本发明属于胶粘剂技术领域，尤其涉及一种水性新型环保热转印胶水。
背景技术：
全息镭射定位电化铝在设计上属特殊的工艺应用，具有相应的防伪图案，可以大大提高产品的防伪能力，同时还能提高产品的档次。这种电化铝一般为国内生产，与国外进口货相比，价格较为便宜，但烫金性能则稍差。全息镭射定位电化铝对烫金温度、烫金压力和车速的控制，甚至烫金机型都有很大的关系。
全息图烫金:激光全息图是根据激光干涉原理，利用空间频率编码的方法制作而成。由于激光全息图色彩佳、层次明显、图像生动逼真、光学变换效果好、信息技术含量高等特点被广泛应用于防伪领域。
最新的光学可变图案技术已明显区别于广泛采用的三维全息图，部分全息图已具有机器识别功能。全息烫金的机理是在烫印设备上通过加热的烫印模头将全息烫印材料上的热熔胶层和分离层加热熔化，在一定的压力作用下，将烫印材料的信息层全息光栅条纹与pet基材分离，使铝箔信息层与承烫面粘合，融为一体，达到完美结合。
中国cn201210436137.2号专利涉及一种热转印胶粘剂、热转印膜和热转印方法，该胶粘剂含有以下重量份的组分：环氧树脂30-60份；聚氨酯类树脂20-40份；丙烯酸类树脂3-10份；固化剂1-10份；促进剂0-5份；溶剂150-250份，其中溶剂为丁酮和甲苯的混合物，丁酮的含量占溶剂总重量的90-100％，甲苯的含量占溶剂总重量的0-10％。本发明胶粘剂以合适重量的环氧树脂、聚氨酯类树脂、丙烯酸类树脂为基材，结合各树脂的特点添加合适重量的固化剂和促进剂，并选用丁酮和甲苯的混合物为溶剂，得到的胶粘剂组分较少，粘附力较高。以该胶粘剂制备的热转印膜具有耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强和耐候性好等优点。该转印胶粘剂具有较强的腐蚀性和挥发性，大批量生产、运输安全性能较低。
中国cn201310194559.8号专利公开了一种金属壳体用热转印胶，由下列重量份的原料制成：丙烯酸树脂(ar-2630)12-15、e-42环氧树脂20-25、聚乙二醇8-12、顺丁烯二酸酐4-6、乙二醇8-10、叔丁基过氧化氢2-3、油酸聚氧乙烯酯8-10、聚乙烯基吡咯烷酮5-8、交联剂taic1-2、古马隆4-6、1-羟乙基-2-油基咪唑啉2-3、苯二甲酸二丁酯4-6、1,2-环己二胺2-3、丙酮55-60、二甲苯40-45。本发明和现有技术相比，本发明用于金属壳体上图案转印，具有粘结牢固，不易破损、脱落、变黄的优点，提高产品质量。本发明配方中增加了交联剂taic，通过引发剂引发聚合，大大提高了各成分的交联性，提高了粘结强度，提高了耐候性。1-羟乙基-2-油基咪唑啉使得耐腐蚀性大大提高。该热转印胶受温度的影响较大，抗冲击和防振动性能差，不适用于定位烫印。
全息烫印主要有普通烫印和定位烫印两种。其中专用版全息图定位烫印近几年频繁出现，它是指在烫印设备上通过光电识别将全息防伪烫印电化铝上特定部分的全息图准确烫印到基材的特定位置上，全息图定位烫技术难度很高，不仅要求印刷厂配备高性能、高精度的专门定位烫设备，还要求有高质量的专用定位烫印胶水，生产工艺过程也要严格控制才能生产出合格产品。因此，急需设计一种水性新型环保热转印胶水以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种水性新型环保热转印胶水，胶水主体为脂肪族水性聚氨酯乳液，成膜可以达到较好的强度与一定的硬度，不含任何重金属和增塑剂，安全环保；干燥速度非常快，成膜具有优异的耐水性、良好的光泽、抗粘连、耐黄变、抗老化性能优异，适用于全息镭射定位电化铝烫印。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种水性新型环保热转印胶水，含有以下质量分数的组分：水性聚氨酯树脂70-80％、改性纳米二氧化硅1-5％、水15-25％；助剂1-5％；所述助剂包括颜料分散剂、消泡剂、流平剂。
