本发明属于转移涂料
技术领域：
，具体涉及一种水性转移镭射涂料及其制备方法。
背景技术：
镭射纸以其五彩斑斓的色彩效果、高贵美观的金属质感、稳定可靠的防伪性以及可降解、可回收的环保性能在各种高档包装上面得到广泛使用。通常镭射纸的生产工艺主要有以下两种：直接法和转移法。直接法对原材料和设备要求较高且高定量的纸张较难实现；转移法采用薄膜作为介质将镭射信息转移至纸张，由于采用平整度良好的薄膜进行转移，其具有不受原纸定量限制、图文镭射效果设计多元化的优点。目前转移法所用涂料主要是溶剂型体系，采用辊式涂布方式涂布在基膜上，经高温干燥固化成膜，其使用过程中存在诸多问题：环保性能差，安全性不良。因此随着科学技术的进步以及人们环保意识的增强，溶剂型涂料正逐步被新兴的水性涂料所取代。专利cn101768398a公开了一种水性耐温型单涂转移镭射涂料及其制备方法，其水性树脂选用丙烯酸乳液、聚乙烯醇、水性氯醋、聚氨酯分散体、丙烯酸改性聚氨酯乳液、植物油改性聚氨酯或水分散硝化棉中的一种或几种。水性耐温树脂为水性醛酮树脂或聚碳酸酯型聚氨酯分散体。该涂料具有环保、耐高温、适印性好的优点。专利cn101701117a公开了一种可镭射模压醇溶性转移涂料及其制备方法，包含纤维素酯及丙烯酸树脂，主溶剂采用醇类，使用过程中降低了对人体的危害，涂层具有良好的耐水性、耐溶剂性、耐温性。专利cn102719185a公开了一种无苯的水性聚氨酯转移涂料及其制备方法，树脂采用不含苯及苯同系物的水性聚氨酯。提高产品稳定性，成膜过程中无苯及苯同系物产生，符合国家voc检测标准。专利cn105295692a公开了一种真空镀介质用水性转移镭射涂料及其制备方法，主要包含以下组分：水性聚氨酯、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂、水性氯醋树脂。通过树脂合理搭配，解决了介质牢度问题。在以上专利中对水性转移镭射涂料的组分选择及配方组成方面做了较多的研究及改进，但在主要树脂的分子结构及特性应用方面未作深入研究，另通过实际测试发现上述涂料在应用上出现流平不良、抗划伤性能不足、模压粘版或糊版、镭射亮度不高等问题，因此水性转移镭射涂料目前未能得到批量应用。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本发明提供一种水性转移镭射涂料及其制备方法，采用立体结构水性树脂替代传统线性结构水性树脂，通过树脂的合理搭配，使涂层具有优异涂布性能、耐温性能、可模压性能及印刷适应性能，为转移镭射涂料的绿色、安全、环保提供全新解决方案。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供一种水性转移镭射涂料，其特殊之处在于：包括以下组分及重量份含量：立体结构水性聚氨酯树脂30%-60%、水性丙烯酸树脂20%-30%、去离子水10-50%、成膜助剂1-3%、功能助剂0-1%。所述立体结构水性聚氨酯树脂是由立体结构前驱体与聚氨酯预聚物反应制得。所述立体结构前驱体是由支化聚酯与酸酐反应制得。优选地，所述支化聚酯为ab2型支化聚酯，优选为boltornh20、boltornh30、boltornh40中的至少1种。优选地，所述酸酐为有机酸酐，优选为乙酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐、领苯二甲酸酐中的至少1种。所述聚氨酯预聚物是由聚酯多元醇与多异氰酸酯反应制得。优选地，所述聚酯多元醇，优选为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸二乙二醇酯二醇中的至少1种。优选地，所述多异氰酸酯，优选为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的1种。