本发明属于水性转移涂料技术领域，具体涉及一种水性镭射镀铝转移涂料及其制备方法。
背景技术：
目前，在国内的包装行业内，铝箔复合工艺由于难以回收利用，环境污染大，资源损耗大，慢慢被转移镀铝工艺所取代。转移镀铝工艺是在pet转移薄膜上涂布转移涂料，经过镀铝后，以复合胶与纸张贴合在一起，最后剥掉pet膜，制备成转移镀铝纸。转移镀铝纸由于易降解，回收方便，对环境友好，载体pet膜可多次重复利用，因此深受欢迎，其中转移镀铝工艺分为光银转移镀铝工艺和镭射转移镀铝工艺。
镭射镀铝转移工艺是通过网纹辊在pet转移薄膜上涂覆镭射转移层，制备成预涂膜；然后将预涂膜在高温高压下进行镭射模压，将镭射激光版上的干涉条纹复刻到预涂膜上形成镭射信息层，制备成模压膜；对模压膜进行镀铝，在信息层上形成铝层，制备成pet镭射镀铝转移膜。成品不仅外观精美，图案清晰，而且具有优异的防伪效果。
目前市场上的镭射镀铝转移涂料一般都是采用溶剂型的聚丙烯酸树脂，纤维素树脂，硝化棉树脂以及大量的酮类、酯类、苯类等有机溶剂，在生产过程中，有机溶剂的大量挥发，一方面对周边环境造成严重的大气污染，另外一方面会对现场生产工人的身体健康造成严重的危害，再之，这些有机溶剂均属于易燃易爆品，在施工和储存过程中存在明显的安全隐患，易引起消防事故，每年由于安全问题造成的损失达数亿之多。随着国家环保法律法规的健全，执法部门对违规的环境污染的处罚力度越来越大，叠加vocs排放税的出台，使用溶剂型涂料的生产成本越来越高，因此现在的研究热点逐渐聚焦到水性涂料上，因其以水为主要的分散介质，具有明显的环保优势，无论在使用过程中对现场操作工人的身体健康，还是在仓储安全性、生产排放等方面均优于油性离型材料
目前市场上的水性镭射镀铝转移涂料存在不少缺陷，例如镭射亮度不够，粘板性差，模压耐压性不足，与pet膜离型不干净等问题。在部分情况下，pet膜离型后的水性镭射镀铝转移涂层表面需要施加uv油墨，现有的水性镭射镀铝转移涂层跟uv油墨附着力不够，需要上印前清漆。
技术实现要素：
针对现有水性镭射镀铝转移涂料存在粘板性差，离型能力差，与uv油墨附着力不够，需要上印前清漆的问题，本发明提供了一种水性镭射镀铝转移涂料。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种水性镭射镀铝转移涂料，包括以下组分：
水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂；
所述水性聚氨酯的制备原料包括多元醇和多异氰酸酯，所述多元醇的tg点在-80℃～-20℃之间；
所述水性聚氨酯中，异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.5之间。
根据本发明提供的水性镭射镀铝转移涂料，通过选择tg点在-80℃～-20℃范围内的多元醇，同时控制异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在较低的水平，能够有效提高uv油墨与水性镭射镀铝转移涂料形成的涂层之间附着力，此时水性聚氨酯中软链段占比较高，不需要在水性镭射镀铝转移涂料形成的涂层上额外上印前清漆，实现uv油墨的直印效果。同时，本发明提供的水性镭射镀铝转移涂料具有良好的与pet之间的离型性，模压耐压性良好，模压温度范围能达到150℃～180℃，模压图案清晰可广泛应用于香烟、化妆品和酒盒等包装纸上。
可选的，所述水性镭射镀铝转移涂料包括以下质量组分：水性聚氨酯40～60份、助溶剂5～15份、水25～40份、消泡剂0.05～0.2份和流平剂0.1～0.5份。
可选的，所述水性聚氨酯中异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.25之间。
可选的，所述水性聚氨酯的制备原料还包括氨丙基聚硅氧烷类单体，以所述水性聚氨酯的质量为100％计，所述氨丙基聚硅氧烷类单体的质量分数为0.5％～2％。
可选的，所述水性聚氨酯的软化点在120℃～170℃，平均粒径≤150nm。
可选的，所述助溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或者几种。
可选的，所述消泡剂包括矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅氧烷类消泡剂和聚醚改性有机硅氧烷类消泡剂中的一种或多种。
可选的，所述流平剂包括聚醚改性有机硅氧烷、氟改性的硅氧烷流平剂、聚酯改性有机硅氧烷、丙烯酸类流平剂和聚醚改性有机硅氧烷类流平剂中的一种或多种。
