一种用于电化铝涂层的环保型着色剂及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电化铝涂层的环保型着色剂，其包括潜伏型固化剂、硝化纤维溶液、氨基树脂、氯醋树脂溶液、丁酮以及乙酸乙酯。该着色剂的制备方法为：①制备封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体；②将硝化纤维和氯醋树脂溶解为30％的固体含量；③将丁酮和乙酸乙酯为混合溶剂；④将氨基树脂、封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体、氯醋树脂溶液和硝化纤维溶液加入到混合溶剂中；⑤搅拌，并调节固体含量；冷却，过滤。该着色剂及制备方法，实现了产品的环保性，整个生产过程中不使用甲苯、环己酮、乙酸丁酯等对人体有害物质，从而解决溶剂型电化铝着色剂普遍存在的挥发性有机物不达标的问题，且利用价格低廉的乙酸乙酯代替了较昂贵的乙酸丁酯等，节约成本。
【专利说明】—种用于电化铝涂层的环保型着色剂及制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及薄膜涂层领域，具体涉及一种用于电化铝涂层的环保型着色剂及制备方法。
【背景技术】
[0002]在电化铝着色剂生产行业中，为了使着色剂中极性基料溶解，都不同程度使用了甲苯、环己酮、丁酯等极性有机溶剂，从而使得电化铝着色剂中含有较多甲苯、环己酮、丁酯等对人体有害的易挥发性有机物。电化铝着色剂被大量用到卷烟条、烟盒包装纸生产中，上述电化铝着色剂产品，普遍达不到中华人民共和国烟草行业标准(YC/T207-2006卷烟条与烟盒包装纸中有机化合物测量标准)。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种用于电化铝涂层的环保型着色剂及制备方法，为了实现产品的环保性，本发明从原料合成到最终着色剂的配方，采用新型基料及溶剂体系，整个生产过程中不使用苯、甲苯、二甲苯、环己酮、乙酸丁酯等对人体有害物质，从而解决溶剂型电化铝着色剂普遍存在的挥发性有机物不达标的问题，且利用价格低廉的乙酸乙酯代替了较昂贵的乙酸丁酯等。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0005]一种用于电化铝涂层的环保型着色剂，所述着色剂包括浅色用着色剂和深色用着色剂，所述着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂50~70份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂4~16份、氯醋树脂溶液8~20份以及溶剂60~120份；
[0006]所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂60~70份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂4~9份、氯醋树脂溶液8~10份以及溶剂60~120份；
[0007]所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂50~59份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂10~16份、氯醋树脂溶液11~20份以及溶剂60~120份；
[0008]所述溶剂优选有机溶剂，所述有机溶剂包括乙酸乙酯和正丁醇与丁酮两种溶剂中的至少一种，即乙酸乙酯为必用溶剂；
[0009]所述氯醋树脂能够用丙烯酸树脂或氯醋树脂和丙烯酸树脂的混合物代替；
[0010]所述潜伏型固化剂为一种聚异氰酸酯树脂，所述聚异氰酸酯树脂包括封闭型甲苯
二异氰酸酯三聚体；
[0011]所述硝化纤维溶液为固体含量为30%的硝化纤维溶液；所述氯醋树脂溶液为固体含量为30%的氯醋树脂溶液。
[0012]进一步地，所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂63份、硝化纤维溶液14份、氨基树脂5份、氯醋树脂溶液9份、丁酮60份以及乙酸乙酯50份。
[0013]进一步地，所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂70份、硝化纤维溶液18份、氨基树脂7份、丙烯 酸树脂10份、正丁醇15份、丁酮40份以及乙酸乙酯15份。[0014]进一步地，所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂50份、硝化纤维溶液14份、氨基树脂13份、氯醋树脂溶液20份、丁酮50份、正丁醇10份以及乙酸乙酯30份。
