[发明专利]一种耐高温碱液水性聚氨酯涂料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种耐高温碱液水性聚氨酯涂料的制备方法及其应用，首先通过分子设计和工艺优化实现耐碱型环氧‑丙烯酸酯‑聚氨酯的共聚合和在水中的自乳化，然后在其中加入相关助剂得到水性聚氨酯涂料，涂布于包装纸表面后，可在纸张表面形成一层具有耐高温氢氧化钠溶液的聚氨酯涂层，表面印刷油墨后，可在85℃下、2％的氢氧化钠溶液中浸泡20分钟内保持涂层不降解、油墨不脱落，并且能显著提高纸张的硬度、光泽度、耐折度，使用水性聚氨酯涂料涂布后，纸张的硬度由HB提高到5H，光泽度提高约261％，耐折度提升了178％。

技术领域

本发明涉及一种水性聚氨酯，具体地说是一种耐高温碱液水性聚氨酯涂料的制备方法及其应用，适用于纸张的加工与处理，以达到提高纸张表面的可印刷性以及高温耐碱性的目的，同时也可以提高纸张的硬度、耐折度以及光泽度。

背景技术

原纸由于其未进行加工改性，通常机械性能较差，且由于纤维素易吸水吸油墨，导致其表面印刷时，油墨极易分散开，从而导致极差的可印刷性，这两点导致原纸通常需要进行涂布加工后才能达到使用要求。目前市场上常用的纸张涂料通常是油溶性聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯，这些涂料在使用时存在严重的溶剂挥发的问题，对环境和人体都存在严重的危害，水性聚氨酯以水替代有机溶剂作为分散介质，除具有溶剂型聚氨酯优异性能外，而且耐油、耐低温、耐屈挠、耐化学品、安全可靠、施工过程不易燃易爆、无毒、无环境污染，环氧树脂具有极佳的耐碱腐蚀的性能，且在成膜时能提高纸张的硬度和耐折度，丙烯酸酯价格低廉，同时具有优异的成膜性能，能够在降低成本的同时极大的提高纸张的表面光泽度。两者复合改性聚氨酯能使涂料兼具各组分的优异性能，对纸张涂布后赋予其优异的高温耐碱性、硬度、耐折度、光泽度。

发明内容

本发明旨在提供一种耐高温碱液水性聚氨酯涂料的制备方法及其应用。本发明利用环氧树脂与丙烯酸酯优异的高温耐碱腐蚀性能以及水性聚氨酯良好的成膜性能，应用于纸张涂布后，涂料可以在高温干燥下重新交联固化，在纸张表面形成一层耐高温碱液的聚合物涂层。

本发明耐高温碱液水性聚氨酯涂料的制备方法，是首先在聚氨酯中引入环氧树脂与双键，实现与丙烯酸酯类单体的共聚合，通过基体树脂在水中的自乳化制备出耐高温碱液水性聚氨酯乳液，加入助剂后获得的耐高温碱液水性聚氨酯涂料；其制备过程具体包括如下步骤：

步骤1：将双酚A型环氧树脂、聚碳酸酯二元醇、异氰酸酯混合，在70-85℃下聚合3-4小时，随后分别加入亲水扩链剂、小分子扩链剂进行扩链并引入亲水基团，继续反应4-5小时，再加入羟基不饱和单体进行封端1-2小时，最后加入成盐剂和去离子水进行中和乳化，得到水性可交联耐碱型聚氨酯乳液；

步骤1中，各原料的配比按质量份数构成如下：

步骤1中，所述双酚A型环氧树脂为环氧值在0.1-0.56之间的环氧树脂中的一种。

步骤1中，所述聚碳酸酯二元醇包括数均分子量为1000、2000、4000的聚碳酸酯二元醇中的一种或几种。

步骤1中，所述异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯中的一种或几种。

步骤1中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1,2-丙二醇-3-磺酸钠、1,4-丁二醇-2-磺酸钠中的一种。

步骤1中，所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、二乙醇胺、1,6己二醇、乙二胺中的一种。

步骤1中，所述羟基不饱和单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯中的一种。

步骤1中，所述成盐剂为三乙胺、氢氧化钠、氨水、氢氧化钙悬浊液中的一种。