CN115584160B - 一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷涂油墨（IPC分类号：C09D11/102），尤其涉及一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨。按重量份计，原料至少包含：水性聚氨酯乳液45~60份，水性聚酯树脂1~4份，水性醛酮树脂2~7份，水性色浆10~20份，润湿剂0.5~1份，表面活性剂0.5~1份，消泡剂0.3~0.5份，食用酒精5~10份，黄原胶0.5~1.5份。本发明制备的快干型水性喷涂油墨作为水性油墨的连接料，对环境友好，能解决目前水性油墨抗水性不理想、光泽度差、干燥慢等性能缺点。所制备的水性油墨同时具有良好的抗水性、快干性、耐磨性；水性油墨光泽度好、附着力强，满足高档水性油墨喷涂的需求。

Description

一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨
技术领域
本发明涉及一种喷涂油墨（IPC分类号：C09D11/102），尤其涉及一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨。
背景技术
水性油墨简称水墨，由水溶性或水分散性高分子树脂连结料、颜料、水溶剂和相关助剂组成。水性油墨与溶剂型油墨的主要区别在于，溶剂型油墨以有机溶剂为溶剂，而水性油墨以水(占总质量的45％～50％)为溶剂，水性油墨由于不含挥发性有机溶剂，大大减少了有机挥发物(VOC)的排放，从而减轻了大气污染，改善了操作人员的环境，特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
专利申请CN200810018326.1制备了一种聚氨酯基水性油墨，在此发明中，采用了含氟类的表面活性剂，在制备过程中对环境产生一定的危害。此外，现有的水性油墨已成功解决了大多数原先存在的难点，如难以使用、油墨的储存、基材的局限性以及电晕处理和表面张力等问题，但是干燥时间，抗水性等问题仍需要进一步改善。
因此，本发明制备的快干型水性喷涂油墨，对环境友好，能解决目前水性油墨抗水性不理想、光泽度差、难干燥等性能缺点。所制备的水性油墨同时具有良好的抗水性、快干性、耐磨性，水性油墨光泽度好、附着力强，满足高档水性印刷的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，包括以下组分：水性聚氨酯乳液45~60份，水性聚酯树脂1~4份，水性醛酮树脂2~7份，水性色浆10~20份，润湿剂0.5~1份，表面活性剂0.5~1份，消泡剂0.3~0.5份，食用酒精5~10份，黄原胶0.5~1.5份。
优选的，所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000且羟值为 56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
优选的，所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
优选的，所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂。
优选的，所述水性醛酮树脂的软化点为110~120℃,羟值为320~330 mgKOH/g。
作为一种优选的方案，所述水性聚氨酯乳液，水性聚酯树脂，水性醛酮树脂的重量比为（53~57）：3：（4~5）。
优选的，所述润湿剂为磺基琥珀酸钠二辛脂、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4.7-二醇（DDTM）、支链醇醚、山梨糖醇的一种或几种。
进一步优选的，所述润湿剂为DDTM。
优选的，所述表面活性剂为二乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、十二碳酸酯，二丙二醇甲醚、异丙醇中的一种或几种。
进一步优选的，所述表面活性剂为十二碳酸酯。
优选的，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物，可市售，例如迪高Foamex 810。
优选的，水性聚氨酯乳液，按重量份计，至少包括以下组分：有结晶性多元醇30~40份，二异氰酸酯10~18份，催化剂0.05~0.1份，成核剂0.2~0.7份，含离子基的二醇扩链剂3~5份。
优选的，所述有结晶性多元醇为聚己内酯二元醇，聚碳酸酯二元醇，聚酯二醇，聚四氢呋喃二醇的一种或多种。
进一步优选的，所述有结晶性多元醇为聚四氢呋喃二醇。
优选的，所述二异氰酸酯为MDI(二苯甲烷二异氰酸酯)，HMDI(氢化二苯甲烷二异氰酸酯)，HDI(六亚甲基二异氰酸酯)中的一种或多种。
进一步优选的，所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的混合物。
进一步优选的，所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的重量比为3：1
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、2-乙基已基酸亚锡和甲基磺酸铋、辛酸铋、柠檬酸铋、氧化铋中的一种或几种。
进一步优选的，所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物。
进一步优选的，所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2。
优选的，所述成核剂为山梨醇类成核剂，可市售。
优选的，所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸基的二羟甲基丙酸（DMPA）。
