一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂及其制备方法与流程

本发明属于印刷油墨，尤其涉及一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂及其制备方法。

背景技术：

1、近几年凹版印刷市场新兴的水性油墨以水为溶剂，减少了挥发性有机物的污染，绿色环保，但水的挥发潜热高，干燥速度慢，无法满足凹版机高速印刷要求；在水墨中加入酒精，虽然可以部分程度上提高干燥速度，达到150-180米/每分钟的机速，但相比于溶剂型凹版印刷油墨300-350米/每分钟的机速，其印刷速度依然偏低，生产效率低下，产品缺乏市场竞争力。

2、醇水溶聚氨酯粘合剂解决了这一问题，该粘合剂可以溶解于乙醇和水的混合溶剂中，用其配制的油墨干燥速度快，印刷速度高，气味小，voc排放低，能大大改善车间作业环境；同时，水的低挥发性使得该类型油墨还具有低燃性的优点，可降低由于静电和易燃溶剂引起的火灾隐患，大大提高了其安全性。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出了一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂及其制备方法，所述聚氨酯粘合剂可溶于醇和水的混合溶剂中，当用于油墨中，可有效克服现有水性油墨干燥速度慢、生产效率低的问题。

2、本发明提出的一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，包括如下重量份的原料：聚酯二元醇60-85份、磺酸盐聚醚二元醇3-9份、二异氰酸酯10-30份、胺类扩链剂2-8份、催化剂0.01-0.1份、醇类稀释剂80-120份、去离子水80-120份；其中，所述聚酯二元醇为分子量500-4000的聚己二酸丙二醇酯。

3、本发明中，通过选择磺酸盐聚醚二元醇作为多元醇单体，在聚氨酯分子主链结构中引入磺酸盐的水容性基团，以此提高所得聚氨酯的水溶性；但由于单纯水容性基团的存在会降低聚氨酯的醇溶性，通过选择分子量为500-4000的聚己二酸丙二醇酯作为多元醇单体，则可以在聚氨酯分子主链结构中进一步引入聚己二酸丙二醇酯的醇容性基团，进而显著提高所得聚氨酯的醇溶性；本发明中综合上述两种多元醇单体的合理选择，获得既可溶于醇类溶剂中，又具有良好亲水性的聚氨酯，最终显示出醇水混合溶剂的有效溶解性。

4、优选地，所述聚酯二元醇为分子量1000、2000或3000的聚己二酸-1，2-丙二醇酯中的至少一种。

5、本发明中，当聚酯二元醇具体为分子量为1000、2000或3000的聚己二酸-1，2-丙二醇酯时，除了能够进一步改善所得聚氨酯粘合剂的醇水溶性以外，由于酯基具有较强的极性，其形成氢键的能力较强，分子间作用力较大，因此所得聚氨酯粘合剂还具有颜料分散性好、内聚能大、附着力强、耐磨性较高、耐热性好等优点。

6、优选地，所述磺酸盐聚醚二元醇为sulfadiolgs-7q型聚醚二醇。

7、本发明中，sulfadiolgs-7q型聚醚二醇中既包含磺酸盐的亲水基团，又包含能够促使聚氨酯醇溶解性的醚键，因此gs-7q的选择性加入能够进一步提升所得聚氨酯粘合剂的醇水溶性。

8、优选地，所述聚酯二元醇和磺酸盐型聚醚二元醇的质量比为9-16:1。

9、本发明中，聚氨酯粘合剂的醇水溶性并不是单一水溶性或者醇溶性的改善单体就能带来的，而是磺酸盐聚醚二元醇和聚己二酸丙二醇酯二者复配并满足一定的配比关系后，使得聚氨酯整体能够恰好满足醇水溶性的溶解性特点而带来的；因此本发明限定所述聚酯二元醇和磺酸盐型聚醚二元醇的质量比为9-16:1，可进一步使得所述聚氨酯粘合剂的醇水溶性最佳。

10、优选地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯或四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

11、本发明中，二异氰酸酯的具体选择可以使得所述聚氨酯粘合剂的耐黄变性、耐水性和耐热性较好。

12、优选地，所述胺类扩链剂为乙二胺、异佛尔酮二胺、己二胺或二亚乙基三胺中的至少一种。

13、本发明中，胺类扩链剂作为后扩链剂一定程度上提高了所得聚氨酯的分子量、热稳定性和耐水性。

14、优选地，所述催化剂为有机铋、钛酸四丁酯、辛酸亚锡或氯化亚锡中的至少一种；所述醇类溶剂为异丙醇、乙醇或正丙醇中的至少一种。

15、本发明中，采用醇类溶剂作为稀释剂，具有容易处理、安全环保、可循环利用等优点。

16、本发明还提出了一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的制备方法，包括如下步骤：

17、s1、将聚酯二元醇、磺酸盐型聚醚二元醇、二异氰酸酯和催化剂混合后进行预聚反应，得到端nco基聚氨酯预聚体；

18、s2、将所述端nco基聚氨酯预聚体加入到由胺类扩链剂、醇类稀释剂和去离子水混合而成的溶液中进行扩链反应，即得到所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂。