可选的，所述水性镭射镀铝转移涂料还包括以下质量组分：
其他助剂0.1～0.5份；
所述其他助剂包括增稠剂、分散剂、流变剂、手感剂、抗刮耐磨剂和抗静电剂中的一种或多种。
可选的，所述增稠剂包括聚氨酯增稠剂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的一种或多种；
所述分散剂包括聚乙烯醇及其衍生物、聚甲基丙烯酸盐和聚丙烯酸盐的一种或多种；
所述流变剂包括水性聚氨酯类流变剂、聚醚类流变剂和聚酰胺类流变剂的一种或多种；
所述手感剂包括聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷的一种或多种；
所述抗刮耐磨剂包括高密度聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氟改性的聚烯烃、棕榈蜡、聚四氟乙烯蜡和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种；
所述抗静电剂包括烷基磺酸钠类抗静电剂。
另一方面，本发明提供了如上所述的水性镭射镀铝转移涂料的制备方法，包括以下步骤：
预聚体的制备：将tg点在-80℃～-20℃之间的多元醇在110℃～120℃下真空脱水1～2h，使其含水量低于0.5％；在50℃～60℃下加入多异氰酸酯和催化剂，再在70～90℃下反应2～3h，得到预聚体；
扩链：将预聚体降温至40℃～60℃，缓慢加入亲水扩链剂，然后升温至80℃～90℃反应2～4h，取样测定体系中nco的摩尔含量；当所述水性聚氨酯中，异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.5之间，再加入溶剂调节预聚体的粘度，得到聚合物；
中和及乳化：将聚合物温度控制在20℃～60℃，加入中和剂成盐，搅拌后加入水调节固含量为25％～40％，再高速分散得到水性聚氨酯；
将水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂混合得到水性镭射镀铝转移涂料。
可选的，所述“将水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂混合得到水性镭射镀铝转移涂料”包括：
将助溶剂和流平剂置于反应釜中共混，搅拌均匀，得到混合物a；
在搅拌状态下，将水加入反应釜中，得到混合物b；
在搅拌状态下，将水性聚氨酯缓慢加入反应釜中，得到混合物c；
在搅拌状态下，加入消泡剂，搅拌均匀后过滤得到水性镭射镀铝转移涂料。
可选的，在聚合物中和之前，加入氨丙基聚硅氧烷类单体，合成带有硅氧烷基团的聚氨酯链段。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例公开了一种水性镭射镀铝转移涂料，包括以下组分：
水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂；
所述水性聚氨酯的制备原料包括多元醇和多异氰酸酯，所述多元醇的tg点在-80℃～-20℃之间；
所述水性聚氨酯中，异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.5之间。
本水性镭射镀铝转移涂料通过选择tg点(玻璃化转变温度)在-80℃～-20℃范围内的多元醇，同时控制异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在较低的水平，此时水性聚氨酯中软链段占比较高，能够有效提高uv油墨与水性镭射镀铝转移涂料形成的涂层之间附着力，不需要在水性镭射镀铝转移涂料形成的涂层上额外上印前清漆，实现uv油墨的直印效果。同时，本发明提供的水性镭射镀铝转移涂料具有良好的与pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)之间的离型性，模压耐压性良好，模压温度范围能达到150℃～180℃，可广泛应用于香烟、化妆品和酒盒等包装纸上。
在一些实施例中，所述水性镭射镀铝转移涂料包括以下质量组分：水性聚氨酯40～60份、助溶剂5～15份、水25～40份、消泡剂0.05～0.2份和流平剂0.1～0.5份。
所述水性聚氨酯中异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比越低，软链段占比越高，则更有利于uv直印效果，在更优选的实施例中，所述水性聚氨酯中异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.25之间。