所述水性丙烯酸酯树脂，优选为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯两种以上单体的共聚物。所述成膜助剂，包括流平剂、消泡剂，所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷类消泡剂，优选为迪高foamex805n、foamex810；所述流平剂为有机基改性硅氧烷类、带活性基团丙烯酸酯类流平剂的一种或几种。所述功能助剂，包括抗划伤助剂、抗粘连助剂，所述抗划伤助剂为二氧化硅纳米粒子分散体；所述抗粘连助剂为高分子量聚二甲基硅氧烷类或聚乙烯蜡类中的一种。本发明提供的上述水性转移镭射涂料的制备方法，其特殊之处在于：包括立体结构水性聚氨酯树脂的制备及水性转移镭射涂料的制备；立体结构水性聚氨酯树脂的制备方法，按照以下步骤进行：步骤1：立体结构前驱体的制备：步骤11、首先将支化聚酯、溶剂一依次加入到反应容器内，控制二者重量比为1:1-3，加热并将温度控制在60-80℃至支化聚酯完全溶解；步骤12、加入支化聚酯物质的量1-4倍的酸酐，并将温度控制在100-120℃，在氮气保护及回流状态下进行改性反应2-4h；在步骤11中，所述溶剂一为有机反应常用溶剂，其种类对本领域技术人员是熟知的，优选为丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环、四氢呋喃中的至少1种；步骤2：聚氨酯预聚体的制备，按照以下步骤进行：步骤21、将聚酯多元醇加入到反应容器内加热搅拌熔融，并将温度控制在90-100℃、真空度50-90kpa状态下脱水1-2h；步骤22、降温至60-70℃缓慢加入多异氰酸酯、催化剂，加热并将温度控制在80-90℃，在氮气保护状态下进行聚合反应2-4h，制作过程根据反应情况添加溶剂二调整粘度；所述聚酯多元醇和多异氰酸酯的配比用r值（-nco／-oh的摩尔比）表示，r值控制在2-5：1；所述催化剂是合成反应常用催化剂，其种类对本领域技术人员是熟知的，优选为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、无水氯化亚锡中的一种，其用量为体系的0.01%-0.05%；所述溶剂二的种类对本领域技术人员是熟知的，优选为丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环、四氢呋喃中的至少1种，其用量为聚酯多元醇和多异氰酸酯总重量的30-100%；步骤3：立体结构水性聚氨酯树脂的制备：将步骤2所得的聚氨酯预聚体降温至40-60℃，然后缓慢加入步骤1所得的立体结构前驱体，保温反应2-4h，最后加入中和剂，反应20-40min，再蒸发去除溶剂，加入去离子水乳化得到立体结构水性聚氨酯树脂。所述中和剂为常用的胺类中和剂，其种类对本领域技术人员是熟知的，优选为二乙醇胺、三乙醇胺中的1种；水性转移镭射涂料的制备方法，按照以下步骤进行：步骤1：将上述制备的立体结构水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、去离子水按重量百分比依次加入到反应容器内，控制搅拌速度200-500rpm，搅拌5-10min；步骤2：将成膜助剂、功能助剂按重量百分比依次加入到反应容器内，控制搅拌速度800-1000rpm，搅拌20-30min；步骤3：经过滤除杂消除泡沫得到水性转移镭射涂料成品。与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）、采用立体结构聚氨酯替代传统的线性结构聚氨酯树，可提升涂层的耐温性能、耐水性能、耐溶剂性能、层间结合牢度及印刷适应性。