[0015]进一步地，所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂58份、硝化纤维溶液16份、氨基树脂15份、氯醋树脂溶液10份、丙烯酸树脂10份、丁酮50份、正丁醇10份以及乙酸乙酯30份。
[0016]一种所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0017]①用甲苯二异氰酸酯合成甲苯二异氰酸酯三聚体；
[0018]②用步骤①中所述的甲苯二异氰酸酯三聚体合成所述封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体；
[0019]③用丁酮分别将硝化纤维和氯醋树脂溶解为30%的固体含量；所述氯醋树脂能够用丙烯酸树脂或氯醋树脂和丙烯酸树脂的混合物代替；
[0020]④将乙酸乙酯加入到干净的反应器中，同时将正丁醇和丁酮两种溶剂中的至少一种加入到干净的所述反应器中，搅拌，得混合溶剂，将其加热到30~60°C ；
[0021]⑤将氨基树脂以及步骤②中所述的封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体、步骤③中所述的氯醋树脂溶液和硝化纤维溶液加入到步骤④中所述的混合溶剂中；
[0022]⑥高速搅拌溶解40min以上，得到均匀透明溶液，全部固体溶解并混合均匀后，测固体含量，并添加溶剂将固体含量调整到22~30% ；
[0023]⑦将步骤⑥所述的调整了固体含量的溶液冷却，再用200目滤网过滤，包装，得本发明所述的着色剂。
[0024]进一步地，步骤①中所述的甲苯二异氰酸酯三聚体合成过程为:
[0025](I)将所述甲苯二异氰酸酯投入至干净的反应釜中，再加入乙酸乙酯、一元醇，搅拌半个小时；
[0026](2)向步骤(1)中所述的反应釜中投入抗氧剂，再缓慢投入催化剂，得反应体系，将该反应体系加热到60~70°C，匀速搅拌，反应6-8h ;反应体系粘度达到400CPS时，终止反应；所述的抗氧剂为多元受阻酚；
[0027](3)反应完毕后，静止放置，熟化8h以上；
[0028](4)检测步骤(3)中所述的熟化后的反应体系的粘度和固体含量；并用乙酸乙酯调整产品粘度，将固体含量调整到53-57%之间；
[0029](5)用200目的滤网过滤，得到甲苯二异氰酸酯三聚体。
[0030]进一步地，步骤②中所述的封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体的合成过程包括以下步骤:
[0031]a.在干净的反应釜中加入甲苯二异氰酸酯三聚体、丁酮和一元醇；搅拌，加热到40 V，再加入催化剂，在40°C下继续搅拌；
[0032]b.向步骤a中的体系中分若干次缓慢投入乙醇进行反应，温度控制在60-70度，反应 6-8h ；
[0033]c.用红外光谱仪检测甲苯二异氰酸酯三聚体的反应情况，根据实际情况选择补加乙醇情况；
[0034]d.反应完毕后，加入丁酮，将产品粘度调整到30CPS ;[0035]e.用200目的滤网过滤，包装，得到封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体。
[0036]进一步地，甲苯二异氰酸酯三聚体合成过程中，是用乙酸乙酯为溶剂；而甲苯二异氰酸酯、抗氧剂和催化剂的质量比为:100: 0.06: 0.3。
[0037]进一步地，封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体的合成过程中，甲苯二异氰酸酯三聚体、一元醇、乙醇和催化剂的质量比为:70: 1.5: 5: 0.007。
[0038]本发明提供了一种用于电化铝涂层的环保型着色剂及制备方法，其主要具有的有益效果如下:
[0039]①本发明所述的着色剂用封闭型聚异氰酸酯代替了甲苯二异氰酸酯三聚体(TDI三聚体)作固化剂，封闭型聚异氰酸酯树脂是一种潜伏型固化剂(ETO)，生产着色剂时，与产品主剂(指氨基树脂、氯醋树脂)溶解和在一起，正常存储、运输过程中不发生固化反应，稳定性好。在电化铝生产过程中，通过把本发明所述的着色剂涂布在PET膜上，再把着色剂中的溶剂烤干的过程中，着色剂温度升高，TDI三聚体的OH封端就解体，异氰基团(N = C=O)释放出来得到甲苯二异氰酸酯三聚体，与着色剂中的主剂发生固化反应，从而避免给客户分别提供主剂和固化剂的不便。本发明所述潜伏型固化剂特征在于解体温度较高，为150°C，正常存储、运输过程中稳定性非常好，避免了在使用签发生反应的可能性。
