[发明专利]一种聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物及其制备的BOPP膜

说明书

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物及其制备的BOPP膜。

技术背景

双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）是最主要的包装塑料薄膜之一，具有质轻、透明性好、防潮抗氧、气密性好、有韧性耐折、表面光滑耐热酸碱、溶剂、摩擦、撕裂，能再现商品的造型、色彩，而且价格低廉，加工性能优异，常用作复合薄膜的面层材料等而作为基材使用，可广泛应用于塑料包装材料。但是由于聚烯烃薄膜无极性、印刷困难，因此业内通常采用电晕法和涂层法处理BOPP表面，使其表面能增加，从而达到增加基材BOPP与油墨层覆层的粘结力。但电晕处理的电晕量通常不好控制，塑料薄膜经电晕处理后的表面湿张力衰减比较严重。相对于电晕处理法，涂层法处理BOPP薄膜表面具有处理后表面湿张力不会因为高温、高湿的气候条件而衰减，而且涂层材料也有较好的耐水、耐溶剂性，且工艺简单、生产成本低、储存与可操作生产时间长等优点。涂层法中最重要的是高分子涂覆液的制备，目前常用的高分子涂覆液是氯化聚丙烯，聚丙烯酸酯类、聚氨酯类等。但氯化聚丙烯往往需要使苯类溶剂，不符合绿色环保的要求，而单独使用聚丙烯酸酯类高分子溶液时，由于丙烯酸酯聚合物一般为链状线形结构，对温度极为敏感，随温度上升会逐渐变软、变粘；温度降低到一定限度又会逐渐变脆、耐候性差，所以所得的涂层性能较差；单独使用聚氨酯类高分子溶液时，存在耐热性差的问题。工业上一般采用直接物理混合方法对两者进行改性，但相容性差，涂膜性能不能充分发挥，使用寿命短，存在收缩变形等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物；该聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物同时具备聚氨酯优异的弹性、耐磨性、粘接性、耐低温性、耐溶剂性以及耐生物老化性性能，又具有聚丙烯酸酯强度高、耐磨、尺寸稳定性好、附着力高、光性能优良的优点。

本发明的另一个目的在于提供上述聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物的制备方法；

本发明的再一个目的在于提供一种由聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物为原料制备而成的BOPP膜；

本发明还有一个目的在于提供上述BOPP膜的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物，该聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物的分子结构式为：

其中，R₁表示H或CH₃，R₂表示中的一种，x=1～500，y=1～500，n=1～4，m=5～500，a=1～18。

上述所述的聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物的制备方法，包括以下步骤：

（1）甲基丙烯酸羟基酯封端的聚氨酯大分子单体的制备：按重量份计，加入除水的100份聚醚二元醇，升温至60～85℃，再加入二异氰酸酯12～50份，搅拌混合均匀，升温至60～80℃，反应3～7h后得到端基为-NCO-的聚氨酯预聚物；然后加入8～26重量份的（甲基）丙烯酸羟基酯，在80℃下反应4h后，即得到甲基丙烯酸羟基酯封端的聚氨酯大分子单体；

（2）聚丙烯酸酯大分子单体的制备：将80～90重量份的（甲基）丙烯酸酯，8～10重量份的（甲基）丙烯酸羟基酯，溶剂100份，2～5重量份的引发剂，搅拌混合均匀，升温至60～80℃反应0.5h，再加入1～3重量份的引发剂，在60～80℃下反应10～40h后除去溶剂，制得聚丙烯酸酯大分子单体；

（3）聚氨酯/聚丙烯酸酯共聚物的制备：将38～60重量份的甲基丙烯酸羟基酯封端的聚氨酯大分子单体，搅拌升温至40℃，加入40～62重量份的聚丙烯酸酯大分子单体和0.01～0.10重量份的催化剂，搅拌混合均匀后升温至60～70℃，反应2～7小时后得到紫外光固化聚氨酯/聚丙烯酸酯。

步骤（1）中所述的聚醚二元醇的分子量为1000～2000；

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或一种以上；其中，优选二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯；

所述的（甲基）丙烯酸羟基酯为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4-羟基丁酯中的一种或一种以上；其中，优选的（甲基）丙烯酸羟基酯为甲基丙烯酸羟乙酯；