为氧化聚乙烯蜡；所述消泡剂为有机高碳醇脂肪酸酯复合物。
实施例1
水性底胶包括以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂为15份、热活化粘合剂为1份、蜡乳液为1份、水性助剂为0.3份、消泡剂为0.01份、软水为75份；所述水性助剂为质量比1:1的氮丙啶和EPM420的混合物。
将15份的水性聚氨酯树脂和75份的软水加入有搅拌器的电热套中，开启电热套搅拌速度为100r/min，边搅拌边加入1份的热活化粘合剂，将温度升温控制在40-45℃，持续搅拌40min后将温度降至常温，在搅拌下依次加入1份的蜡乳液、0.3份的水性助剂、0.01份的消泡剂，继续搅拌20min后过滤，制得快干耐水型水性底胶。
取1.5g的水性底胶乳液在表面皿上置于100℃烘箱中，1h后乳液的失水率达到89.38％；取适量底胶乳液于玻璃皿中完全烘干后用软水浸泡，36h不发白。附着力达到标准GB/T5210-1985的2级，4磅压力下，来回摩擦300次表面不刮花。
对比例1-1
在实施例1基础上，将0.3份水性助剂替换为0.3份氮丙啶。附着力达到标准GB/T5210-1985的2级，4磅压力下，来回摩擦100次表面不刮花。
对比例1-2
在实施例1基础上，将0.3份水性助剂替换为0.3份EPM420。附着力达到标准GB/T5210-1985的2级，4磅压力下，来回摩擦100次表面不刮花。
实施例2：
水性底胶包括以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂为20份、热活化粘合剂为5份、蜡乳液为3份、水性助剂为0.4份、消泡剂为0.02份、软水为80份；所述水性助剂为质量比1:1的氮丙啶和EPM420的混合物。
将20份的水性聚氨酯树脂和80份的软水加入有搅拌器的电热套中，开启电热套搅拌速度为100R/min，边搅拌边加入5份的热活化粘合剂，将温度升温控制在40-45℃，持续搅拌40min后将温度降至常温，在搅拌下依次加入3份的蜡乳液、0.4份的水性助剂、0.02份的消泡剂，继续搅拌20min后过滤，制得快干耐水型水性底胶。
取1.5g的水性底胶乳液在表面皿上置于100℃烘箱中，1h后乳液的失水率达到93.53％；取适量底胶乳液于玻璃皿中完全烘干后用软水浸泡，78h不发白。附着力达到标准GB/T5210-1985的1级，4磅压力下，来回摩擦300次表面不刮花。
对比例2-1
在实施例1基础上，将0.4份水性助剂替换为0.4份氮丙啶。附着力达到标准GB/T5210-1985的1级，4磅压力下，来回摩擦200次表面不刮花。
对比例2-2
在实施例1基础上，将0.4份水性助剂替换为0.4份硅氧烷。附着力达到标准GB/T5210-1985的1级，4磅压力下，来回摩擦200次表面不刮花。
实施例3：
水性底胶包括以下重量份的组分组成：水性聚氨酯树脂为25份、热活化粘合剂为10份、蜡乳液为5份、水性助剂为0.5份、消泡剂为0.05份、软水为85份；所述水性助剂为质量比1:1的氮丙啶和EPM420的混合物。
将25份的水性聚氨酯树脂和80份的软水加入有搅拌器的电热套中，开启电热套搅拌速度为100r/min，边搅拌边加入10份的热活化粘合剂，将温度升温控制在40-45℃，持续搅拌40min后将温度降至常温，在搅拌下依次加入5份的蜡乳液、0.5份的水性助剂、0.05份的消泡剂，继续搅拌20min后过滤，制得快干耐水型水性底胶。
取1.5g的水性底胶乳液在表面皿上置于100℃烘箱中，1h后乳液的失水率达到96.26％；取适量底胶乳液于玻璃皿中完全烘干后用软水浸泡，一周不发白。附着力达到标准GB/T5210-1985的0级，4磅压力下，来回摩擦350次表面不刮花。
对比例3-1
在实施例3基础上，将0.5份水性助剂替换为0.5份氮丙啶。附着力达到标准GB/T5210-1985的0级，4磅压力下，来回摩擦300次表面不刮花。
对比例3-2
在实施例3基础上，将0.5份水性助剂替换为0.5份硅氧烷。附着力达到标准GB/T5210-1985的0级，4磅压力下，来回摩擦300次表面不刮花。
本发明取同样量的实施例1～3和对比例1-1～3-2制备的水性底胶于同规格的玻璃皿中，在同一烘箱中完全烘干后用软水浸泡，观测外观发白现象并记录时间，结果见表1：
表1实施例和对比例的耐水性测试结果
| 发白时间/h | |
| 实施例1 | 36 |
| 对比例1-1 | 12 |
| 对比例1-2 | 18 |
| 实施例2 | 78 |
| 对比例2-1 | 24 |
| 对比例2-2 | 26 |
| 实施例3 | 168 |
| 对比例3-1 | 36 |
| 对比例3-2 | 48 |
由以上实施例可知，本发明提供了一种快干耐水型数码印刷水性底胶，以重量份数计，包括以下原料：水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。本发明采用的水性助剂中氮丙啶与聚氨酯中羟基反应交联，硅氧烷分子中的环氧基与羧基反应交联，形成独立的网状结构，提高水性底胶的内聚力，从而改善底胶的耐水性；热活化粘合剂的加入使得水性底胶能够快速干燥。所述底胶为纯水性材料，环保无污染。实验结果表明：实施例制备的水性底胶的乳液发白时间为36～168h。
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)
1.一种快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：
水性聚氨酯树脂15～25份，热活化粘合剂1～10份、蜡乳液1～5份、水性助剂0.3～0.5份、消泡剂0.01～0.05份和软水75～85份；
所述水性助剂为氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的混合物。
2.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，所述氮丙啶和含脂肪族环氧基团的硅氧烷的质量比为0.95～1.05:1。
3.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，所述含脂肪族环氧基团的硅氧烷选自EPM420、EPM426和EPM304中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂由有机多异氰酸酯和低聚多元醇反应制得：
所述有机多异氰酸酯选自TDI、MDI和PAPI中的一种或多种；
所述低聚多元醇为分子量为800-1000的聚乙二醇、乙二醇、己二醇和甘油中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，所述热活化粘合剂选自丙烯酸酯胶、聚苯乙烯、聚氨酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，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；
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.根据权利要求1所述的快干耐水型数码印刷水性底胶，其特征在于，所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂15份、热活化粘合剂1份、蜡乳液1份、水性助剂0.3份、消泡剂0.01份和软水75份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂20份、热活化粘合剂5份、蜡乳液3份、水性助剂0.4份、消泡剂0.02份和软水80份；
或所述水性底胶包括水性聚氨酯树脂25份、热活化粘合剂10份、蜡乳液5份、水性助剂0.5份、消泡剂0.05份和软水85份。
8.一种权利要求1～7任一项所述快干耐水型数码印刷水性底胶的制备方法，包括以下步骤：
将水性聚氨酯树脂和软水混合，边搅拌边加入热活化粘合剂，升温至40～45℃搅拌35～45min后降温至室温，在搅拌下依次加入蜡乳液、水性助剂、消泡剂，继续搅拌，得到快干耐水型数码印刷水性底胶。
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