CN115947923A - 一种水性聚氨酯树脂及包含其的数码烫画墨水 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性聚氨酯树脂及包含其的数码烫画墨水，该水性聚氨酯树脂按照重量份数计包括以下原料：聚酯多元醇120份、异氰酸酯55～75份、2,2‑二羟甲基丙酸5～6.5份、醇类扩链剂1.5～4.5份、催化剂0.001～0.05份、丙酮80～120份、中和剂4～5份、去离子水390～480份、胺类扩链剂3.5～8份。该数码烫画墨水包括所述水性聚氨酯树脂、水性有机硅改性聚氨酯分散体、氧化淀粉、颜料色浆、表面活性剂、水溶性有机溶剂和水。该墨水具有良好的流畅性和稳定性；并且在用于涤棉混纺织物的烫印时，能够使烫画图案具有良好的附着力和耐水洗性能。

Description

一种水性聚氨酯树脂及包含其的数码烫画墨水

技术领域

本发明涉及印花墨水技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯树脂及包含其的数码烫画墨水。

背景技术

与传统的烫画、丝网印刷相比，数码烫画作为一种新兴工艺，在传统烫画上进行了升级改造，不仅能做到印花颜色鲜亮，还能支持单样定制，高效生产。特别在个性化T恤、文化衫上，数码烫画有着无法比拟的优势：1、色彩丰富，颜色鲜亮，尤其在深色服装上，表现力极佳；2、精细度高，在1mm以上的线条和镂空图案完全无压力；3、快捷方便，单件定制，采用高温压烫，即打即干，无须制版，丝网印和柯式烫画都有起订量，数码烫画则可以做到柔性化生产。

数码烫画墨水是用于数码烫画的特种墨水，印制过程中需要先在转印膜上使用数码烫画墨水打印出印花图案，再将转印膜上的印花图案压烫转印到承印织物上。然而，现有技术中的不少数码烫画墨水存在流畅性不足、稳定性差的缺点；并且在应用于涤棉混纺织物时，由于其在棉材料上的附着力较差，导致烫画图案的附着力及耐水洗性能有所不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯树脂及包含其的数码烫画墨水，该墨水具有良好的流畅性和稳定性，并且在用于涤棉混纺织物的烫印时，能够使烫画图案具有良好的附着力和耐水洗性能。

为此，本发明的第一方面提供一种水性聚氨酯树脂，按照重量份数计包括以下原料：聚酯多元醇120份、异氰酸酯55～75份、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)5～6.5份、醇类扩链剂1.5～4.5份、催化剂0.001～0.05份、丙酮80～120份、中和剂4～5份、去离子水390～480份、胺类扩链剂3.5～8份。

进一步，所述聚酯多元醇包括下组中的一种或两种以上的组合：聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇1,6-己二醇酯二醇。

进一步，所述聚酯多元醇的平均分子量为1000～2000。

进一步，所述异氰酸酯包括下组中的一种或两种以上的组合：二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

进一步，所述醇类扩链剂包括下组中的一种或两种的组合：1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、1,3丙二醇。

进一步，所述催化剂包括下组中的一种或两种的组合：有机锌催化剂、有机铋催化剂。

进一步，所述中和剂为三乙胺。

进一步，所述水性聚氨酯树脂的制备方法包括：

按照重量份数称取各原料；使聚酯多元醇和异氰酸酯在85～90℃下反应2～3h；再加入所述醇类扩链剂反应0.5～1h；再加入丙酮、2,2-二羟甲基丙酸和催化剂，并在65～70℃下反应2～4h；然后加入中和剂并搅拌，在搅拌条件下依次加入去离子水和胺类扩链剂，反应0.5～2h；然后真空脱出丙酮即制备得到所述水性聚氨酯树脂。

进一步，步骤S1之前，还包括以下步骤：对所述聚酯多元醇进行脱水处理。

本发明的第二方面，提供一种数码烫画墨水，其按质量百分比包括：本发明第一方面所述的水性聚氨酯树脂15％～20％、水性有机硅改性聚氨酯分散体5％～10％、氧化淀粉2％～5％、颜料色浆20％～40％、表面活性剂1％～3％、水溶性有机溶剂10％～20％，余量为水。