19、本发明中，通过聚酯二元醇、磺酸盐型聚醚二元醇、二异氰酸酯的原料选择合成出既可溶于醇类溶剂中，又具有良好亲水性的聚氨酯预聚体，此后加入胺类扩链剂进行后扩链，通过这种工艺方法，保证了所得聚氨酯结构有序，反应可控；并且所得聚氨酯粘合剂用于醇水油墨制作中，所得醇水油墨气味小，voc排放低，不易燃，干燥速度快，对pet、opp等塑料基材附着力好，复合强度高，印品颜色鲜丽，层次感强。

20、优选地，步骤s1中，所述预聚反应的温度为80-90℃，时间为2-6h；步骤s2中，所述扩链反应的温度为30-50℃，时间为2-4h。

21、优选地，所述端nco基聚氨酯预聚体的nco含量为1.4-2.2％。

22、本发明中，通过对端nco基聚氨酯预聚体中的nco含量进行限定来确认制备的反应产物是否为合格。

23、优选地，所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的25℃的旋转粘度为500-1500mpa·s，固含量为34-36％。

24、本发明中，通过对聚氨酯粘合剂的粘度和固含量进行限定来确保形成一个粘度和粒径及其分布较为均一的乳液，同时有利于聚氨酯粘合剂的分散流动，当用于油墨时，有助于油墨的干燥，进而缩短干燥时间。

25、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

26、本发明所述聚氨酯粘合剂中，引入磺酸盐聚醚二元醇，其所含有的磺酸盐基团具有很强的亲水性，此后再通过对聚酯多元醇的合理选择，使得所得聚氨酯粘合剂获得良好的醇水溶性，这一特点使得该聚氨酯粘合剂可以用醇和水的混合溶剂来制作油墨；所得油墨中醇水混合溶剂的使用，既能降低voc排放，又能满足凹版高速印刷要求，这解决了普通凹版聚氨酯水墨印刷机速慢、生产效率低、易干燥不良的问题。

技术特征：

1.一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：聚酯二元醇60-85份、磺酸盐聚醚二元醇3-9份、二异氰酸酯10-30份、胺类扩链剂2-8份、催化剂0.01-0.1份、醇类稀释剂80-120份、去离子水80-120份；其中，所述聚酯二元醇为分子量500-4000的聚己二酸丙二醇酯。

2.根据权利要求1所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述聚酯二元醇为分子量1000、2000或3000的聚己二酸-1，2-丙二醇酯中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述磺酸盐聚醚二元醇为sulfadiolgs-7q型聚醚二醇。

4.根据权利要求1-3任一项所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述聚酯二元醇和磺酸盐型聚醚二元醇的质量比为9-16:1。

5.根据权利要求1-4任一项所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4'-二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯或四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述胺类扩链剂为乙二胺、异佛尔酮二胺、己二胺或二亚乙基三胺中的至少一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂，其特征在于，所述催化剂为有机铋、钛酸四丁酯、辛酸亚锡或氯化亚锡中的至少一种；所述醇类溶剂为异丙醇、乙醇或正丙醇中的至少一种。

8.一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述预聚反应的温度为80-90℃，时间为2-6h；步骤s2中，所述扩链反应的温度为30-50℃，时间为2-4h。

10.根据权利要求8或9所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，所述端nco基聚氨酯预聚体的nco含量为1.4-2.2％。

11.根据权利要求8-10任一项所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于，所述醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂的25℃旋转粘度为500-1500mpa·s，固含量为34-36％。

技术总结
本发明公开了一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂及其制备方法，所述聚氨酯粘合剂包括如下重量份的原料：聚酯二元醇60‑85份、磺酸盐聚醚二元醇3‑9份、二异氰酸酯10‑30份、胺类扩链剂2‑8份、催化剂0.01‑0.1份、醇类稀释剂80‑120份、去离子水80‑120份。本发明提出的一种醇水溶凹版印刷油墨用聚氨酯粘合剂及其制备方法，所述聚氨酯粘合剂可溶于醇和水的混合溶剂中，当用于油墨中，可有效克服现有水性油墨干燥速度慢、生产效率低的问题。

技术研发人员：王登科,江平,夏锋
受保护的技术使用者：旭川化学（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13