一种油墨专用的水性聚氨酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种油墨专用的水性聚氨酯及其制备方法，水性聚氨酯以二异氰酸酯和聚合物多元醇作为反应物，同时加入了添加剂等物质反应制得；在二异氰酸酯上选择了异佛尔酮二异氰酸酯、4,4‑二环乙基甲烷二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯，在聚合物多元醇上选择了多元醇为聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和聚醚多元醇的混合物，其中聚醚多元醇是由三羟甲基丙烷单烯丙基醚和环氧乙烷反应制得；最终制得的水性聚氨酯，以去离子水作为溶剂，不含有任何有机溶剂，无毒环保，安全；同时稳定性高，保质期为6个月以上；还具有高粘性，附着力强，特别适合应用于油墨印刷领域。

【技术实现步骤摘要】
一种油墨专用的水性聚氨酯及其制备方法
本专利技术涉及有机高分子合成
，更具体的说是涉及一种油墨专用的水性聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
水性聚氨酯是一种以去离子水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。随着人们环保意识的增强、各国对环境污染问题的日益重视，水性聚氨酯正逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于涂料、粘合剂、皮革价格、纺织、油墨印刷等诸多领域。在油墨印刷领域中，油墨是用于印刷的重要材料，普通的胶印油墨中都含有矿物油，并且对人体有害。而水性聚氨酯油墨不含有挥发性有机溶剂，安全、无毒，被大量用于食品、药品、儿童玩具中的软包装印刷。但目前现有的油墨用水性聚氨酯存在诸多问题，如：稳定性较差，保质期短；附着牢度差；这些问题的存在大大限制了水性聚氨酯在油墨印刷中的使用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种油墨专用的水性聚氨酯及其制备方法，该水性聚氨酯具有较大的粘度和附着力，同时稳定性高，特别适合应用于油墨印刷领域为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种油墨专用的水性聚氨酯，包括下列重量份物质组成：二异氰酸酯10-30份；聚合物多元醇10-35份；小分子多元醇3-8份；去离子水40-80份；催化剂0.2-0.5份；扩链剂2-8份；添加剂1-3份；促进剂1-3份；所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯的混合物，其质量比为3:1:1；聚合物多元醇为聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和聚醚多元醇的混合物，其质量比为2:2:1；所述聚醚多元醇的结构式为所述聚醚多元醇的数均分子量为500-4000。所述聚乙二醇的数均分子量为200-2000；所述聚碳酸酯二元醇的数均分子量为400-3000。作为本专利技术的进一步改进，所述聚醚多元醇的制备方法为将三羟甲基丙烷单烯丙基醚、环氧乙烷和引发剂加入到装有溶剂的反应容器中搅拌混合，混合均匀后在温度为30-50℃下先反应2-4小时，接着升温至60-80℃继续反应10-14h，反应完毕降至常温，加入盐酸水溶液中和至pH值6.5-7.5后，纯化除杂得聚醚多元醇。其反应式为作为本专利技术的进一步改进，所述引发剂为二苯甲基钾；溶剂为四氢呋喃。二苯甲基钾能够加快反应进行，使得三羟甲基丙烷单烯丙基醚和环氧乙烷之间反应更加充分，完全。作为本专利技术的进一步改进，所述添加剂为甲基丙烯酸羟乙酯、端羟基聚异戊二烯和2,2-二苄基-3-氧代-3-苯基丙腈的混合物，其质量比为2:1:1。作为本专利技术的进一步改进，所述促进剂为2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲和羟乙基纤维素的混合物，其质量比为1:3:2。作为本专利技术的进一步改进，所述小分子多元醇为2,6-二甲基-1-辛烯-3,8二醇、三羟甲基丙烷和新戊二醇的混合物，其质量比为1:2:2。作为本专利技术的进一步改进，所述扩链剂为乙二胺基乙磺酸钠、间苯二甲酸-5-磺酸钠和2-氨基苯酚-4-磺酸的混合物，其质量比为1:1:1。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。作为本专利技术的进一步改进，一种油墨专用的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一：根据设定的重量份配备原料，将聚合物多元醇、小分子多元醇、二异氰酸酯和催化剂加入到反应容器中，于60-80℃下反应3-5小时，得到预聚体；步骤二：将扩链剂加入到反应容器中，于70-90℃下继续反应2-6小时；步骤三：将反应容器温度降低至30-50℃，然后将去离子水加入到反应容器中，搅拌10-30分钟，得到水性聚氨酯预分散液；步骤四：将添加剂和促进剂加入到水性聚氨酯预分散液中反应1-4h，制得油墨专用的水性聚氨酯。本专利技术的有益效果：通过以二异氰酸酯和聚合物多元醇作为反应物，同时加入了小分子多元醇，扩链剂，添加剂，促进剂以及催化剂这些物质反应制得；在二异氰酸酯上选择了异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯，其中异佛尔酮二异氰酸酯是一种常见的异氰酸酯原料，是脂肪族不变黄异氰酸酯，与羟基、胺等含活泼氢化合物发生反应，其为无色，从而使得最终制得的水性聚氨酯可以为无色；同时它较好的耐化学性，从而提高聚氨酯材料的化学稳定性，4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯反应活性好，利于和聚合物多元醇充分反应，提高聚氨酯的分子量，同时具有优异的耐水解性和耐化学品性能；而二甲基联苯二异氰酸酯存在联苯基团，能够提高聚氨酯的拉伸强度，易于制得高机械性能的聚氨酯；在这3种异氰酸酯的共同作用下，能够赋予了聚氨酯优良的机械性能以及优异的附着力和稳定性，保质期长，经济价值高；作为本专利技术的创造性之一，在聚合物多元醇上选择了多元醇为聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和聚醚多元醇的混合物，其中聚醚多元醇是由三羟甲基丙烷单烯丙基醚和环氧乙烷反应制得，该聚醚多元醇中除了羟基和醚键，还有碳碳双键，使得聚醚多元醇不仅能够与二异氰酸酯发生反应，同时还能与含有碳碳双键或碳碳三键的物质发生反应，从而提高了本专利技术中各物质之间的相容性，同时进一步提高了水性聚氨酯材料的分子量，从而保证水性聚氨酯材料具有较高的粘度和附着力；聚碳酸酯多元醇由于链段中含有碳酸酯键，有助于提高聚氨酯材料的拉伸强度和稳定性，而聚乙二醇不仅能够作为软段存在，还能与聚醚多元醇以及聚碳酸酯多元醇相互配合，发生协同作用，让聚合物多元醇与二异氰酸酯之间发生充分作用，反应更加完全，从而获得理想性能的聚氨酯材料；通过选择这样的异氰酸酯和聚合物多元醇，使得最终制得的聚氨酯材料具有了较大的粘度和附着力，同时稳定性较高，还具有较强的拉伸强度。作为本专利技术的另一个新创点，本专利技术的关键点之一，为了进一步提高聚氨酯材料的光学性能和机械性能，本专利技术中加入了添加剂和促进剂；添加剂选择了甲基丙烯酸羟乙酯、端羟基聚异戊二烯和2,2-二苄基-3-氧代-3-苯基丙腈，其中甲基丙烯酸羟乙酯存在羟基，碳碳双键；端羟基聚异戊二烯中存在羟基和碳碳双键，同时具有一定的分子量，2,2-二苄基-3-氧代-3-苯基丙腈中存在氰基，这些活性基团的存在，使得添加剂不仅能够与二异氰酸酯反应，同时还能与聚醚多元醇反应，从而进一步保证体系的粘度，从而使制得的水性聚氨酯具有较高的粘度，能够用于油墨印刷领域。所述促进剂为2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲和羟乙基纤维素的混合物，2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷存在硅基和环氧基团，1-[3-(三甲氧基硅基)丙基]脲存在硅基和氨基，而羟乙基纤维素存在羟基，硅基的存在有助于提高聚氨酯材料的附着力和拉伸强度，同时环氧基团的存在有助于提高各物质之间的协同性以及相容性；在这三者物质的共同作用下，不仅提高水性聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油墨专用的水性聚氨酯，其特征在于：包括下列重量份物质组成：/n二异氰酸酯10-30份；/n聚合物多元醇10-35份；/n小分子多元醇3-8份；/n去离子水40-80份；/n催化剂0.2-0.5份；/n扩链剂2-8份；/n添加剂1-3份；/n促进剂1-3份；/n所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯的混合物，其质量比为3:1:1；/n聚合物多元醇为聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和聚醚多元醇的混合物，其质量比为2:2:1；/n所述聚醚多元醇的结构式为/n

