本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)移涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國煙包印刷技術(shù)對(duì)工藝要求高，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了歐美發(fā)達(dá)國家。早期的煙酒、食品、日用品等包裝盒用的金銀卡紙主要采用復(fù)合法工藝生產(chǎn)，即將鋁箔或鍍鋁膜與紙張直接復(fù)合。產(chǎn)品中使用的鋁箔和塑料薄膜無法回收利用，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。為了保護(hù)環(huán)境節(jié)約成本，現(xiàn)多采用直鍍法工藝和轉(zhuǎn)移法工藝。與直鍍法工藝相比，轉(zhuǎn)移法工藝的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)紙張要求低，可采用任意厚度的紙或紙板；可充分利用薄膜的平整度使紙面金屬光澤更明亮。在轉(zhuǎn)移法工藝中起關(guān)鍵作用的是轉(zhuǎn)移涂料。它能賦予以下作用：與薄膜的易剝離性，與鋁層的附著力，印刷行、光澤性等。目前煙包轉(zhuǎn)移水性聚氨酯涂料存在兩大主要問題：由于水性轉(zhuǎn)移涂料相對(duì)于溶劑型來說易吸潮，耐水性差；水性涂料的成膜機(jī)理與溶劑型不同，且二者中包含聚合物的分子量差別較大，導(dǎo)致水性涂料耐磨性差，易刮傷。
通過對(duì)現(xiàn)有專利文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01010597225.1的中國發(fā)明專利申請公開了一種有機(jī)硅改性水性聚氨酯的制備方法，其采用不同預(yù)聚體，通過物理共混改性聚氨酯預(yù)聚體，再與聚硅氧烷加成聚合、擴(kuò)鏈反應(yīng)制成有機(jī)硅改性聚氨酯共聚物。然而，雖然該專利使用聚硅氧烷與聚氨酯聚合的改性方法能夠改善涂料的耐水性，且與物理共混的方法相比能夠適當(dāng)改善有機(jī)硅硅氧烷與聚氨酯的相容性。但是即使是采用加成聚合的方法，聚硅氧烷(PMDS)與聚氨酯的相容性是有限的，大量聚硅氧烷的使用會(huì)對(duì)涂料的流平、透光率產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，所述涂料包括如下重量份數(shù)的各組分：
優(yōu)選的，所述多異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述聚酯多元醇是官能度大于等于2的聚酯多元醇中的一種或幾種，所述聚酯多元醇的(數(shù)均)分子量為2000～4000；所述聚醚多元醇是官能度大于等于2的聚醚多元醇中的一種或幾種，所述聚醚多元醇的(數(shù)均)分子量為2000～4000。
優(yōu)選的，所述有機(jī)硅多元醇為端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物、端羥基聚醚改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述溶劑包括丙酮、丁酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、乙酸乙酯中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述親水?dāng)U鏈劑包括二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、二氨基苯甲酸、乙二胺基乙磺酸鈉、1,4-丁二醇-2-磺酸鈉、N-甲基二乙醇胺中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述小分子擴(kuò)鏈劑包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、己二醇、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述中和劑包括三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N－二甲基乙醇胺、N，N－二甲胺基對(duì)苯甲酸異辛酯中的一種或幾種。
本發(fā)明還涉及一種上述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的制備方法，該方法包括如下步驟：
(1)將所述聚醚或聚酯多元醇、有機(jī)硅多元醇投入反應(yīng)釜中，在120℃，真空條件下攪拌脫水，直到聚醚或聚酯多元醇與有機(jī)硅多元醇的混合物中的含水量小于200ppm后，降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨⒍喈惽杷狨ネ度敕磻?yīng)釜中，攪拌1～2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨⒂H水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑分散在溶劑中后投入反應(yīng)釜中，攪拌1～2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入中和劑，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
(1)通過有機(jī)硅多元醇與多異氰酸酯的反應(yīng)，在聚氨酯乳液中引入有機(jī)硅組分，從而顯著提高涂料的耐水性、滑爽性；
(2)以水為主要分散介質(zhì)，基本不含有機(jī)溶劑，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)含量極低，生產(chǎn)成本低；