[0040]②本发明用封闭型聚异氰酸酯代替了甲苯二异氰酸酯三聚体(TDI三聚体)作固化剂，为封闭型聚异氰酸酯是通过用TDI单体合成TDI三聚体，TDI三聚体再制备该封闭型聚异氰酸酯，合成过程中使用溶剂乙酸乙酯；避免了使用目前国内外通用的乙酸丁酯；乙酸乙酯比乙酸丁酯更便宜，合成TDI三聚体每公斤成本降低1.5~2元，具有很大的经济效益。且乙酸乙酯更环保，具有重要的应用价值；此外，本发明还公布了由TDI三聚体合成潜伏型固化剂，即封闭型聚异氰酸酯的技术。
[0041]③总体而然，本发明使用乙酸乙酯取代乙酸丁酯合成TDI三聚体，且生产全程没有使用苯、甲苯、二甲苯、环己酮、乙酸丁酯等物质，使本发明具有亲环境优势，产品达到或高于烟草行业各种挥发性有机物(`VOC)排放国家标准(YC/T207-2006)，成功的解决了溶剂型着色剂挥发性有机物普遍不达标的问题。
[0042]④通过本发明所述的方法制得的着色剂，其具有优良的稳定性，长期存放不沉淀，自身不发生反应，且该着色剂具有良好的高速涂布性，速度大于200m/秒，且涂布均匀。
[0043]⑤该着色剂在一个离型层上，与铝层密着力好，光泽性好，且有很好的剥离性、切断性，烫印细节清晰。
[0044]⑥该着色剂具有非常好的耐热性，可耐高温150°C以上，而国内其他同类产品耐热性只有110~130度左右，故该着色剂使得储存、运输更方便，且其潜伏性更长，在实际工业应用中具有重要的价值；且该着色剂有非常好的耐溶剂性，可耐乙醇、甲苯等有机溶剂。
[0045]⑦通过本发明所述方法生产着色剂，全程无废气、废液排放，也无副产品生成，产率可达99%以上，如果控制好条件，几乎可达到100%。
【具体实施方式】
[0046]下面以具体实验案例为例来说明【具体实施方式】，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0047]实施例1[0048]着色剂的成份按重量份数包括:潜伏型固化剂63kg、硝化纤维溶液14kg、氨基树脂5kg、氯醋树脂溶液9kg、丁酮60kg以及乙酸乙酯50kg。按该比例所得的着色剂为浅色用的着色剂，比如金色。
[0049]实施例2
[0050]着色剂的成份按重量份数包括:潜伏型固化剂70kg、硝化纤维溶液18kg、氨基树脂7kg、丙烯酸树脂10kg、正丁醇15kg、丁酮40kg以及乙酸乙酯15kg。按该比例所得的着色剂适用于要求更高的产品，如香烟过滤嘴，其为浅色用的着色剂，比如金色。
[0051]实施例3
[0052]着色剂的成份按重量份数包括:潜伏型固化剂50kg、硝化纤维溶液14kg、氨基树脂13kg、氯醋树脂溶液20kg、丁酮50kg、正丁醇IOkg以及乙酸乙酯30kg。按该比例所得的着色剂为深色用的着色剂，比如红色或蓝色。
[0053]实施例4
[0054]着色剂的成份按重量份数包括:潜伏型固化剂58kg、硝化纤维溶液16kg、氨基树脂15kg、氯醋树脂溶液10kg、丙烯酸树脂10kg、丁酮50kg、正丁醇IOkg以及乙酸乙酯30kg。按该比例所得的着色剂适用于要求更高的产品，如香烟过滤嘴，其为深色用的着色剂，比如红色或蓝色。
[0055]实施例5
[0056]甲苯二异氰酸酯三聚体(TDI三聚体:ER_50)合成过程为:`[0057](I)将IOOkg的TDI单体投入至干净的反应釜中，并在此反应釜中加入IOOkg的乙酸乙酯，再向其中投入30kg的二元醇，搅拌30min左右；(2)向步骤(1)中的反应釜中投入
0.06kg的多元受阻酚为抗氧剂，再缓慢投入0.3kg的催化剂，得反应体系，将该反应体系加热到60-70°C，匀速搅拌，反应6-8小时；(3)反应完毕后，静止放置，熟化8小时以上；检测产品粘度和固体含量；用乙酸乙酯调整产品粘度，固体含量到合适范围；(4)用200目的滤网过滤得到甲苯二异氰酸酯三聚体(TDI三聚体，即ER-50)。
[0058]实施例6
[0059]封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体(封闭型TDI三聚体)的合成过程包括以下步骤:
