一種水性聚氨酯復合油墨及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種水性聚氨酯復合油墨及其制備方法，旨在提供一種成膜硬度較好，高溫下抗粘連性較好，具有較好耐水性、耐蒸煮、耐酸性及耐堿性的水性聚氨酯復合油墨，其主要包括：A組份：聚酯二元醇：60～80份，甲苯?2，4?二異氰酸酯：30～40份，二丁基二月桂酸錫：3～5份，2,2?二羥甲基丙酸（DMPA）：1～3份，1,4?丁二醇：0.1～1份，1,6?己二醇：0.1～1份，擴鏈劑：0.1～1份，三乙胺：5～10份，去離子水：30～50份，B組份：丙烯酸樹脂：40～50份，填充料；20～30份，顏料：4～8份，助劑：0.1～1份；去離子水：40～50份，所述的A組份的數均分子量為400～450。
【專利說明】
一種水性聚氨酯復合油墨及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及油墨領域，特別涉及一種水性聚氨酯復合油墨及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著中國經濟和文化的發展，印刷出版、包裝行業發展迅速，而國內對于印刷、包 裝用油墨，食品包裝用油墨的需求量大大增加，而目前大部分油墨均含有苯、酮、氯等元素。
[0003] 目前，公開號為101255296的中國專利公開了一種聚氨酯樹脂復合油墨及其制造 方法，包括以聚氨酯樹脂、氯醋樹脂、溶劑、顏料、分散助劑為原料，其中溶劑包括加倍、丁 酮、異丙醇，具體配方比例為:聚氨酯樹脂液(30%固含量）：25%~40%，氯醋樹脂:0~4%， 顏料:5%~25%，分散助劑0.2%~0.5%，甲苯:0~20%，丁酮:25%~35%，異丙醇:5%~ 15%〇
[0004] 這種聚氨酯樹脂復合油墨雖然提供了較好的穩定性、耐熱性，但其運用到了甲苯、 丁酮、氯醋樹脂等物質，具有一定的毒性，對人體及環境產生一定的影響。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種水性聚氨酯復合油墨，其具有無氯、無酮、無苯等有害物 質，在使用時不會對人體及環境造成危害。
[0006] 本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的： 一種水性聚氨酯復合油墨，包括如下按重量份數計的組份： A組份： 聚酯二元醇:60~80份； 甲苯-2，4-二異氰酸酯：30~40份； 二丁基二月桂酸錫:3~5份； 2,2_二羥甲基丙酸(DMPA): 1~3份； 1，4_ 丁二醇:0.1 ~1份； 1，6_己二醇：0· 1~1份； 擴鏈劑:0.1~1份； 三乙胺：5~10份； 去咼子水：30~50份； B組份： 丙烯酸樹脂:40~50份； 填充料;20~30份； 顏料:4~8份； 助劑:0.1~1份； 去尚子水:40~50份。
[0007] 作為優選:A組份： 聚酯二元醇:76份； 甲苯-2，4-二異氰酸酯:32份； 二丁基二月桂酸錫:3.5份； 2,2_二羥甲基丙酸(DMPA):1.6份； 1，4_ 丁二醇:0.5份； 1，6-己二醇：0.6份； 擴鏈劑:0.8份； 三乙胺:8份； 去離子水:42份； B組份： 丙烯酸樹脂:45份； 填充料;26份； 顏料:6份； 助劑:0.9份； 去咼子水:42份。
[0008] 如此設置，由A組份合適的配比可制成水性聚氨酯，將聚酯二元醇作為水性聚氨酯 制備的基礎原料與二元酸進行反應，加入了一定量的催化劑最后形成的水性聚氨酯，由于 制成的水性聚氨酯最終溶液呈弱堿性，因此其具有較好的水解穩定性，同時由于醇和酸的 縮聚反應是可逆的平衡反應，且由酯化和交換兩個階段組成，前一階段由多元醇和多元酸 縮聚生成低分子量聚酯，后一階段主要是低分子聚酯之間通過擴鏈劑的作用生成高分子量 的聚酯多元醇并脫去水，而聚酯多元醇其分子量大小、結構等取決于原料種類、配比及反應 條件等，通過A組分合適的配比制備出的水性聚氨酯其中異氰酸酯與羥基已經發生完全反 應，添加改性劑1，4_ 丁二醇及1，6_己二醇及擴鏈劑對于水性聚氨酯結構的調整，使得水性 聚氨酯具有較好的附著力，同時具有較好接觸角及吸水率，同時乳液粒徑大小較為合適，而 B組分添加的丙烯酸樹脂可賦予油墨較好的剝離強度、力學性能、穩定性，因此制成的水性 聚氨酯復合油墨具有成膜硬、強韌，高溫下使用不黏連，刮刀適應性較好，復溶性較好，淺網 表現優秀。
[0009] 進一步設置:所述擴鏈劑為氫醌雙羥乙基醚、4-羥基-N-( 2-羥己基)-丁酰胺、間苯 二酚二羥丙基醚和間苯二酚二羥丙基乙基醚中的一種或幾種。
[0010]如此設置，擴鏈劑又稱為鏈增長劑，其可以與線型聚合物鏈上的官能團反應而使 得分子鏈擴展、分子量增大，對于水性聚氨酯油墨來說其具有重要的作用，水性聚氨酯油墨 本身的性能與其結構、分子量有重要的關系，因此，使用合適的擴鏈劑將聚氨酯的結構及分 子量控制在適合的范圍內，可以使得其整體具有較好的性能。
[0011] 進一步設置:所述的A組份的數均分子量為400~450。
[0012]如此設置，在該分子量范圍內的水性聚氨酯具有加好的性能。
[0013]進一步設置:所述助劑包括PH穩定劑、慢干劑及消泡劑。