(3)與一般水性涂料相比，有機(jī)硅多元醇的引入使涂料成膜后表面能降低，賦予了其良好的耐溶劑性，更適用于對(duì)耐溶劑性要求較高的印刷方式(如凹版印刷、絲網(wǎng)印刷)；
(4)與添加型有機(jī)硅助劑相比，有機(jī)硅多元醇與異氰酸酯反應(yīng)接枝到分子鏈中，賦予涂料更高的儲(chǔ)存穩(wěn)定性；
(5)本發(fā)明的轉(zhuǎn)移涂料體系中使用了端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物、端羥基聚醚改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物，其與聚氨酯具有良好的相容性，能夠顯著改善涂料的耐水、耐刮擦性能，并且不會(huì)對(duì)流平、透光率產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干調(diào)整和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
以下實(shí)施例涉及的端羥基改性聚硅氧烷是用一部分有機(jī)基團(tuán)取代端羥基二甲基硅氧烷中的甲基，改性的主要目的是提高助劑的效果，相容性，增加反應(yīng)性等。其分子式為：
其中，R＝烷烴、聚醚等，m＝10～30，n＝1～10。
實(shí)施例1
本實(shí)施例涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，包括如下重量份數(shù)的各組分：多異氰酸酯10份，聚醚或聚酯多元醇10份，有機(jī)硅多元醇1份，溶劑12份，親水?dāng)U鏈劑3份，小分子擴(kuò)鏈劑2份，中和劑2份，水60份。
以制備100kg防水耐刮傷水性聚氨酯涂料為例，本實(shí)施例的涂料的制備方法具體包括如下步驟：
(1)將10kg聚酯多元醇(官能度大于等于2的羥基封端聚酯多元醇，分子量為2000～2500)、1kg有機(jī)硅多元醇(端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物)在120℃，真空條件下攪拌脫水0.5小時(shí)，直至聚酯多元醇和有機(jī)硅多元醇中的含水量小于200ppm后降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨?0kg二苯基甲烷二異氰酸酯投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨?kg二羥甲基丙酸和2kg丁二醇分散在12kg丙酮中后投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入2kg三乙醇胺，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入60kg水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑，即得所述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料。
本實(shí)施例制得的防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的性能如表3所示。
在本實(shí)施例的涂料體系中，考核聚硅氧烷、改性聚硅氧烷及不同添加量對(duì)透光率的影響；透光率測試：使用薄膜透光率霧度測試儀，基膜為PET膜，涂料涂布干量為1.2g/m2。結(jié)果如表1所示：
表1
＊PET基膜透光率為90％。
在本實(shí)施例的涂料體系中，考核聚硅氧烷、改性聚硅氧烷及不同添加量對(duì)流平的影響；流平測試，采用JB 3998—85標(biāo)準(zhǔn)。其結(jié)果如表2所示：
表2
實(shí)施例2
本實(shí)施例涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，包括如下重量份數(shù)的各組分：多異氰酸酯12份，聚醚或聚酯多元醇10份，有機(jī)硅多元醇2份，溶劑10份，親水?dāng)U鏈劑3份，小分子擴(kuò)鏈劑3份，中和劑2份，水58份。
以制備100kg防水耐刮傷水性聚氨酯涂料為例，本實(shí)施例的涂料的制備方法具體包括如下步驟：
(1)將10kg聚酯多元醇(官能度大于2的羥基封端聚酯多元醇，分子量為3500～4000)、2kg有機(jī)硅多元醇(端羥基聚醚改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物)在120℃，真空條件下攪拌脫水0.5小時(shí)，直至聚酯多元醇和有機(jī)硅多元醇中的含水量小于200ppm后降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨?2kg異佛爾酮二異氰酸酯投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨?kg乙二胺基乙磺酸鈉和3kg 4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷分散在6kg N-甲基吡咯烷和4kg乙酸乙酯的混合溶劑中后投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入2kg N，N－二甲胺基對(duì)苯甲酸異辛酯，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入58kg水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑，即得所述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料。