【技术特征摘要】
1.一种油墨专用的水性聚氨酯，其特征在于：包括下列重量份物质组成：
二异氰酸酯10-30份；
聚合物多元醇10-35份；
小分子多元醇3-8份；
去离子水40-80份；
催化剂0.2-0.5份；
扩链剂2-8份；
添加剂1-3份；
促进剂1-3份；
所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4,4-二环乙基甲烷二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯的混合物，其质量比为3:1:1；
聚合物多元醇为聚乙二醇、聚碳酸酯二元醇和聚醚多元醇的混合物，其质量比为2:2:1；
所述聚醚多元醇的结构式为

所述聚醚多元醇的数均分子量为500-4000。


2.根据权利要求1所述的一种油墨专用的水性聚氨酯，其特征在于：所述聚醚多元醇的制备方法为将三羟甲基丙烷单烯丙基醚、环氧乙烷和引发剂加入到装有溶剂的反应容器中搅拌混合，混合均匀后在温度为30-50℃下先反应2-4小时，接着升温至60-80℃继续反应10-14h，反应完毕降至常温，加入盐酸水溶液中和至pH值6.5-7.5后，纯化除杂得聚醚多元醇。


3.根据权利要求2所述的一种油墨专用的水性聚氨酯，其特征在于：所述引发剂为二苯甲基钾；溶剂为四氢呋喃。


4.根据权利要求1所述的一种油墨专用的水性聚氨酯，其特征在于：所述添加剂为甲基丙烯酸羟乙酯、端羟基聚异戊二烯和2,2-二苄基-3-氧代-3-苯基丙腈的混合物，其质量比为2:1:1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁国库，任宝东，翟兰兰，李新华，项延赞，章宗判，赵亚娟，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33