在一些实施例中，所述水性聚氨酯的制备原料还包括氨丙基聚硅氧烷类单体，以所述水性聚氨酯的质量为100％计，所述氨丙基聚硅氧烷类单体的质量分数为0.5％～2％。
氨丙基聚硅氧烷类单体能够与所述水性聚氨酯反应接枝，在所述水性聚氨酯上形成含硅氧烷基团的聚氨酯链段，一定程度上改善所述水性镭射镀铝转移涂料与uv油墨之间的附着力。
在一些实施例中，所述水性聚氨酯的软化点在120℃～170℃，平均粒径≤150nm。
所述助溶剂用于提高所述水性镭射镀铝转移涂料中难溶性物质的溶解性和分散度，有利于涂料固含的提高。
在一些实施例中，所述助溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺中的一种或者几种。
所述消泡剂用于减少所述水性镭射镀铝转移涂料在制备过程或表面施加过程中产生的气泡，避免涂层表面不平整。
在一些实施例中，所述消泡剂包括矿物油类消泡剂、聚醚类消泡剂、有机硅氧烷类消泡剂和聚醚改性有机硅氧烷类消泡剂中的一种或多种。
所述流平剂用于提高所述水性镭射镀铝转移涂料的流平性能。
在一些实施例中，所述流平剂包括聚醚改性有机硅氧烷、氟改性的硅氧烷流平剂、聚酯改性有机硅氧烷、丙烯酸类流平剂和聚醚改性有机硅氧烷类流平剂中的一种或多种。
在一些实施例中，所述水性镭射镀铝转移涂料还包括以下质量组分：
其他助剂0.1～0.5份；
所述其他助剂包括增稠剂、分散剂、流变剂、手感剂、抗刮耐磨剂和抗静电剂中的一种或多种。
具体的，所述增稠剂包括聚氨酯增稠剂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮的一种或多种。
所述分散剂包括聚乙烯醇及其衍生物、聚甲基丙烯酸盐和聚丙烯酸盐的一种或多种。
所述流变剂包括水性聚氨酯类流变剂、聚醚类流变剂和聚酰胺类流变剂的一种或多种。
所述手感剂包括聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷的一种或多种。
所述抗刮耐磨剂包括高密度聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氟改性的聚烯烃、棕榈蜡、聚四氟乙烯蜡和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
所述抗静电剂包括烷基磺酸钠类抗静电剂。
在另一实施例中，本发明提供了如上所述的水性镭射镀铝转移涂料的制备方法，包括以下步骤：
预聚体的制备：将tg点在-80℃～-20℃之间的多元醇在110℃～120℃下真空脱水1～2h，使其含水量低于0.5％；在50℃～60℃下加入多异氰酸酯和催化剂，再在70～90℃下反应2～3h，得到预聚体；
扩链：将预聚体降温至40℃～60℃，缓慢加入亲水扩链剂，然后升温至80℃～90℃反应2～4h，取样测定体系中nco的摩尔含量；当所述水性聚氨酯中，异氰酸酯基团的摩尔数与羟基的摩尔数之比在1.1～1.5之间，再加入溶剂调节预聚体的粘度，得到聚合物；
中和及乳化：将聚合物温度控制在20℃～60℃，加入中和剂成盐，搅拌后加入水调节固含量为25％～40％，再高速分散20～30分钟，得到水性聚氨酯；
将水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂混合得到水性镭射镀铝转移涂料。
在一些实施例中，所述“将水性聚氨酯、助溶剂、水、消泡剂和流平剂混合得到水性镭射镀铝转移涂料”包括：
将助溶剂和流平剂置于反应釜中共混，搅拌均匀，得到混合物a；
在搅拌状态下，将水加入反应釜中，得到混合物b；
在搅拌状态下，将水性聚氨酯缓慢加入反应釜中，得到混合物c；
在搅拌状态下，加入消泡剂，搅拌均匀后过滤得到水性镭射镀铝转移涂料。
所述搅拌状态的搅拌速度为400～800转/分钟。
在一些实施例中，在聚合物中和之前，加入氨丙基聚硅氧烷类单体，合成带有硅氧烷基团的聚氨酯链段。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的一种水性镭射镀铝转移涂料及其制备方法，包括以下步骤：