本发明采用易降解的水性树脂作为胶水主体，相比于传统的热转印胶水，本发明以水代替有机溶剂，对环境污染小，节省能源、成膜性能好；本发明所述改性纳米二氧化硅的加入，在膜带表面形成一种硅石结构，使之具有憎水性可抑制胶体流动，加快固化速度，避免膜带反粘结，增加了膜带产品的切边性，并能起到一定的作业指示效果。
优选地，所述一种水性新型环保热转印胶水含有以下重量份的组分：水性聚氨酯树脂76％、改性纳米二氧化硅2％、水19％、助剂3％。
所述改性纳米二氧化硅的改性方法为：
1)将纳米二氧化硅加入硅酸钠溶液中，加入硫酸溶液调节ph值至1-6，搅拌反应1-3h，得到溶液a；
2)向溶液a中加入六甲基二硅氮烷，微波反应1-6h，过滤、干燥得到固体a；
3)将所述固体a置于反应容器中，加入去离子水，在惰性气体的保护下向反应容器中滴加硝酸铈铵，超声反应5-10h，过滤、烘干得到改性纳米二氧化硅。
通过所述六甲基二硅氮烷对纳米二氧化硅进行改性，在反应过程中通过微波对纳米二氧化硅进行处理，使纳米二氧化硅表面的官能团具有引发活性，制备得到的固体a具有较好的憎水性能；经微波处理后的固体a具有较强的引发活性，常温下所述固体a与硝酸铈铵进行反应，所述硝酸铈铵在所述固体a表面接枝聚合，得到的改性纳米二氧化硅在水溶液中具有良好的分散性，能够克服团聚的现象。采用上述方法对纳米二氧化硅进行改性既能够增强纳米二氧化硅的憎水性，在膜带表面形成硅石结构抑制胶体流动，加快固化速度，避免膜带反粘结，增加了膜带产品的切边性，又能增强纳米二氧化硅在水溶液中的分散性，保证热转印胶水的使用效果。
步骤1)中，所述硅酸钠溶液的浓度为7％-28％。
步骤3)中所述固体a在去离子水中的浓度为0.5-3mol/l。
所述水性聚氨酯树脂的制备方法为：
a、将二异氰酸酯分散于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯的混合溶液中超声处理1-2h，得到多异氰酸酯交联剂；
b、将所述多异氰酸酯交联剂加入聚酯溶液中，低温搅拌反应1-2h，得到水性水性聚氨酯树脂。
本发明所述的水性聚氨酯树脂具有较好的耐溶剂性和水解稳定性，使用的交联剂为多异氰酸酯交联剂，即含(-nco)端基的异氰酸酯预聚物，分散于各种含羟基聚合物中而形成的分散体，与多种含羟基聚合物水分散体组成能在低温固化的聚氨酯树脂。
本发明还提供一种水性新型环保热转印胶水的制备方法，包括以下步骤：
a、向反应容器中加入所述水性聚氨酯树脂、水、消泡剂，搅拌2-3h，得到水性聚氨酯分散体；
b、向所述水性聚氨酯分散体中加入改性纳米二氧化硅、颜料分散剂、流平剂，继续搅拌2-3h，最后静置2--24h得到所述热转印胶水；反应过程在避光条件下进行，搅拌转速为2400r/min。
步骤a中，所述水性聚氨酯分散体的质量分数为40-50％。
本发明制备的新型胶水相对传统胶水物理性质稳定，不易燃，无爆炸危险，无腐蚀性及挥发性，无强烈有害异味，运输可按普通货物运输；根据不同承印物的表观特性，通过在制作过程中加入相对应的助剂，提高胶水的涂布适用性能，适合于高速自动化生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用易降解的水性树脂作为胶水主体，相比于传统的热转印胶水，在不改变其使用性能的基础上，对其成分进行分析调制，使用易降解的水性树脂，对环境污染小，节省能源、成膜性能好，适用于全息镭射定位电化铝烫印；