在本发明中水性聚氨酯乳液的制备方法，包括以下步骤：（1）将多元醇加热抽真空脱水后，加入催化剂和二异氰酸酯60~90℃，600~800 r/min下搅拌反应达到设定的异氰酸根含量时。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温40~50℃，加入成核剂，蒸馏水，搅拌反应1~2 h，即得水性聚氨酯乳液。
有益效果：
1. 本发明通过限定水性聚氨酯乳液，聚酯树脂，软化点为110~120℃,羟值为320~330 mgKOH/g的醛酮树脂的重量比为（53~57）：3：（4~5），提高了油墨的固化速度，同时也提高了油墨的附着力，不返粘。
2. 本发明通过采用高结晶性的多元醇与氢化二苯甲烷二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯的协同作用，有效的提高了水性聚氨酯乳液的结晶速率和交联密度，形成结构规整的立体网状结构，有效的提高了干燥速度并改善附着力与耐化学试剂性能。
3. 本发明通过采用含羧酸基的二羟甲基丙酸的扩链剂，提高了水性油墨的乳化性能，从而提高了水性油墨的稳定性和耐候性能，即放置长达6个月无漂油，絮凝以及相分离等现象产生。
4. 本发明制备的水性油墨，同时具有良好的抗水性、快干性、耐磨性，水性油墨的光泽度好、附着力强，满足水性喷涂的需求，并且制备的涂料不含有毒溶剂，环境友好，便于批量生产，综合性能优异。
具体实施方式
实施例
实施例1
本发明的实施例1提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，原料包含：水性聚氨酯乳液53份，水性聚酯树脂3份，水性醛酮树脂4份，水性色浆15份，润湿剂1份，表面活性剂0.5份，消泡剂0.5份，食用酒精8份，黄原胶0.5份。
本实施例中的水性色浆，购买自旭化成的荧光色浆。
所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
所述重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
本实施例中所述水性聚酯树脂均购买自阿克苏诺贝尔涂料有限公司。
所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂，购买自赢创TEGO VariPlus SK。
本实施例中的表面活性剂为十二碳酸酯，购买自润泰化学有限公司。
本实施例中的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物购买自迪高Foamex 810。
本实施例中的黄原胶购买自湖南世纪华星生物工程有限公司。
在本实施例中，水性聚氨酯乳液，按重量份计，还包括以下组分：有结晶性多元醇35份，二异氰酸酯13份，催化剂0.08份，成核剂0.5份，含离子基的二醇扩链剂4份。
所述多元醇为聚四氢呋喃二乙醇；所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的重量比为3：1；所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物；所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2；所述成核剂为山梨醇类成核剂，购买自河南瑞奇特化工有限公司。所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸剂的二羟甲基丙酸（DMPA），购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
在本实施例中水性聚氨酯乳液制备的方法，包括以下步骤：（1）将经过真空脱水处经理的大分子多元醇，催化剂，二异氰酸酯，加入反应釜中，加热到80℃，700r/min下搅拌。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温45℃，加入成核剂，蒸馏水，高速搅拌反应1.5 h，即得水性聚氨酯乳液。
实施例2
本发明的实施例2提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，原料包含：水性聚氨酯乳液45份，水性聚酯树脂4份，水性醛酮树脂5份，水性色浆18份，润湿剂1份，表面活性剂0.5份，消泡剂0.5份，食用酒精5份，黄原胶0.8份。
本实施例中的水性色浆，购买自旭化成的荧光色浆。
所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
所述重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
本实施例中所述水性聚酯树脂均购买自阿克苏诺贝尔涂料有限公司。
所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂，购买自赢创TEGO VariPlus SK。
本实施例中的表面活性剂为十二碳酸酯，购买自润泰化学有限公司。
本实施例中的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物购买自迪高Foamex 810。
本实施例中的黄原胶购买自湖南世纪华星生物工程有限公司。
在本实施例中，水性聚氨酯乳液，按重量份计，还包括以下组分：有结晶性多元醇35份，二异氰酸酯13份，催化剂0.08份，成核剂0.5份，含离子基的二醇扩链剂4份。
所述多元醇为聚四氢呋喃二乙醇；所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的重量比为3：1；所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物；所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2；所述成核剂为山梨醇类成核剂，购买自河南瑞奇特化工有限公司。所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸剂的二羟甲基丙酸（DMPA），购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