[0014]如此設置，PH穩定劑主要用來控制及調節水性聚氨酯復合油墨的PH值，使其整體 穩定8.0到9.5之間，同時還可以調節油墨的粘度，并對其進行稀釋，保證其具有良好的印刷 效果，而慢干劑可以進一步抑制和減緩水性油墨干燥速度，避免其出現網紋，降低印刷故 障，而消泡劑則用于抑制和消除氣泡的產生，一般來說一旦油墨粘度過高、PH值過低時，在 使用時會產生大量的氣泡，最終影響使用效果。
[0015] -種水性聚氨酯復合油墨制備方法，其特征在于:包括如下加工工藝步驟制成： S1:將聚酯二元醇、甲苯_2,4_二異氰酸酯、二丁基二月桂酸錫按一定配比加入反應釜 中在一定的溫度下進行反應，一段時間后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)繼續反應。
[0016] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇及擴鏈劑，在一定的溫度 下進行反應直至反應結束，冷卻后加入三乙胺中和，然后加入去離子水高速剪切乳化，得到 水性聚氨酯。
[0017] S3:在上述反應基礎上將水性聚氨酯、丙烯酸樹脂、填充料、助劑按一定配比加入 分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料進行高速研磨。
[0018] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0019] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0020] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0021] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0022] 綜上所述，本發明具有以下有益效果:水溶性聚氨酯復合油墨具有成膜硬、強韌， 高溫下使用不黏連，刮刀適應性較好，復溶性較好，淺網表現優秀，同時具有較好的抗水、耐 疲勞性能，可滿足長時間印刷使用。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下結合附圖1對本發明新型作進一步詳細說明。
[0025] 實施例一： S1:將聚酯二元醇60kg、甲苯-2，4-二異氰酸酯30kg、二丁基二月桂酸錫3kg加入反應釜 中在50°C下進行反應，40分鐘后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)lkg繼續反應2小時。
[0026] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_丁二醇0. lkg、l，6_己二醇0.1kg，在65°C下進 行反應直三小時，后再添加擴鏈劑0. lkg至反應結束，冷卻后加入三乙胺5kg中和，然后加入 去離子水30kg高速剪切乳化，得到水性聚氨酯。
[0027] S3:在上述反應基礎上添加丙稀酸樹脂40kg、填充料20kg、助劑0. lkg按一定配比 加入分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料4kg進行高速研磨。
[0028] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0029] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0030] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水40kg調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0031] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0032] 實施例二： S1:將聚酯二元醇80kg、甲苯-2，4-二異氰酸酯40kg、二丁基二月桂酸錫5kg加入反應爸 中在50°C下進行反應，40分鐘后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)3kg繼續反應2小時。
[0033] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_ 丁二醇lkg、l，6-己二醇lkg，在65°C下進行反 應直三小時，后再添加擴鏈劑lkg至反應結束，冷卻后加入三乙胺10kg中和，然后加入去離 子水50kg高速剪切乳化，得到水性聚氨酯。
[0034] S3:在上述反應基礎上添加丙稀酸樹脂50kg、填充料30kg、助劑lkg按一定配比加 入分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料8kg進行高速研磨。
