[发明专利]一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法，该油墨连接料的主要组成成分是经过硅烷偶联剂改性处理的细菌纤维素与水性聚氨酯预聚体，其中细菌纤维素的长度为200~500nm，直径为60~100nm；本发明一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法采取如下步骤：包括硅烷偶联剂的水解、细菌纤维素的改性、水性聚氨酯预聚体的合成、水性聚氨酯乳液的合成以及耐水型水性聚氨酯油墨连接料的制备等五个阶段；本发明一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料的24h吸水率小于8.0%；本发明一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法简单，符合可持续发展的环境保护要求。

技术领域

本发明属于有机高分子材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种以细菌纤维素与聚氨酯分子链的交联结构为主体的耐水型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。

背景技术

水性油墨的性能直接受连接料的影响，早期的水性油墨连接料主要是由松香和马来酸改性的树脂，其性能较差。后来，人们开始将丙烯酸酯单体和苯乙烯的共聚物应用到水性油墨中，虽然可在光泽度、耐候性等方面有较突出的表现，但是其耐水性的改善效果依然不明显。

目前，关于水性油墨耐水性的研究主要集中于提高油墨涂膜的交联度，常见手段包括内交联、外交联和内外双重交联，引入交联结构的化合物可以是二异氰酸酯的三聚体、三羟甲基丙烷等[王海侨，张琳，何立凡，李效玉. 硅烷偶联剂改性水性油墨用丙烯酸乳液，化工新型材料，2010，38；向波，李韶茂，翟金清. TDI三聚体改性水性聚氨酯分散体的合成与性能，中国皮革，2010，39；蒋洪权，宋湛谦，商士斌，等. 蓖麻油改性聚醚型水性聚氨酯乳液的性能，化工进展，2010，29；连坤鹏，朱力勇，刘润林，赵英华. 交联改性苯丙乳液在水性油墨中的应用，中国胶黏剂，2011，20]。另外，通过将聚合型乳化剂的双键打开后连接到聚合物分子链上等方法也可以使油墨连接料分子链结构稳定，从而提高油墨涂膜的耐水性[张松，段玉丰，张淑兰，霍彦东，李芳芳，李亚伟. 水性油墨用丙烯酸乳液的制备及应用，包装工程，2014，5；刘旭，谢顶杉，吴佳，钟本和. 水性油墨用环氧改性水性丙烯酸树脂的合成，包装工程，2008，7；曹力，曹欣祥，王正平，侯秀梅. 水性丙烯酸树脂的制备及其水溶性研究，粘接，2006，5；蔡栋宇，项尚林，陈贤益，张文. 以聚氨酯聚丙烯酸酯乳液为连接料的塑料凹版水性油墨的研制，包装工程，2005，3]。

在油墨涂膜结构中引入交联网络结构可以改善水性油墨的耐水性，但是目前用于提高油墨基材交联度的化合物普遍是化学合成产物，在制备和使用的过程中会消耗大量的化学试剂并产生挥发性的污染物，不利于环境保护和可持续发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对水性聚氨酯油墨连接料耐水性不足的问题，提供了一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。本发明涉及的一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料是以经过硅烷偶联剂改性处理的细菌纤维素为中心，利用氢键等连接形式在水性聚氨酯油墨连接料结构内部形成稳定的交联结构，从而使固化成膜后的水性聚氨酯油墨连接料的24小时吸水率降至8.0%以下。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种耐水型水性聚氨酯油墨连接料，它是由下述重量百分比的组分混合制成：水性聚氨酯乳液50%~55%、质量分数为12%的氨水5%~15%和聚丙烯酸钠35%~40%。

所述的耐水型水性聚氨酯油墨连接料固化成膜后的24小时吸水率达到8.0%以下。

所述的耐水型水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在常温下用盐酸调节无水乙醇的pH值至3~4得到乙醇-盐酸体系，然后将硅烷偶联剂加入到乙醇-盐酸体系中进行水解反应，得到硅醇和乙醇-盐酸的混合溶液，水解彻底的标志为混合溶液澄清透明；

（2）将细菌纤维素加入到步骤（1）制得的混合溶液中进行表面改性，得到改性细菌纤维素；

（3）制备水性聚氨酯预聚体；