（2）、采用立体结构聚氨酯作为基础树脂，水性丙烯酸树脂作为性能调节树脂，实现水性转移镭射涂料在较宽的温度范围得到良好的模压效果。（3）、采用水性转移镭射涂料替代溶剂型涂料，通常溶剂型涂料固含量＜20%，其余为有机溶剂，而水性涂料固含量＞25%，其余为水，因此可显著降低材料成本及溶剂排放，节约资源、绿色环保。（4）、采用水性转移镭射涂料替代溶剂型涂料，可有效避免溶剂型涂料在薄膜涂布时容易引起的燃爆危险，可实现安全、高效、绿色生产工艺。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，通过以下实施例结合该水性转移镭射涂料的制备方法，说明该水性转移镭射涂料的具体组成。实施例1本实施例中选用支化聚酯boltornh20、顺丁烯二酸酐、聚己二酸乙二醇酯二醇、甲苯二异氰酸酯、丙酮、二氧六环、三乙醇胺制备立体结构水性聚氨酯树脂，然后与水性丙烯酸树脂、去离子水、成膜助剂、功能助剂复配得到水性转移镭射涂料。关于立体结构水性聚氨酯树脂的制备：步骤1：立体结构前驱体的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的100ml圆底烧瓶中，加入17.5g支化聚酯boltornh20、8.5g丙酮，9.0g二氧六环，升温至60℃搅拌溶解均匀，然后加入9.8g顺丁烯二酸酐至完全溶解，升温并将温度控制在100℃，在氮气保护及回流状态下进行改性反应2h得到立体结构前驱体；步骤2：聚氨酯预聚体的制备：在另一装有温度计、回流冷凝管和分水器的1000ml圆底烧瓶中，加入200.0g聚己二酸乙二醇酯二醇，加热并将温度控制在90℃搅拌熔融，在真空度50kpa状态下脱水2h；然后降温至60℃缓慢加入35.0g甲苯二异氰酸酯及0.02g二月桂酸二丁基锡，加完后加热并将温度控制在80℃，在氮气保护状态下进行聚合反应2h，过程逐步添加71.0g丙酮溶剂调整粘度；步骤3：立体结构水性聚氨酯树脂的制备：将步骤2所得的聚氨酯预聚体降温至40℃，然后缓慢加入步骤1所得的立体结构前驱体，保温反应2h，然后加入中和剂三乙醇胺，反应20min，再蒸发去除溶剂，最后加入去离子水乳化得到立体结构水性聚氨酯树脂。关于水性转移镭射涂料的制备：首先将50份立体结构水性聚氨酯树脂、20份水性丙烯酸树脂、27份去离子水按重量百分比依次加入到反应容器内，控制搅拌速度200rpm，搅拌5min；:然后将2.0份流平剂、0.3份消泡剂、0.3份抗划伤助剂、0.4份抗粘连助剂依次加入到反应容器内，控制搅拌速度800rpm，搅拌20min；最后经过滤除杂，调整涂料粘度至满足上机使用要求得到实施例产品1，性能见表1。实施例2：本实施例中选用支化聚酯boltornh30、乙酸酐、聚己二酸丁二醇酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、丙酮、二甲基甲酰胺、二乙醇胺制备立体结构水性聚氨酯树脂，然后与水性丙烯酸树脂、去离子水、成膜助剂、功能助剂复配得到水性转移镭射涂料。立体结构水性聚氨酯树脂的制备：步骤1：立体结构前驱体的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的300ml圆底烧瓶中，加入36.0g支化聚酯boltornh30、36.0g丙酮，18.0g二甲基甲酰胺，升温至70℃搅拌溶解均匀，然后加入20.4g乙酸酐至完全溶解，升温并将温度控制在100℃，在氮气保护及回流状态下进行改性反应3h得到立体结构前驱体；步骤2：聚氨酯预聚体的制备：在另一装有温度计、回流冷凝管和分水器的1000ml圆底烧瓶中，加入200.0g聚己二酸丁二醇酯二醇，加热并将温度控制在100℃搅拌熔融，在真空度70kpa状态下脱水2h；然后降温至60℃缓慢加入66.6g异佛尔酮二异氰酸酯及0.05g无水氯化亚锡，加完后加热并将温度控制在90℃，在氮气保护状态下进行聚合反应3h，过程逐步添加123.0g丙酮溶剂调整粘度；步骤3：立体结构水性聚氨酯树脂的制备：将步骤2所得的聚氨酯预聚体降温至50℃，然后缓慢加入步骤1所得的立体结构前驱体，保温反应3h，然后加入中和剂二乙醇胺，反应30min，再蒸发去除溶剂，最后加入去离子水乳化得到立体结构水性聚氨酯树脂。