在一些实施方式中，所述数码烫画墨水按质量百分比包括：本发明第一方面所述的水性聚氨酯树脂15％、水性有机硅改性聚氨酯分散体8％、氧化淀粉3％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2％、水溶性有机溶剂20％，余量为去离子水。

在一些实施方式中，所述数码烫画墨水按质量百分比包括：本发明第一方面所述的水性聚氨酯树脂20％、水性有机硅改性聚氨酯分散体5％、氧化淀粉2％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2.5％、水溶性有机溶剂15％，余量为去离子水。

在一些实施方式中，所述数码烫画墨水按质量百分比包括：本发明第一方面所述的水性聚氨酯树脂18％、水性有机硅改性聚氨酯分散体7％、氧化淀粉5％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂3％、水溶性有机溶剂10％，余量为去离子水。

进一步，所述水溶性有机溶剂包括下组中的一种或两种以上的组合：二甘醇、丙二醇和丙三醇。

进一步，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

进一步，所述颜料色浆为有机颜料色浆。

本发明的第三方面，提供本发明第二方面所述的数码烫画墨水在数码烫画中的应用，其中，所述数码烫画的承印物为涤纶织物或涤棉混纺织物。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明提供的数码烫画墨水包含本发明提供的水性聚氨酯树脂、以及水性有机硅改性聚氨酯分散体和氧化淀粉，通过在墨水中同时应用特定配比的水性有机硅改性聚氨酯分散体和氧化淀粉，可以协调墨水在PET材料和涤棉混纺织物等不同介质之间转印的作用力，从而可以获得清晰的打图案效果，并且能够提高烫画图案的附着力及耐水洗性能。

(2)本发明提供的数码烫画墨水具有良好的流畅性和稳定性，具有良好的实用性。

(3)本发明提供的数码烫画墨水尤其适用于涤纶织物、涤棉混纺织物。

具体实施方式

下面将更详细地描述本公开的示例性实施方式。应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

当前，数码烫画墨水主要存在流畅性较差、稳定性不足的问题；此外，数码烫画主要用于涤纶等合成纤维的织物，当承印物为涤棉混纺织物时，烫画图案的附着力及耐水洗性能有所不足。

为此，本发明提供一种数码烫画墨水，其按质量百分比包括：水性聚氨酯树脂15％～20％、水性有机硅改性聚氨酯分散体5％～8％、氧化淀粉2％～5％、颜料色浆20％～40％、表面活性剂1％～3％、水溶性有机溶剂10％～20％，余量为水。

在数码烫画的过程中，需要用喷墨打印机把设计好的图案打印在PET烫画膜上，然后再转印到布料上。本发明在研究过程中发现，通过在墨水中同时应用特定配比的水性有机硅改性聚氨酯分散体和氧化淀粉，可以协调墨水在PET材料和涤棉混纺织物等不同介质之间转印的作用力，从而可以获得清晰的打图案效果，并且能够提高烫画图案的附着力及耐水洗性能。本发明提供的数码烫画墨水适用于涤纶织物、涤棉混纺织物。

在一些实施方式中，所述水性聚氨酯按照重量份数计包括以下原料：聚酯多元醇120份、异氰酸酯55～75份、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)5～6.5份、醇类扩链剂1.5～4.5份、催化剂0.001～0.05份、丙酮80～120份、中和剂4～5份、去离子水390～480份、胺类扩链剂3.5～8份。

在一些实施方式中，所述聚酯多元醇包括下组中的一种或两种以上的组合：聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇1,6-己二醇酯二醇。

在一些实施方式中，所述聚酯多元醇的平均分子量为1000～2000；例如可以为约1000、1200、1500、1800、2000等。

在一些实施方式中，所述异氰酸酯包括下组中的一种或两种以上的组合：二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

在一些实施方式中，所述醇类扩链剂包括下组中的一种或两种以上的组合：1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、1,3-丙二醇。