[0035] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0036] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0037] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水50kg調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0038] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0039] 實施例三： S1:將聚酯二元醇70kg、甲苯-2，4-二異氰酸酯35kg、二丁基二月桂酸錫4kg加入反應釜 中在50°C下進行反應，40分鐘后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)2kg繼續反應2小時。
[0040] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_ 丁二醇0.5kg、1，6_己二醇0.5kg，在65°C下進 行反應直三小時，后再添加擴鏈劑0.5kg至反應結束，冷卻后加入三乙胺7.5kg中和，然后加 入去離子水40kg高速剪切乳化，得到水性聚氨酯。
[0041 ] S3:在上述反應基礎上添加丙稀酸樹脂45kg、填充料25kg、助劑0.5kg按一定配比 加入分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料6kg進行高速研磨。
[0042] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0043] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0044] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水45kg調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0045] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0046] 實施例四： S1:將聚酯二元醇65kg、甲苯-2，4-二異氰酸酯34kg、二丁基二月桂酸錫3.9kg加入反應 釜中在50°C下進行反應，40分鐘后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)1.8kg繼續反應2小時。 [0047] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_ 丁二醇0.41^、1，6-己二醇0.61^，在65°(：下進 行反應直三小時，后再添加擴鏈劑0.7kg至反應結束，冷卻后加入三乙胺7.2kg中和，然后加 入去離子水47kg高速剪切乳化，得到水性聚氨酯。
[0048] S3:在上述反應基礎上添加丙稀酸樹脂46kg、填充料22kg、助劑0.6kg按一定配比 加入分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料4.9kg進行高速研磨。
[0049] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0050] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0051] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水44kg調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0052] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0053] 實施例五： S1:將聚酯二元醇77kg、甲苯-2，4-二異氰酸酯38kg、二丁基二月桂酸錫4.7kg加入反應 釜中在50°C下進行反應，40分鐘后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)2.6kg繼續反應2小時。 [0054] S2:在第一步的反應基礎上添加1，4-丁二醇0.8kg、1，6-己二醇0.8kg，在65 °C下進 行反應直三小時，后再添加擴鏈劑0.9kg至反應結束，冷卻后加入三乙胺9kg中和，然后加入 去離子水48kg高速剪切乳化，得到水性聚氨酯。
[0055] S3:在上述反應基礎上添加丙稀酸樹脂48kg、填充料28kg、助劑0.8kg按一定配比 加入分散研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料7kg進行高速研磨。
[0056] S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾 碎，從而達到符合油墨標準的細小顆粒。
[0057] S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質。
[0058] S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水48kg調節其粘稠性，從而達到所需的要求。