水性转移镭射涂料的制备：首先将40份立体结构水性聚氨酯树脂、20份水性丙烯酸树脂、37份去离子水按重量百分比依次加入到反应容器内，控制搅拌速度400rpm，搅拌10min；:然后将2.0份流平剂、0.5份消泡剂、0.3份抗划伤助剂、0.2份抗粘连助剂依次加入到反应容器内，控制搅拌速度900rpm，搅拌30min；最后经过滤除杂，调整涂料粘度至满足上机使用要求得到实施例产品2，性能见表1。实施例3：本实施例中选用支化聚酯boltornh40、领苯二甲酸酐、聚己二酸二乙二醇酯二醇、六亚甲基二异氰酸酯、丙酮、二甲基亚砜、三乙醇胺制备立体结构水性聚氨酯树脂，然后与水性丙烯酸树脂、去离子水、成膜助剂、功能助剂复配得到水性转移镭射涂料；立体结构水性聚氨酯树脂的制备：步骤1：立体结构前驱体的制备：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的300ml圆底烧瓶中，加入70.0g支化聚酯boltornh40、35.0g丙酮，35.0g二甲基亚砜，升温至80℃搅拌溶解均匀，然后加入44.5g领苯二甲酸酐至完全溶解，升温并将温度控制在120℃，在氮气保护及回流状态下进行改性反应4h得到立体结构前驱体；步骤2：聚氨酯预聚体的制备：在另一装有温度计、回流冷凝管和分水器的1000ml圆底烧瓶中，加入250.0g聚己二酸二乙二醇酯二醇，加热并将温度控制在100℃搅拌熔融，在真空度90kpa状态下脱水2h；然后降温至70℃缓慢加入84.0g六亚甲基二异氰酸酯及0.1g辛酸亚锡，加完后加热并将温度控制在90℃，在氮气保护状态下进行聚合反应4h，过程逐步添加180g丙酮溶剂调整粘度；步骤3：立体结构水性聚氨酯树脂的制备：将步骤2所得的聚氨酯预聚体降温至60℃，然后缓慢加入步骤1所得的立体结构前驱体，保温反应4h，然后加入中和剂三乙醇胺，反应40min，再蒸发去除溶剂，最后加入去离子水乳化得到立体结构水性聚氨酯树脂。水性转移镭射涂料的制备：首先将30份立体结构水性聚氨酯树脂、20份水性丙烯酸树脂、47.5份去离子水按重量百分比依次加入到反应容器内，控制搅拌速度500rpm，搅拌10min；:然后将1.8份流平剂、0.3份消泡剂、0.2份抗划伤助剂、0.2份抗粘连助剂依次加入到反应容器内，控制搅拌速度1000rpm，搅拌30min；最后经过滤除杂，调整涂料粘度至满足上机使用要求得到实施例产品3，性能见表1。表1：项目溶剂型涂料实施例1实施例2实施例3固含量%＜20%≥35%≥30≥25模压温度范围130-150170~190℃160-180150-170耐温性℃120170180150表面张力≥40dyn≥38dyn≥42dyn≥44dyn镀层附着力≥98%≥98%≥98%≥98%有机溶剂排放有无无无安全性能差优优优涂布速度（m/min）120300300300通过以上表1中的数据可以看到，选用传统的溶剂型涂料以及本申请3组水性涂料进行效果比对：本申请的水性涂料耐温性能明显提升，其中实施例2耐温高达180度；本申请的水性涂料在使用过程中可实现有机溶剂的零排放；本申请的水性涂料可实现高速涂布，涂布过程安全性能优异。本发明的保护范围并不局限于以上实施例，凡是与发明技术方案相同或等同的水性转移镭射涂料的制备方法，均属于本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12