[发明专利]一种用于转移镀铝的水性阳离子聚氨酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及树脂领域，特别涉及一种用于转移镀铝的水性阳离子聚氨酯树脂及其制备方法。

背景技术

镀铝纸因其独有的转移特性及金属光泽、印刷适应性、可回收性以及材料成本低廉等优势，广泛用于食品、烟酒、日用品、礼品盒等各类包装材料。转移镀铝是在PET等基材上涂布转移镀铝涂料，待涂料干燥成膜后镀铝，然后通过复合胶将镀铝层转移到纸基上。由于转移镀铝比纸与镀铝膜复合或直接镀铝更环保，而且PET膜可以重复使用，对纸张的要求低，可在40～450g/m²的纸或纸板上镀铝，不要求纸张的水分含量，镀铝光泽高，因此是目前常用的生产镀铝纸的方法。使用转移镀铝涂料，是因为镀铝层与PET基材之间的粘附性很强，所以要在PET基材上先涂覆一层离型层即转移镀铝涂料。

现有转移镀铝涂料以溶剂型为主，如上海维凯的专利CN101407689和CN1580156使用超过70％的醋酸乙酯、丁酮以及乙醇等溶剂，西安大天的专利CN101619186也使用超过70％的醋酸乙酯和丁酮。溶剂型转移镀铝涂料存在以下问题：使用大量的溶剂会造成环境污染；涂覆现场的环境较恶劣，对生产工人的身体伤害较大；存在火灾隐患；容易产生VOC超标；潮湿天气下会产生涂膜发白的现象。水性转移镀铝涂料在国内应用很少，主要存在剥离偏紧、耐热性偏低、使用阴离子聚氨酯树脂时会产生污染，如用三乙胺中和乳化树脂时会产生三乙胺的VOC问题等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、具有良好剥离性、耐热性的用于转移镀铝的水性阳离子聚氨酯树脂。

本发明的另一目的在于提供一种上述水性阳离子聚氨酯树脂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于转移镀铝的水性阳离子聚氨酯树脂的制备方法，包括下述步骤：

(1)聚氨酯预聚体的制备：将多元醇在100～120℃下真空脱水1～2小时，使其水含量低于0.5％；然后在50～60℃下加入异氰酸酯、催化剂二月桂酸二正丁基锡，再在70～90℃下反应2～3小时，得到聚氨酯预聚体；

(2)扩链：先将聚氨酯预聚体降温到30～60℃，缓慢加入醇类亲水扩链剂和/或醇胺类亲水扩链剂，然后升温70～90℃反应2～3小时，取样测定溶液中NCO的摩尔含量；当NCO的摩尔含量与R的设计范围值相符时，加入溶剂调节预聚体的粘度，得到扩链后的反应物料，其质量浓度为60％～90％；再将反应物料降温到0～20℃，加入质量浓度为20～60％胺类亲水扩链剂的水溶液，搅拌，得到中和前的聚合物；

所述NCO是指异氰酸酯基团；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；R的设计范围值为1.3～2.8，根据R的大小可以调节预聚体的分子量、粘度、树脂的软硬，并进而调节树脂的剥离性和耐热性；

(3)中和及乳化：将中和前的聚合物升温到30～60℃，加入中和剂成盐，快速搅拌20～60分钟后，加入水使反应物料的固含量达到10～50％，再高速分散10～40分钟，得到用于转移镀铝的水性阳离子聚氨酯树脂。

步骤1中，所述多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇或其混合物；优选聚环氧丙烯二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸二甘醇酯二醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚环氧丙烯二醇、丙烯酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或聚苯甲酸酯多元醇中的一种或一种以上混合物；较优选聚四氢呋喃醚二醇、聚苯甲酸酯多元醇、聚环氧丙烯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己二酸二甘醇酯二醇中的一种或一种以上混合物；最优选聚四氢呋喃醚二醇、聚苯甲酸酯多元醇、聚环氧丙烯二醇或聚己二酸二甘醇酯二醇中的一种或一种以上混合物。

步骤1中，所述异氰酸酯包括甲苯异氰酸酯(TDI)、六次甲基二异氰酸酯(H DI)、苯二甲撑二异氰酸酯(XDI)、二甲苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六氢甲基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)或三甲基六甲叉二异氰酸酯(TMDI)中的一种或一种以上混合物；优选六次甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六氢甲基二异氰酸酯(HTDI)或二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。

步骤1中，多元醇的用量为异氰酸酯摩尔量的10～50％；催化剂二月桂酸二正丁基锡的用量为异氰酸酯摩尔量的0.01～0.06％