一种制卡用水性聚氨酯粘合剂的制作方法

本发明属于高分子材料领域，涉及印刷涂层，尤其是一种制卡用水性聚氨酯粘合剂。

背景技术：

1、随着人们对美好生活的向往，证卡朴素的外表已不能满足市场的需求，现在市面上出现了越来越多色彩鲜艳的证卡，颜色的复杂性代表印刷时油墨的复杂性，越来越复杂的油墨对证卡材料表面覆盖的带胶膜也提出了更高的要求，带胶膜表面涂布的粘合剂需有广泛的适用性才能满足需求。特别是随着能源供应的日渐紧张以及环保观念的深入人心，对粘合剂的环保性也提出了较高要求，粘合剂需为水性环保，低voc排放，且为了延长证卡的使用寿命，证卡行业的粘结力和耐老化性标准也一直在提高。

2、经检索，发现一篇与本专利内容相关的专利文献，公开号为cn115556494a提供了一种喷墨打印耗材及其制备方法和应用。该喷墨打印耗材包括支持体和复合功能层，复合功能层设在支持体的至少一个表面上，复合功能层包括至少三层子功能层，每层子功能层分别独立地包括无机颗粒和粘结剂，至少三层子功能层沿远离支持体的方向逐层布置，且在远离支持体的方向上，至少三层子功能层的真孔隙率逐层递减。该喷墨打印耗材不仅具有良好的抗划伤性能，在生产和使用过程中不易出现“磨白”、“亮斑”或“亮带”的问题，还兼具光泽度高、色密度高、吸墨性好和墨水适应性强等优势。

3、经对比，上述专利文献欲解决的具体技术问题以及采用技术方案均存在差异。

4、本发明主要用于粘接柯尼卡美能达的accurio press c4070和accurio pressc4080等彩色生产型数字印刷系统印刷出来的pvc基片，这套系统为激光打印系统，使用油墨类型为碳粉，目前水性粘合剂对于喷墨打印和胶印有较好的粘接性，但用于激光打印的碳粉与pvc基材表面没有很强的附着性，所以目前市场上具有的水性粘合剂对于激光打印的画面粘接较差。而且在使用过程中吸潮后，带胶膜和碳粉容易从pvc基材表面脱离，造成很此类卡片的老化性能差，使用寿命短。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种与碳粉粘接效果好且耐老化性的制卡用水性聚氨酯粘合剂及其制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种用于制卡材料领域的水性聚氨酯粘合剂，所述水性聚氨酯粘合剂的各原料组分及重量份数分别为：

4、水性聚氨酯a乳液80～120份；

5、丙烯酸改性聚氨酯乳液40～60份；

6、水可分散异氰酸酯(hdi三聚体)固化剂2～6份；

7、无机纳米粒子5～10份；

8、耐黄变助剂1～3份；

9、流平剂1～3份；

10、消泡剂0.5～2份。

11、而且，所述水性聚氨酯a乳液为阴离子型脂肪族水性聚氨酯分散体，为双组分聚氨酯分散体，其固含量为45％～55％，粘度值为500mpa·s～2000mpa·s，比重为1.04g/cm3～1.09g/cm3，溶剂含量＜1％，外观为乳白色液体，ph值为6～9。适用于汽车内饰件的热活化粘接。具有活化温度低、结晶速度快等优点。

12、而且，所述丙烯酸改性聚氨酯乳液系为自制，其各组分含量为甲苯二异氰酸酯(tdi)4～12份；二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)4～12份；异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)28～36份；聚碳酸酯多元醇25～37份；聚四氢呋喃8～12份；1，4-丁二醇3～9份；2，2-二羟甲基丙酸2～6份；3，5-二甲基吡唑0.8～1.6份；三乙胺1～4份；二月桂酸二丁基锡0.01～0.02份；水性丙烯酸乳液60～100份；有机溶剂(可选用丙酮、dmf等)40～56份。去离子水200～280份。首先在三口烧瓶中依次加入甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃、1，4-丁二醇、2，2-二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、有机溶剂。加完后设置温度86℃并开动搅拌，温度达到后搅拌反应6h，然后降温至80℃时，加入3，5-二甲基吡唑，然后降温至60℃，再加入三乙胺和有机溶剂的混合物，反应20min后预聚体制备完成。然后将丙烯酸乳液倒入预聚体中，使预聚体和丙烯酸乳液充分混合，得到混合液。最后在分散釜中加入去离子水开动高速搅拌，然后将混合液倒入分散釜，分散完毕后保持高速搅拌30min后得到丙烯酸改性聚氨酯乳液。