(2)本发明通过六甲基二硅氮烷、硝酸铈极易微波法对纳米二氧化硅进行改性既能够增强纳米二氧化硅的憎水性，在膜带表面形成硅石结构抑制胶体流动，加快固化速度，避免膜带反粘结，增加了膜带产品的切边性，又能增强纳米二氧化硅在水溶液中的分散性，保证热转印胶水的使用效果；
(3)本发明所述热转印胶水在制备过程中利用水代替传统的有机溶剂制备得到热转印胶水，相对传统胶水物理性质稳定，不易燃，无爆炸危险，无腐蚀性及挥发性，无有害异味，运输可按普通货物运输；
(4)本发明根据不同承印物的表观特性，通过在制作过程中加入相对应的助剂，提高胶水的涂布适用性能，适合于高速自动化生产。
具体实施方式
下面本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种水性新型环保热转印胶水，含有以下重量份的组分：水性聚氨酯树脂70-80％、改性纳米二氧化硅1-5％、水15-25％、助剂1-5％；所述助剂包括颜料分散剂、消泡剂、流平剂。
在上述范围内制备得到的所述水性新型环保热转印胶水均具有较优异的性能。
实施例1
本实施例提供一种水性新型环保热转印胶水，含有以下重量份的组分：水性聚氨酯树脂76％、改性纳米二氧化硅2％、水19％、助剂3％。
所述改性纳米二氧化硅的改性方法为：
1)将纳米二氧化硅加入浓度为20％硅酸钠溶液中，加入硫酸溶液调节ph值至1-6，搅拌反应1-3h，得到溶液a；
2)向溶液a中加入六甲基二硅氮烷，微波反应1-6h，过滤、干燥得到固体a；
3)将所述固体a置于反应容器中，加入去离子水，所述固体a在去离子水中的浓度为2mol/l，在惰性气体的保护下向反应容器中滴加硝酸铈铵，超声反应5-10h，过滤、烘干得到改性纳米二氧化硅。
所述水性聚氨酯树脂的制备方法为：
a、将二异氰酸酯分散于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯的混合溶液中超声处理1-2h，得到多异氰酸酯交联剂；
b、将所述多异氰酸酯交联剂加入聚酯溶液中，低温搅拌反应1-2h，得到水性水性聚氨酯树脂。
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷类消泡剂、聚氧丙烯甘油醚类消泡剂和高碳醇脂肪酸酯复合物类消泡剂中的一种或多种。
所述消泡剂用于抑制和消除胶水在制备过程中产生的泡沫。
所述流平剂为丙烯酸类流平剂和聚醚聚酯改性有机硅氧烷类流平剂中的一种或多种；所述流平剂能有效提高涂料流平性和均匀性，能够促进胶水在干燥沉默的过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。
本实施例还提供一种水性新型环保热转印胶水的制备方法，包括以下步骤：
a、向反应容器中加入所述水性聚氨酯树脂、水、消泡剂，搅拌2-3h，得到质量分数为45％水性聚氨酯分散体；
b、向所述水性聚氨酯分散体中加入改性纳米二氧化硅、颜料分散剂、流平剂，继续搅拌2-3h，最后静置2--24h得到所述热转印胶水；反应过程在避光条件下进行，搅拌转速为2400r/min。
本实施例还提供了上述水性新型环保热转印胶水在全息图定位烫印中的应用。
所述电化铝膜包括依次层叠的基膜、离型层、色层、镀铝层和胶水层，将转印涂料涂覆在基膜上，干燥后形成所述离型层；在所述离型层上使用色层涂料涂布，干燥后得到所述色层；在所述色层上进行真空镀铝，得到所述镀铝层，最后在所述镀铝层表面涂布制备得到的热转印胶水形成胶层。
本实施例通过所述六甲基二硅氮烷、硝酸铈铵以及微波法对纳米二氧化硅进行改性，使改性后的纳米二氧化硅既具有较强的憎水性，在膜带表面形成硅石结构抑制胶体流动，加快固化速度，避免膜带反粘结，增加了膜带产品的切边性，又具有在水溶液中较好的分散性，保证热转印胶水的使用效果。通过上述方法制备得到的所述水性聚氨酯树脂具有较好的耐溶剂性和水解稳定性，以水为溶剂对环境污染小，节省能源、成膜性能好，适用于全息镭射定位电化铝烫印。