在本实施例中水性聚氨酯乳液制备的方法，包括以下步骤：（1）将经过真空脱水处经理的大分子多元醇，催化剂，二异氰酸酯，加入反应釜中，加热到80℃，700r/min下搅拌。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温45℃，加入成核剂，蒸馏水，搅拌反应1.5 h，即得水性聚氨酯乳液。
实施例3
本发明的实施例3提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，原料包含：水性聚氨酯乳液50份，水性聚酯树脂4份，水性醛酮树脂6份，水性色浆10份，润湿剂1份，表面活性剂0.5份，消泡剂0.5份，食用酒精10份，黄原胶0.5份。
本实施例中的水性色浆，购买自旭化成的荧光色浆。
所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000，羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
所述重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
本实施例中所述水性聚酯树脂均购买自阿克苏诺贝尔涂料有限公司。
所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂，购买自赢创TEGO VariPlus SK。
本实施例中的表面活性剂为十二碳酸酯，购买自润泰化学有限公司。
本实施例中的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物购买自迪高Foamex 810。
本实施例中的黄原胶购买自湖南世纪华星生物工程有限公司。
在本实施例中，水性聚氨酯乳液，按重量份计，还包括以下组分：高结晶性多元醇35份，二异氰酸酯13份，催化剂0.08份，成核剂0.5份，含离子基的二醇扩链剂4份。
所述多元醇为聚四氢呋喃二乙醇；所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的重量比为3：1；所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物；所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2；所述成核剂为山梨醇类成核剂，购买自河南瑞奇特化工有限公司。所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸剂的二羟甲基丙酸（DMPA），购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
在本实施例中水性聚氨酯乳液制备的方法，包括以下步骤：（1）将经过真空脱水处经理的大分子多元醇，催化剂，二异氰酸酯，加入反应釜中，加热到80℃，700r/min下搅拌。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温45℃，加入成核剂，蒸馏水，搅拌反应1.5 h，即得水性聚氨酯乳液。
对比例1
本发明的对比例1提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，原料包含：水性聚氨酯乳液50份，水性聚酯树脂4份，水性色浆10份，润湿剂1份，表面活性剂0.5份，消泡剂0.5份，食用酒精10份，黄原胶0.5份。
本对比例中的水性色浆，购买自旭化成的荧光色浆。
所述水性聚酯树脂为聚酯树脂为重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
所述重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
本对比例中所述水性聚酯树脂均购买自阿克苏诺贝尔涂料有限公司。
本对比例中的表面活性剂为十二碳酸酯，购买自润泰化学有限公司。
本对比例中的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物购买自迪高Foamex 810。
本对比例中的黄原胶购买自湖南世纪华星生物工程有限公司。
在本对比例中，水性聚氨酯乳液，按重量份计，包括以下组分：高结晶性多元醇35份，二异氰酸酯13份，催化剂0.08份，成核剂0.5份，含离子基的二醇扩链剂4份。
所述多元醇为聚四氢呋喃二乙醇；所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的重量比为3：1；所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物；所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2；所述成核剂为山梨醇类成核剂，购买自河南瑞奇特化工有限公司。所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸剂的二羟甲基丙酸（DMPA），购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
在本对比例中水性聚氨酯乳液制备的方法，包括以下步骤：（1）将经过真空脱水处经理的大分子多元醇，催化剂，二异氰酸酯，加入反应釜中，加热到80℃，700r/min下搅拌。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温45℃，加入成核剂，蒸馏水，搅拌反应1.5 h，即得水性聚氨酯乳液。
对比例2
本发明的对比例2提供了一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，按重量份计，原料包含：水性聚氨酯乳液50份，水性聚酯树脂4份，水性醛酮树脂6份，水性色浆10份，润湿剂1份，表面活性剂0.5份，消泡剂0.5份，食用酒精10份，黄原胶0.5份。