本實(shí)施例制得的防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的性能如表3所示。
實(shí)施例3
本實(shí)施例涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，包括如下重量份數(shù)的各組分：多異氰酸酯8份，聚醚或聚酯多元醇12份，有機(jī)硅多元醇3份，溶劑10份，親水?dāng)U鏈劑3份，小分子擴(kuò)鏈劑2份，中和劑2份，水60份。
以制備100kg防水耐刮傷水性聚氨酯涂料為例，本實(shí)施例的涂料的制備方法具體包括如下步驟：
(1)將12kg聚醚多元醇(官能度為3的羥基封端聚氧化烯多元醇，分子量為3000～3500)、3kg有機(jī)硅多元醇(端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物)在120℃，真空條件下攪拌脫水0.5小時(shí)，直至聚醚多元醇和有機(jī)硅多元醇中的含水量小于200ppm后降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨?kg二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和2kg六亞甲基二異氰酸酯投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨?kgN-甲基二乙醇胺和2kg新戊二醇分散在10kg N-乙基吡咯烷酮中后投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入2kg N－二甲基乙醇胺，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入60kg水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑，即得所述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料。
本實(shí)施例制得的防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的性能如表3所示。
實(shí)施例4
本實(shí)施例涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，包括如下重量份數(shù)的各組分：多異氰酸酯5份，聚醚或聚酯多元醇5份，有機(jī)硅多元醇1份，溶劑8份，親水?dāng)U鏈劑1份，小分子擴(kuò)鏈劑1份，中和劑1份，水50份。
以制備72kg防水耐刮傷水性聚氨酯涂料為例，本實(shí)施例的涂料的制備方法具體包括如下步驟：
(1)將5kg聚醚多元醇(官能度為4的羥基封端聚氧化烯多元醇，分子量為2500～3000)、1kg有機(jī)硅多元醇(端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物)在120℃，真空條件下攪拌脫水0.5小時(shí)，直至聚醚多元醇和有機(jī)硅多元醇中的含水量小于200ppm后降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨?kg甲苯二異氰酸酯投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨?kg二羥甲基丁酸和1kg丙二醇分散在8kg丁酮中后投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入1kg二乙醇胺，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入50kg水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑，即得所述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料。
本實(shí)施例制得的防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的性能如表3所示。
實(shí)施例5
本實(shí)施例涉及一種防水耐刮傷水性聚氨酯涂料，包括如下重量份數(shù)的各組分：多異氰酸酯12份，聚醚或聚酯多元醇12份，有機(jī)硅多元醇4份，溶劑14份，親水?dāng)U鏈劑2份，小分子擴(kuò)鏈劑2份，中和劑3份，水70份。
以制備119kg防水耐刮傷水性聚氨酯涂料為例，本實(shí)施例的涂料的制備方法具體包括如下步驟：
(1)將12kg聚醚多元醇(官能度為2的羥基封端聚氧化烯多元醇，分子量為2600～2900)、4kg有機(jī)硅多元醇(端羥烷基改性聚硅氧烷有機(jī)硅化合物)在120℃，真空條件下攪拌脫水0.5小時(shí)，直至聚醚多元醇和有機(jī)硅多元醇中的含水量小于200ppm后降溫至85℃；
(2)保持?jǐn)嚢璨?kg甲苯二異氰酸酯和6kg六亞甲基二異氰酸酯投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(3)保持?jǐn)嚢璨?kg1,4-丁二醇-2-磺酸鈉和2kg乙二醇分散在14kg N-乙基吡咯烷酮中后投入反應(yīng)釜中，攪拌2小時(shí)；
(4)冷卻至50℃以下后加入3kg三乙胺，攪拌0.5小時(shí)；
(5)將反應(yīng)產(chǎn)物倒入分散缸中，使用高速分散機(jī)加入70kg水分散乳化0.5小時(shí)；
(6)將制備的乳液在50℃，真空條件下脫去溶劑，即得所述防水耐刮傷水性聚氨酯涂料。
本實(shí)施例制得的防水耐刮傷水性聚氨酯涂料的性能如表3所示。
表3
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。