a.在干净的反应釜中加入70kg的TDI三聚体、15kg的丁酮和1.5kg的一元醇(一般优选非乙醇的一元醇)；搅拌，并加热到40°C，再加入0.071^的催化剂，在401:下继续搅拌山.向步骤a中的体系中分4次缓慢投入乙醇进行反应，共加5kg，温度控制在60-70度，反应6_8小时；c.用红外光谱仪检测TDI三聚体的反应情况，即检测N = C = O有无残留，若有残留，根据实际情况补加乙醇= C = O无残留，投入15kg的丁酮，把产品粘度调整到30CPS左右为止；e.用200目的滤网过滤，包装，得到潜伏型固化剂封闭型TDI三聚体。
[0060]实施例7
[0061]一种用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤:①用丁酮分别将硝化纤维和氯醋树脂溶解为30%的固体含量；②将60~70kg的丁酮和50~60kg的乙酸乙酯加入到干净的搅拌器中搅拌，得混合溶剂，将其加热到30-60°C ;③将5kg的氨基树脂、63kg的封闭型TDI三聚体、步骤①中所述的9kg的氯醋树脂溶液和14kg的硝化纤维溶液加入到步骤②中所述的混合溶剂中高速搅拌溶解40分钟以上，得到均匀透明溶液；全部固体溶解并混合均匀后,测固体含量,并添加溶剂调整到要求范围冷却溶液，用200目滤网过滤包装，得成品着色剂。
[0062]实施例8
[0063]一种用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤:①用丁酮分别将硝化纤维和氯醋树脂溶解为30%的固体含量；②将50kg的丁酮、正丁醇IOkg和30kg的乙酸乙酯加入到干净的搅拌器中搅拌，得混合溶剂，将其加热到30-60°C ;③将13kg的氨基树脂、50kg的封闭型TDI三聚体、步骤①中所述的20kg的氯醋树脂溶液和14kg的硝化纤维溶液加入到步骤②中所述的混合溶剂中高速搅拌溶解40分钟以上，得到均匀透明溶液；全部固体溶解并混合均匀后，测固体含量，并添加溶剂调整到要求范围；⑤冷却溶液，用200目滤网过滤包装，得成品着色剂。
[0064]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下所作的有关本发明的任何修饰或变更，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。`
【权利要求】
1.一种用于电化铝涂层的环保型着色剂，其特征在于:所述着色剂的成份按重量份数包括:潜伏型固化剂50~70份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂4~16份、氯醋树脂溶液8~20份以及溶剂60~120份；所述着色剂包括浅色用着色剂和深色用着色剂； 所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂60~70份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂4~9份、氯醋树脂溶液8~10份以及溶剂60~120份； 所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂50~59份、硝化纤维溶液10~20份、氨基树脂10~16份、氯醋树脂溶液11~20份以及溶剂60~120份； 所述溶剂包括乙酸乙酯和正丁醇与丁酮两种溶剂中的至少一种； 所述氯醋树脂能够用丙烯酸树脂或氯醋树脂和丙烯酸树脂的混合物代替； 所述潜伏型固化剂为一种聚异氰酸酯树脂，所述聚异氰酸酯树脂包括封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体； 所述硝化纤维溶液为固体含量为30%的硝化纤维溶液；所述氯醋树脂溶液为固体含量为30%的氣醋树脂溶液。
2.根据权利要求1所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂，其特征在于:所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂63份、硝化纤维溶液14份、氨基树脂5份、氯醋树脂溶液9份、丁酮60份以及乙酸乙酯50份。
3.根据权利要求1所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂，其特征在于:所述浅色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂70份、硝化纤维溶液18份、氨基树脂7份、丙烯酸树脂10份、正丁醇15份、丁酮40份以及乙酸乙酯15份。`