实施例2
本实施例提供一种水性新型环保热转印胶水，与实施例1相比，不同之处在于，所述改性纳米二氧化硅的改性方法为：
1)将纳米二氧化硅加入硅酸钠溶液中，加入硫酸溶液调节ph值至1-6，搅拌反应1-3h，得到溶液a；
2)向溶液a中加入六甲基二硅氮烷，微波反应1-6h，过滤、干燥得到改性纳米二氧化硅。
本实施例中未采用所述硝酸铈铵对纳米二氧化硅进行改性，膜带产品仍然具有良好的切边性能。
实施例3
本实施例提供一种水性新型环保热转印胶水，与实施例1相比，不同之处在于，所述改性纳米二氧化硅的改性方法为：
将纳米二氧化硅置于反应容器中，加入去离子水，在惰性气体的保护下向反应容器中滴加硝酸铈铵，超声反应5-10h，过滤、烘干得到改性纳米二氧化硅。
纳米二氧化硅具有一定的憎水作用，所述硝酸铈铵能够增加二氧化硅在溶液中的分散性能，促使膜带产品具有良好的切边性。
实施例4
本实施例提供一种水性新型环保热转印胶水，与实施例1相比，不同之处在于，所述水性聚氨酯树脂的制备方法为：
①预聚体的合成
在氮气保护下，将聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、n-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，升温至60℃，开动搅拌使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加ipdi，1h加完，保温1h；然后升温至80℃，保温4h。
②中和、分散
取样测nco含量，当其含量达标后降温至60℃，加入三乙胺中和；反应30min，加入丙酮调整黏度，降温至20℃以下，在快速搅拌下加入冰水、乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得带兰色荧光的半透明状水性聚氨酯分散体。
对比例1
本对比例提供一种水性新型环保热转印胶水，包括以下重量组分：
水性转移树脂5-10份、水性附着力促进剂3-5份、酒精10-15份、分散剂0.1-1份、水69-81.9份；
所述水性附着力促进剂包括有机硅改性聚酯树脂和有机金属类附着力促进剂中的一种或几种。
性能测试
对实施例1-4以及对比例1制备得到的水性新型环保热转印胶水进行性能测试，性能测试方法如下：
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；
剥离力测试方法：在胶带玻璃测试机pt-501c上测试；
切割性测试方法：离型层上涂布色层后真空蒸镀铝，再涂布上述实施例、对比例制备得到的所述水性新型环保热转印胶水，使用烫金机进行测试；
放置稳定性测试：将150g胶水样品以相同的厚度平铺在玻璃平板上，置于25℃下2h，观察胶水样品的直径增大情况。
转移后凹印油墨流平性测试方法：电化铝离型层烫印到底材上后，揭去pet膜，在离型层上通过小型凹印机印刷普通有心油墨，观察油污明显流平缺陷；
转移后涂层与胶印油墨的附着力测试方法：电化铝离型层烫印到底材上后，揭去pet膜，在离型层上通过小型胶印及印刷uv油墨后充分固化，画百格，使用3m胶带测试其胶拉掉油墨的比例大小。
得到的测试结果如表1所示：
表1测试结果
从表1的测试结果可以看出，本发明制备的水性新型环保热转印胶水具有良好的流平性、剥离性、切割性和良好的边界性能，适用于全息镭射定位电化铝烫印；本发明使用水性聚氨酯树脂，以水代替有机溶剂，对环境污染小，节省能源、成膜性能好，是一种真正的环保热转印胶水。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。