在一些实施方式中，所述催化剂包括下组中的一种或两种的组合：有机锌催化剂、有机铋催化剂。

在一些实施方式中，所述中和剂为三乙胺。

在一些实施方式中，所述水性聚氨酯树脂的制备方法包括：

按照重量份数称取各原料；使聚酯多元醇和异氰酸酯在85～90℃下反应2～3h；再加入所述醇类扩链剂反应0.5～1h；再加入丙酮、2,2-二羟甲基丙酸和催化剂，并在65～70℃下反应2～4h；然后加入中和剂并搅拌，在搅拌条件下依次加入去离子水和胺类扩链剂，反应0.5～3h；然后真空脱出丙酮即制备得到所述水性聚氨酯树脂。

在一些实施方式中，步骤S1之前，还包括以下步骤：对所述聚酯多元醇进行脱水处理。

以下具体实施方式中未明确指出的，均采用本领域常规实验步骤和可商购获得的试剂。其中，水性有机硅改性聚氨酯分散体，型号为SIPU-8730，生产商为广州亨缌克；氧化淀粉，型号：3262，生产商为佛山市国农淀粉有限公司；颜料色浆，型号：DTFINK，生产商为广州鑫飞扬数码科技有限公司；非离子表面活性剂，型号Surfynol-465，生产商为美国气体化工。如未另外指出，以下具体实施方式中的份数均表示重量份，百分比均为质量百分比。

实施例1

将120份聚己二酸丁二醇酯二醇(Mn＝1000)在105℃、0.09MPa条件下抽真空除水1h；然后加入70.9份二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌并保持86℃反应2h；然后加入1.8份的丁二醇保持86℃反应0.5h；再加入100份丙酮、5.4份2,2-二羟甲基丙酸和0.05份有机铋催化剂，保持温度65℃反应3.5h，制备得到预聚物。将预聚物降温至45℃，加入4份三乙胺中和剂进行中和，在分散机转速1100r/min条件下，加入448份去离子水进行乳化，得到乳液。将3.9份的乙二胺加入32份水中搅拌均匀得到乙二胺水溶液；将乙二胺水溶液加入乳液中，继续保持搅拌40min；然后在54℃、0.09MPa真空条件下保持搅拌2h，脱除溶剂丙酮，即可得到数码烫画墨水用水性聚氨酯树脂。

实施例2

将60份聚己二酸丁二醇酯二醇(Mn＝1000)和60份聚己内酯二醇(Mn＝1000)在110℃、0.09MPa条件下抽真空除水1h；然后加入70.9份二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌并保持86℃反应2h；加入1.8份的丁二醇保持86℃反应0.5h；再加入100份丙酮、5.4份2,2-二羟甲基丙酸和0.05份有机铋催化剂，保持温度65℃反应3.5h，制备得到预聚物。将预聚物降温至45℃，加入4份三乙胺中和剂中和，在分散机转速1100r/min条件下加入448份去离子水进行乳化，得到乳液。将3.9份的乙二胺加入32份水中搅拌均匀，得到乙二胺水溶液；将乙二胺水溶液加入乳液中，继续保持搅拌40min；然后在54℃、0.09MPa真空条件下保持搅拌2h，脱除溶剂丙酮，即可得到数码烫画墨水用水性聚氨酯树脂。

实施例3

将60份聚己二酸新戊二醇酯二醇(Mn＝1000)和60份聚己内酯二醇(Mn＝1000)在110℃、0.09MPa条件下抽真空除水1h；然后加入60.5份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌并保持86℃反应2h；然后加入2.36份的己二醇保持86℃反应0.5h；再加入100份丙酮、5.4份2,2-二羟甲基丙酸和0.05份有机铋催化剂，保持温度70℃反应3.5h，制备得到预聚物。将预聚物降温至45℃，加入4份三乙胺中和剂中和，在分散机转速1100r/min条件下加入426份去离子水进行乳化，得到乳液。将3.9份的乙二胺加入32份水中搅拌均匀，得到乙二胺水溶液；将乙二胺水溶液加入乳液中，继续保持搅拌40min；然后在54℃、0.09MPa真空条件下保持搅拌2h，脱除溶剂丙酮，即可得到数码烫画墨水用水性聚氨酯树脂。