4.根据权利要求1所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂，其特征在于:所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂50份、硝化纤维溶液14份、氨基树脂13份、氯醋树脂溶液20份、丁酮50份、正丁醇10份以及乙酸乙酯30份。
5.根据权利要求1所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂，其特征在于:所述深色用着色剂按重量份数包括:潜伏型固化剂58份、硝化纤维溶液16份、氨基树脂15份、氯醋树脂溶液10份、丙烯酸树脂10份、丁酮50份、正丁醇10份以及乙酸乙酯30份。
6.一种根据权利要求1所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括以下步骤: ①用甲苯二异氰酸酯合成甲苯二异氰酸酯三聚体； ②用步骤①中所述的甲苯二异氰酸酯三聚体合成所述封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体； ③用丁酮分别将硝化纤维和氯醋树脂溶解为30%的固体含量；所述氯醋树脂能够用丙烯酸树脂或氯醋树脂和丙烯酸树脂的混合物代替； ④将乙酸乙酯加入到干净的反应器中，同时将正丁醇和丁酮两种溶剂中的至少一种加入到干净的所述反应器中，搅拌，得混合溶剂，将其加热到30~60°C ； ⑤将氨基树脂以及步骤②中所述的封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体、步骤③中所述的氯醋树脂溶液和硝化纤维溶液加入到步骤④中所述的混合溶剂中； ⑥高速搅拌溶解40min以上，得到均匀透明溶液，全部固体溶解并混合均匀后，测固体含量，并添加溶剂将固体含量调整到22~30% ； ⑦将步骤⑥所述的调整了固体含量的溶液冷却，再用200目滤网过滤，包装，得本发明所述的着色剂。
7.根据权利要求6所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，其特征在于:步骤①中所述的甲苯二异氰酸酯三聚体合成过程为: (1)将所述甲苯二异氰酸酯投入至干净的反应釜中，再加入乙酸乙酯、一元醇，搅拌半个小时； (2)向步骤(1)中所述的反应釜中投入抗氧剂，再缓慢投入催化剂，得反应体系，将该反应体系加热到60~70°C，匀速搅拌，反应6~8h ;反应体系粘度达到400CPS时，终止反应；所述的抗氧剂为多元受阻酚； (3)反应完毕后，静止放置，熟化8h以上； (4)检测步骤(3)中所述的熟化后的反应体系的粘度和固体含量；并用乙酸乙酯调整产品粘度，将固体含量调整到53~57%之间； (5)用200目的滤网过滤，得到甲苯二异氰酸酯三聚体。
8.根据权利要求6所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，其特征在于:步骤②中所述的封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体的合成过程包括以下步骤: a.在干净的反应釜中加入甲苯二异氰酸酯三聚体、丁酮和一元醇；搅拌，加热到40°C，再加入催化剂，在40°C下继续搅拌； b.向步骤a中的体系中分若干次缓慢投入乙醇进行反应，温度控制在60-70度，反应 6~8h ; C.用红外光谱仪检测甲苯二异氰酸酯三聚体的反应情况，根据实际情况选择补加乙醇情况； d.反应完毕后，加入丁酮，将产品粘度调整到30CPS； e.用200目的滤网过滤，包装，得到封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体。
9.根据权利要求7所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，其特征在于:甲苯二异氰酸酯三聚体合成过程中，甲苯二异氰酸酯、抗氧剂和催化剂的质量比为:100: 0.06: 0.3。
10.根据权利要求8所述的用于电化铝涂层的环保型着色剂的制备方法，其特征在于:封闭型甲苯二异氰酸酯三聚体的合成过程中，甲苯二异氰酸酯三聚体、一元醇、乙醇和催化剂的质量比为:70: 1.5: 5: 0.007。
【文档编号】C07C269/02GK103819970SQ201410032838
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】罗斌 申请人:重庆韩拓科技有限公司