[0059] S7:將調節好粘稠度的油墨進行包裝，完成制備。
[0060] 對比例： S1:預分散，將氯醋樹脂液2kg、聚氨酯樹脂液30kg、溶劑3kg和分散助劑0.3kg分別加入 到預混合分散缸中，開動高速分散機將其攪拌均勻，然后在攪拌過程中逐漸加入配方量的 顏料6kg，加料完畢后提高分散機的轉速，高速分散以對顏料進行充分的潤濕，制得待研磨 的預分散色漿； S2:研磨分散，將預分散色漿通過研磨設備進行細分散，用外力分離顏料的聚集體使之 成為符合油墨工藝要求的細小粒子，從而得到顏料色漿； S3:調配，將余下的聚氨酯樹脂液lkg、氯醋樹脂液5kg和溶劑lkg加入到顏料色漿中，開 動高速分散機攪拌以充分分散混合均勻，然后再對油墨的粘度、色相作調整，從而達到預定 的質量要求，制成成品油墨。
[0061] 將上述實施例一至實施例五和對比例所得到的水性聚氨酯復合油墨分別在室溫 下，將上述油墨所制成的試件放在吸有水的濾紙之間24小時，觀察油墨層的陰影及濾紙的 顏色來測定耐水性。
[0062] 在室溫條件下，將試件放在3 %氯化氫溶液和4%醋酸溶液中30分鐘，觀察油墨層 的陰影及濾紙顏色用于測試耐酸性。
[0063] 在室溫條件下，將試件放在2%氫氧化鈉溶液中30分鐘，觀察油墨層的陰影及濾紙 顏色用于測試耐堿性。
[0064] 將試件放置在98°C水中下耐受60分鐘，觀察油墨層的陰影及濾紙顏色用于測耐熱 性。
[0065] 在高溫條件下，通過粘度計對試件粘度進行測定以測試其抗粘性。
[0066] 在室溫條件下，通過成膜硬度計對試件硬度進行測定以測試其成膜硬度，結果如 下表：
從上表可以得出，實施例一至實施例五的水性聚氨酯復合油墨具有較好的性能，有較 好的耐熱性、耐溶劑性、耐蒸煮性及抗粘性，同時制作試件時成膜硬度較好。
[0067]上述的實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人 員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本 發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。
【主權項】
1. 一種水性聚氨酯復合油墨，其特征是:包括如下按重量份數計的組份： A組份： 聚酯二元醇:60~80份； 甲苯-2，4-二異氰酸酯:30~40份； 二丁基二月桂酸錫:3~5份； 2,2-二羥甲基丙酸(010^):1~3份； 1，4_ 丁二醇:0.1 ~1份； 1.6- 己二醇：0· 1~1份； 擴鏈劑:0.1~1份； 三乙胺：5~10份； 去咼子水：30~50份； B組份： 丙烯酸樹脂:40~50份； 填充料;20~30份； 顏料:4~8份； 助劑:0.1~1份； 去尚子水:40~50份。2. 根據權利要求1所述的一種水性聚氨酯復合油墨，其特征在于:包括如下按重量份數 計的組份： A組份： 聚酯二元醇:76份； 甲苯-2，4-二異氰酸酯:32份； 二丁基二月桂酸錫:3.5份； 2，2_二羥甲基丙酸(DMPA): 1.6份； 1，4_ 丁二醇:0.5 份； 1.6- 己二醇：0.6份； 擴鏈劑:0.8份； 三乙胺：8份； 去離子水:42份； B組份： 丙烯酸樹脂:45份； 填充料;26份； 顏料:6份； 助劑:0.9份； 去咼子水:42份。3. 根據權利要求1或2所述的一種水性聚氨酯復合油墨，其特征在于:所述擴鏈劑為氫 醌雙羥乙基醚、4-羥基-N-(2-羥己基)-丁酰胺、間苯二酚二羥丙基醚和間苯二酚二羥丙基 乙基醚中的一種或幾種。4. 根據權利要求1或2所述的一種水性聚氨酯復合油墨，其特征在于:所述的A組份的數 均分子量為400~450。5. 根據權利要求1或2所述的一種水性聚氨酯復合油墨，其特征在于:所述助劑包括PH 穩定劑、慢干劑及消泡劑。6. -種水性聚氨酯復合油墨制備方法，其特征在于:包括如下加工工藝步驟制成： S1:將聚酯二元醇、甲苯_2,4_二異氰酸酯、二丁基二月桂酸錫按一定配比加入反應釜 中在一定的溫度下進行反應，一段時間后加入2,2_二羥甲基丙酸(DMPA)繼續反應； S2:在第一步的反應基礎上添加1，4_ 丁二醇、1，6_己二醇及擴鏈劑，在一定的溫度下進 行反應直至反應結束，冷卻后加入三乙胺中和，然后加入去離子水高速剪切乳化，得到水性 聚氨酯； S3:在上述反應基礎上將水性聚氨酯、丙烯酸樹脂、填充料、助劑按一定配比加入分散 研磨機進行分散研磨，在過程中逐漸添加顏料進行高速研磨； S4:將研磨好的漿料加入三輥研磨機內，通過三輥研磨機將漿料內較大的顆粒碾碎，從 而達到符合油墨標準的細小顆粒； S5:將上述研磨好的漿料進行過濾，過濾內部仍然存有的少數大顆粒物質； S6:將上述過濾好的漿料添加去離子水調節其粘稠性，從而達到所需的要求； S7:將調節好粘桐度的油墨進彳丁包裝，完成制備。
【文檔編號】C09D11/03GK106065225SQ201610680459
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月17日
【發明人】丁偉武
【申請人】江陰市虹達化工涂料有限公司