将0.05mol聚己二酸乙二醇酯二元醇(tg为-50℃)在110℃下真空脱水，使其中的水含量低于0.5％，在60℃加入0.39mol异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)和0.0001mol二月桂酸二正丁基锡，然后升温到80℃反应2小时后，得到聚氨酯预聚体；再降温到50℃，缓慢加入0.05mol三羟基甲基丙烷(tmp)和0.2mol一缩二乙二醇，然后升温继续在70℃反应3小时后，取样测定nco值(摩尔量)，接近设计值r＝1.2后，所述r是指体系中总nco基团的摩尔数与体系中总oh基团的摩尔数之比，降低温度并加入少量丙酮调节预聚物的粘度，得到聚氨酯聚合物。降温至20℃，加入中和剂三乙胺中和成盐，在高速搅拌的条件下，加入适量的去离子水，调节固含量为30％，然后通过减压蒸馏脱去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。
按照表1中实施例1各组分及含量(重量份数)的原材料进行备料。
其他助剂中的水不溶成分以及流平剂、助溶剂置于反应釜中共混，低速搅拌5-10min，控制搅拌速率为200-300rpm。
提高搅拌速率至400-600rpm，在搅拌状态下将去离子水加入反应釜中，搅拌时间5min。
提高搅拌速率至600-800rpm，在搅拌状态下将水性聚氨酯乳液加入反应釜中，搅拌时间5min。
保持搅拌速率，在搅拌状态下将消泡剂加入反应釜中，搅拌10min。
使用200-300目滤网过滤，得到水性镭射镀铝转移涂料。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的一种水性镭射镀铝转移涂料及其制备方法，包括如实施例1中的步骤，其不同之处在于：
在聚氨酯聚合物中和之前加入质量分数为0.5％～2％的氨丙基聚硅氧烷类单体，合成带有硅氧烷基团的聚氨酯链段。
采用表1中实施例2各组分及含量(重量份数)的原材料进行备料。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的一种水性镭射镀铝转移涂料及其制备方法，包括如实施例1中的步骤，其不同之处在于：
采用表1中实施例3各组分及含量(重量份数)的原材料进行备料。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的一种水性镭射镀铝转移涂料及其制备方法，包括如实施例1中的步骤，其不同之处在于：
将0.05mol聚苯甲酸酯多元醇(tg为-10℃)在120℃下真空脱水，使其中的水含量低于0.5％，在65℃加入1.5mol异佛尔酮二异氰酸酯和0.0001摩尔二月桂酸二正丁基锡，然后升温到80℃反应2小时后，得到聚氨酯预聚体；再降温到50℃，加入0.05mol三羟基甲基丙烷(tmp)和0.2mol1，4-丁二醇，然后升温继续在70℃反应2小时后，取样测定nco值(摩尔量)，接近设计值r＝2.3后，所述r是指体系中总nco基团的摩尔数与体系中总oh基团的摩尔数之比，降低温度并加入少量丙酮调节预聚物的粘度，得到聚氨酯聚合物。降温至20℃，加入中和剂三乙胺中和成盐，在高速搅拌的条件下，加入适量的去离子水，调节固含量为25％，然后通过减压蒸馏脱去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。
按照表1中对比例1各组分及含量(重量份数)的原材料进行备料。
对比例2
本对比例提供了一种市售的溶剂型镭射转移涂料。
性能测试
对上述实施例1～3制备得到的水性镭射镀铝转移涂料以及对比例1和2提供的镭射镀铝转移涂料进行如下性能测试：
测试产品性能指标的方法如下：
(1)涂布效果测试方法：在涂布机上使用200目陶瓷辊测试流平效果。
(2)剥离力测试方法：在胶带剥离力试验机pt-501c上测试。
(3)涂层粘板性测试方法：在pet膜上涂布镭射层，在小型模压机上进行高温靠版测试，观察涂层粘板程度。
(4)涂层耐压性测试方法：在pet膜上涂布镭射层，在小型模压机上进行长时间模压，观察涂层模压亮度变化程度。
(5)溶剂残留vocs测试方法：顶空气相色谱仪，统计涂布膜上各种溶剂残留量。
(6)放置稳定性测试方法：将150g涂料样品置于50℃烘箱中放置15d后观察有无析出或粘度增大。
(7)转移后涂层与胶印uv油墨的附着力测试方法：镭射涂层镀铝后通过胶水复合在卡纸上，揭去pet膜，在离型层上通过小型胶印机印刷uv油墨后充分固化后，画百格，使用3m胶带测试其胶拉掉油墨的比例大小。
得到的测试结果填入表1。
表1
对比实施例1～3和对比例1、2的测试结果可知，采用本发明提供的技术方案制备得到的水性镭射镀铝转移涂料，在vocs方面完全符合烟用物质允许使用材料目录，具有良好的涂布流平性，剥离性，同时模压效果良好，耐压性优异，对胶印印刷具有良好的匹配性，与uv固化油墨有较佳的附着力，能够真正做到直印，是现有溶剂型镭射转移涂料的理想环保取代品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。