13、而且，所述水可分散异氰酸酯(hdi三聚体)固化剂是一款优质的亲水改性异氰酸酯固化剂，适用于水性双组份聚氨酯体系，具有高官能度、耐黄变等特点。与水性聚氨酯树脂搭配使用，可以大大提高胶接制品的粘接强度、耐水解、耐热等性能；此固化剂外观为无色至淡黄色透明液体，nco含量为15％～20％，粘度值为3000mpa·s～5000mpa·s，单体含量＜0.2％，为100％固体含量，生态环保产品，零voc释放。

14、而且，所述无机纳米粒子为表面亲水类型，粒径5～10nm，纯度为99％，为以下化合物一种和几种的组合：纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米硫酸钡，优选纳米二氧化硅。

15、而且，所述耐黄变助剂任选自如下化合物的一种和几种的组合：胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂。

16、而且，所述流平剂任选自如下化合物的一种和几种的组合：丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂、氟碳化合物类流平剂。

17、而且，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷类。

18、而且，上述的制卡材料领域的水性聚氨酯粘合剂的制备方法，其特征在于：其制备步骤是：

19、(1)准备好油浴锅和三口烧瓶，搭好搅拌、冷凝回流和测温装置，设置反应温度为38℃，待瓶内温度达到后，依次加入甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃、1，4-丁二醇、2，2-二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、有机溶剂。

20、(2)加完后设置温度为86℃，并开动搅拌，温度达到后搅拌反应6h，取样测nco含量，当nco含量≤2.52％时降温，当温度降至80℃时，加入3，5-二甲基吡唑，然后设置温度为60℃，温度达到后观察粘度，粘度若过大，加入有机溶剂稀释；粘度合适后再加入三乙胺和有机溶剂的混合物，反应20min后预聚体制备完成，期间保持搅拌，温度维持在60℃左右。

21、(3)然后保持预聚体高速搅拌，将丙烯酸乳液缓缓倒入预聚体中，使预聚体和丙烯酸乳液充分混合，得到混合液。最后在分散釜中加入去离子水开动高速搅拌，然后将混合液倒入分散釜，使混合液在水中充分分散，分散完毕后保持高速搅拌30min后得到丙烯酸改性聚氨酯乳液。

22、(4)在容器中依次加入水性聚氨酯乳液a和丙烯酸改性聚氨酯乳液并高速搅拌，保持高速搅拌5min以使各乳液之间混合均匀。然后缓慢搅拌，过程中加入无机纳米粒子，随着无机纳米粒子加入量的逐渐增大，逐渐提高搅拌速度，加入无机纳米粒子过程中会产生气泡，应在产生气泡的时候同步加入消泡剂，加完后保持高速搅拌5min，以使无机纳米粒子充分分散。之后保持高速搅拌，缓慢加入流平剂和耐黄助剂，高速搅拌5min，最后加入固化剂，保持高速搅拌5min后停止搅拌，得到水性聚氨酯粘合剂。

23、而且，步骤(4)中，加入无机纳米粒子过程中会产生气泡，应在产生气泡的时候同步加入消泡剂，搅拌速度越大，表层气泡可能会向底部转移，应及时消泡，尽量避免乳液内部产生气泡。

24、本发明优点和积极效果为：

25、市场现有的水性粘合剂对油墨碳粉和pvc膜之间的粘接力较差，pvc膜与油墨碳粉之间的粘接力在5～6n/cm之间，抗老化时间在300小时左右(约两周)。本发明提供的制卡材料用水性聚氨酯粘合剂效果优于现用产品，有效增加了pvc膜与柯尼卡美能达油墨碳粉之间的粘接力，可使pvc膜与柯尼卡美能达油墨碳粉(红黄)之间的粘接力达到8～10n/cm，可使pvc膜与柯尼卡美能达油墨碳粉(蓝黑)之间的粘接力达到7～8n/cm，抗老化时间达到500余小时；其使用简便；色彩还原度较好，可适用激光印刷，表面美观，耐黄变较好。

26、本发明制备的水性聚氨酯粘合剂，通过自制丙烯酸改性聚氨酯乳液和市面购买的聚氨酯乳液共混，改善了聚氨酯乳液耐老化性较差的缺点。对于不同pvc膜和不同颜色的油墨碳粉具有优异的粘结力，使其具有了广泛的适用性；并通过合理调节制卡工艺时层压的温度、压力、层压时间，使pvc树脂与激光碳粉之间充分结合，从而达到较高的粘合力和较优异的耐老化性。