本对比例中的水性色浆，购买自旭化成的荧光色浆。
所述水性聚酯树脂为重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂、重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的混合物。
所述重均分子量为2000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂，重均分子量为3000且羟值为56mgKOH/g的聚酯树脂的重量比为1：1。
本对比例中所述聚酯树脂均购买自阿克苏诺贝尔涂料有限公司。
所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂，购买自赢创TEGO VariPlus SK。
本对比例中的表面活性剂为十二碳酸酯，购买自润泰化学有限公司。
本对比例中的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物购买自迪高Foamex 810。
本对比例中的黄原胶购买自湖南世纪华星生物工程有限公司。
在本对比例中，水性聚氨酯乳液，按重量份计，还包括以下组分：高结晶性多元醇35份，二异氰酸酯13份，催化剂0.08份，成核剂0.5份，含离子基的二醇扩链剂4份。
所述多元醇为聚四氢呋喃二乙醇；所述二异氰酸酯为MDI；所述催化剂为二醋酸二丁基锡，氧化铋的混合物；所述二醋酸二丁基锡，氧化铋的重量比为1：2；所述成核剂为山梨醇类成核剂，购买自河南瑞奇特化工有限公司。所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸剂的二羟甲基丙酸（DMPA），购买自西安瑞禧生物科技有限公司。
在本对比例中水性聚氨酯乳液制备的方法，包括以下步骤：（1）将经过真空脱水处经理的大分子多元醇，催化剂，二异氰酸酯，加入反应釜中，加热到80℃，700r/min下搅拌。（2）将亲水性扩链剂加入步骤1中的反应釜中，加热反应。（3）降温45℃，加入成核剂，蒸馏水，搅拌反应1.5 h，即得水性聚氨酯乳液。
性能测试：
将实施例1~3和对比例1~2所得到的水性油墨喷涂于直径为20cm橡胶球上，60℃烘干，得到带有水性油墨的橡胶球。
（1）快干性：将喷涂有水性油墨的橡胶球置于60℃，10秒之后，目测是否成型。
（2）附着力：将喷涂有水性油墨的橡胶球置于恒温恒湿环境中平衡30min后，置于平整的操作台上，将810胶带按照金属长度方向贴合于试样的涂层表面，贴合规格不小于20mm×50mm，轻压胶带排出贴合时产生的气泡，保证胶带贴合完整。静置1min后，从胶带的一端快速剥离，至胶带完全剥离后，观察胶带上涂层的脱落情况。无涂层脱落或涂层脱落面积不超过10mm2 时，判定涂层附着力优异，为1级；涂层脱落面积为10～20mm2 时，判定涂层附着力好，为2级；涂层脱落面积大于20mm2时，判定涂层附着力差，为3级。
（3）返粘测试：将喷涂有水性油墨的橡胶球置于60℃下放置3天，往橡胶球表面放置500g砝码，观察是否有返粘现象。
（4）耐候性：采用氙灯人工耐候测试机，在辐照度(340nm)为0.51w/m2；相对湿度为50％；黑标温度为65℃的条件下试验200h，观察是否变色、粉化、裂纹、气泡脱落等老化现象。若无上述现象则合格，有上述现象则为不合格。
性能测试数据：
表1是实施例1~3和对比例1~3所制备喷涂有水性油墨的橡胶球的性能测试结果。
表1

Claims (7)

1.一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，按重量份计，原料至少包含：水性聚氨酯乳液45~60份，水性聚酯树脂1~4份，水性醛酮树脂2~7份，水性色浆10~20份，润湿剂0.5~1份，表面活性剂0.5~1份，消泡剂0.3~0.5份，食用酒精5~10份，黄原胶0.5~1.5份；
所述水性聚氨酯乳液，水性聚酯树脂，水性醛酮树脂的重量比为（53~57）：3：（4~5）；
所述水性醛酮树脂的软化点为110～120℃ ,羟值为320～330mgKOH/g；
所述水性聚氨酯乳液，按重量份计，包括以下组分：有结晶性多元醇30~40份，二异氰酸酯10~18份，催化剂0.05~0.1份，成核剂0.2~0.7份，含离子基的二醇扩链剂3~5份；
所述二异氰酸酯为HMDI，HDI的混合物，所述HMDI，HDI的重量比为3：1。
2.根据权利要求1所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述水性醛酮树脂为苯乙酮甲醛合成聚酮树脂。
3.根据权利要求2所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述润湿剂为磺基琥珀酸钠二辛脂、DDTM、支链醇醚、山梨糖醇的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述有结晶性多元醇为聚己内酯二元醇，聚碳酸酯二元醇，聚酯二醇，聚四氢呋喃二乙醇的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述含离子基的二醇扩链剂为含羧酸基或磺酸基的二羟甲基丙酸。
6.根据权利要求1所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述润湿剂为磺基琥珀酸钠二辛脂、2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4.7-二醇、支链醇醚、山梨糖醇的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的快干型水性喷涂油墨，其特征在于，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
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