实施例4

将60份聚己二酸新戊二醇酯二醇(Mn＝2000)和60份聚碳酸酯二醇(Mn＝1000)在105℃、0.09MPa条件下抽真空除水1h；然后加入28.4份二环己基甲烷二异氰酸酯、36.3份异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌并保持86℃反应2h；然后加入4.5份的丁二醇保持86℃反应0.5h；再加入100份丙酮、5.4份2,2-二羟甲基丙酸和0.05份有机锌催化剂，保持温度65℃反应3.5h，制备得到预聚物。将预聚物降温至45℃，加入4份三乙胺中和剂中和，在分散机转速1100r/min条件下加入408份去离子水进行乳化，得到乳液。将7.6份的己二胺加入62份水中搅拌均匀，得到己二胺水溶液；将己二胺水溶液加入乳液中，继续保持搅拌40min；然后在54℃、0.09MPa真空条件下保持搅拌2h，脱除溶剂丙酮，即可得到数码烫画墨水用水性聚氨酯树脂。

实施例5

将60份聚己二酸己二醇酯二醇(Mn＝1000)和60份聚碳酸酯二醇(Mn＝1000)在105℃、0.09MPa条件下抽真空除水1h；然后加入27.2份六亚甲基二异氰酸酯、28.4份二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌并保持86℃反应2h；然后加入1.8份的己二醇保持86℃反应0.5h；再加入100份丙酮、6.04份2,2-二羟甲基丙酸和0.05份有机铋催化剂，保持温度70℃反应3.5h，制备得到预聚物。将预聚物降温至45℃，加入4.5份三乙胺中和剂中和，在分散机转速1100r/min条件下加入396份去离子水进行乳化，得到乳液。将7.6份的己二胺加入62份水中搅拌均匀，得到己二胺水溶液；将己二胺水溶液加入乳液中，继续保持搅拌40min；然后在54℃、0.09MPa真空条件下保持搅拌2h，脱除溶剂丙酮，即可得到数码烫画墨水用水性聚氨酯树脂。

实施例6

按照以下配方配制数码烫画墨水：实施例1制备得到的水性聚氨酯树脂15％、水性有机硅改性聚氨酯分散体8％、氧化淀粉3％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2％、丙二醇20％，余量为去离子水。制备方法为：在搅拌条件下在去离子水中依次加入颜料色浆、丙二醇和其他组分，搅拌混合均匀后，经0.45μm微孔滤膜过滤得到数码烫画墨水。

实施例7

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂20％、水性有机硅改性聚氨酯分散体5％、氧化淀粉2％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2.5％、丙二醇15％，余量为去离子水。

实施例8

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂18％、水性有机硅改性聚氨酯分散体7％、氧化淀粉5％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂3％、丙二醇10％，余量为去离子水。

对比例1

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂25％、氧化淀粉5％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂3％、丙二醇10％，余量为去离子水。

对比例2

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂18％、水性有机硅改性聚氨酯分散体7％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂3％、丙二醇10％，余量为去离子水。

对比例3

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：水性有机硅改性聚氨酯分散体25％、氧化淀粉5％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂3％、丙二醇10％，余量为去离子水。

对比例4

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂10％、水性有机硅改性聚氨酯分散体15％、氧化淀粉5％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2％、丙二醇15％，余量为去离子水。

对比例5

除了以下参数以外，与实施例6相同地操作，制备得到数码烫画墨水。

数码烫画墨水的配方为：实施例2制备得到的水性聚氨酯树脂15％、水性有机硅改性聚氨酯分散体8％、氧化淀粉10％、颜料色浆25％、非离子表面活性剂2％、丙二醇20％，余量为去离子水。

实验例

对实施例6～8和对比例1～5制备得到的数码烫画墨水分别进行以下测试。

(1)流畅性测试。将数码烫画墨水装入打印机中，做好打印前喷头清洗工作，保证打印无断针断线，按照相同的常规打印条件，在PET转印膜上进行持续打印色块，打印长度5米，打印完成打印测试条，观察是否有断针、断线情况。

