[发明专利]塑料薄膜用水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种塑料薄膜用水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。该方法通过一步法合成含有两种亲水基团和疏水长碳链结构的具有表面活性的芳香聚酯二元醇，并以此为软段合成固含量为55%‑65%的高固含量水性聚氨酯。合成过程中避免使用有毒有害的高沸点溶剂，更加环保安全。同时利用两种亲水基团和疏水长碳链结构协同作用，降低水性聚氨酯表面张力，提高其对塑料薄膜基材的润湿性，使用其配制的水性油墨对非极性塑料薄膜基材的附着牢度得到明显改善。

技术领域

本发明属于聚氨酯技术领域，特别涉及一种塑料薄膜用高固含量水性聚氨酯油墨连接料的制备方法。

背景技术

水性油墨是世界各国公认的环保印刷材料，其所含挥发性有机化合物（VOCs）少，对大气环境的污染小，不仅减少了印刷品表面残留的毒性，而且降低了由易燃溶剂引起的失火隐患。目前发达国家和地区都在努力开发和使用水性油墨，以逐步取代溶剂型油墨。塑料薄膜是用量最大的包装材料之一，由于水的表面张力较高，导致水性油墨在塑料薄膜印刷上润湿铺展差，干燥慢，特别是在表面能较低的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等非极性塑料薄膜上。目前不管是进口水性油墨还是国产水性油墨，在塑料薄膜上的印刷性能和质量都达不到溶剂型油墨的标准。

水性油墨中的连结料是水性油墨的重要组成部分，直接影响水性油墨的附着牢度、光泽度、干燥速度等印刷特性。水性聚氨酯作为一种最具潜力的水性油墨连结料，具有良好的耐磨性、耐化学性、高光泽、粘接性等特性。同时，水性聚氨酯以水为分散介质，VOCs含量低，具有环保安全的特性，特别适用于食品药品等卫生指标要求严格的软包装塑料薄膜印刷油墨的配制。

水性聚氨酯是一种由软硬段组成的嵌段聚合物，含有氨酯基、脲基和酯基等多种极性基团，可以与基材表面相互作用，使其具有良好的附着性能。高固含量水性聚氨酯制备的水墨不仅含水量低，而且干燥速度和光泽度得到明显改善，因而开发高固含量水性聚氨酯作为油墨连结料是水性油墨发展的重要趋势。然而，市售的水性聚氨酯固含量一般在30-40%，高固含量的水性聚氨酯较少。水性聚氨酯表面张力较高，目前采用添加表面活性剂、附着力促进剂等助剂的方式改善其在塑料薄膜基材上的润湿铺展性和附着牢度，这一定程度上增加了使用成本，同时添加助剂在使用过程中存在迁移析出的问题，影响水性聚氨酯在非极性软包装印刷上的推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高固含量的塑料薄膜用水性聚氨酯油墨连接料及其制备方法。

为解决以上技术问题，根据本发明的一个方面提供一种塑料薄膜用水性聚氨酯油墨连接料的制备方法，包括步骤：

（1）合成具有表面活性的芳香聚酯二元醇：100-180重量份的芳香族二元羧酸、90-190重量份的脂肪族长碳链二元醇、8-20重量份的磺酸型亲水单体、3-10重量份的羧酸型亲水单体2,2-二羟甲基丙酸按比例加入到通氮气的反应器中，升温至反应物熔融，加入0.01-0.1重量份的钛酸正丁酯催化剂，当温度升至165-175℃反应3-5h，控制升温速率为10℃/h，加热升温到200-220℃，反应至酸值降低到10mgKOH/g以下后开始启动真空泵抽真空，真空度由小及大，直到羟值符合要求范围32-70mgKOH/g，酸值降到0.8-1.2mgKOH/g，得到具有表面活性的芳香聚酯二元醇；

（2）水性聚氨酯油墨连接料的制备：在上述芳香聚酯二元醇中加入40-90重量份的二异氰酸酯，75-80℃保温1-2小时；加入5-20重量份的小分子二元醇扩链剂、0.01-0.2重量份的催化剂，并在65-75℃保温2-3小时；加入100-180重量份的丙酮调节粘度，降温至45-50℃，加入2-8重量份的中和剂进行盐化30min；降温至30℃，在高速搅拌下加入180-260重量份的去离子水乳化分散；乳化分散后，加入4.5-10重量份的胺扩链剂并持续搅拌，最后真空脱除残余丙酮，制得固含量为55%-65%的水性聚氨酯油墨连接料。

进一步地，步骤（1）中所述的芳香族二元羧酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐中的一种或几种。