(2)待机测试。在数码烫画墨水完成测试(1)中的持续打印任务之后，进行喷头清洁，待机3小时。然后进行相同的常规打印任务，观察是否有断针、断线情况。

(3)稳定性测试。将数码烫画墨水装于密封的老化测试瓶中，在60℃恒温烘箱中烘烤14天。然后将老化后的墨水装入打印机做流畅性测试，检查是否有断针、断线情况。

(4)色牢度测试。用烫画机将测试(2)打印得到的烫画样板烫印于涤棉混纺织物(涤纶与棉混纺比50/50)，220℃，20s；将烫印后的涤棉混纺织物作为测试样品，参照GB/T3920-2008测定摩擦色牢度，参照GB/T 5713-2013测定耐水洗色牢度。

上述测试结果如表1所示。

表1

根据实验结果，通过应用本发明提供的数码烫画墨水，可以取得良好的流畅性和稳定性效果；并且当承印物为涤棉混纺织物时，仍然可以具有理想的耐水洗性能。当墨水中不含有水性有机硅改性聚氨酯分散体(对比例1)、不含有氧化淀粉(对比例2)时，将会使摩擦色牢度和耐水洗色牢度显著下降。而当墨水中不含有水性聚氨酯(对比例3)时，不仅使色牢度明显劣化，而且流畅度和耐久性也具有显著缺陷。此外，根据对比例4和对比例5可以知晓，水性有机硅改性聚氨酯分散体和氧化淀粉的用量也会对烫印效果产生明显影响，特别是当氧化淀粉过量时，待机时间过长时容易产生团聚物，从而使墨水的稳定性显著变差，严重影响其正常使用。

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揭露的技术范围内，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水性聚氨酯树脂，其特征在于，按照重量份数计包括以下原料：聚酯多元醇120份、异氰酸酯55～75份、2,2-二羟甲基丙酸5～6.5份、醇类扩链剂1.5～4.5份、催化剂0.001～0.05份、丙酮80～120份、中和剂4～5份、去离子水390～480份、胺类扩链剂3.5～8份。

2.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚酯多元醇包括下组中的一种或两种以上的组合：聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇1,6-己二醇酯二醇。

3.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述聚酯多元醇的平均分子量为1000～2000。

4.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述异氰酸酯包括下组中的一种或两种以上的组合：二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

5.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述醇类扩链剂包括下组中的一种或两种以上的组合：1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、一缩二乙二醇、1,3-丙二醇。

6.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述催化剂包括下组中的一种或两种的组合：有机锌催化剂、有机铋催化剂；

优选地，所述中和剂为三乙胺。

7.如权利要求1所述的水性聚氨酯树脂，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的制备方法包括：

按照重量份数称取各原料；使聚酯多元醇和异氰酸酯在85～90℃下反应2～3h；再加入所述醇类扩链剂反应0.5～1h；再加入丙酮、2,2-二羟甲基丙酸和催化剂，并在65～70℃下反应2～4h；然后加入中和剂并搅拌，在搅拌条件下依次加入去离子水和胺类扩链剂，反应0.5～2h；然后真空脱出丙酮即制备得到所述水性聚氨酯树脂；

优选地，步骤S1之前，还包括以下步骤：对所述聚酯多元醇进行脱水处理。

8.一种数码烫画墨水，其特征在于，按质量百分比包括：权利要求1～7任一项所述的水性聚氨酯树脂15％～20％、水性有机硅改性聚氨酯分散体5％～10％、氧化淀粉2％～5％、颜料色浆20％～40％、表面活性剂1％～3％、水溶性有机溶剂10％～20％，余量为水。

9.如权利要求8所述的数码烫画墨水，其特征在于，所述水溶性有机溶剂包括下组中的一种或两种以上的组合：二甘醇、丙二醇和丙三醇；

优选地，所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

10.权利要求8或9所述的数码烫画墨水在数码烫画中的应用，其中，所述数码烫画的承印物为涤纶织物或涤棉混纺织物。