一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法与流程

本发明涉及到一种聚合物基纳米复合材料，更加具体地是一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，全球正步入新工业化时代，环境污染已成为世界各国面临的棘手问题。因此，在发展经济、改善民生的同时，通过产业升级与转型促进节能减排已迫在眉睫。欧美国家对涂层材料的有机挥发物(vocs)排放已经制定了限量标准，我国在促使行业转型和升级方面也在积极行动。因此，传统的溶剂型涂料/油墨/胶黏剂等行业必将在环保的要求下完成产业升级或转型。因此，开发无溶剂或环境友好的涂层材料就具有重要的现实意义。

2、现有专利：发明名称：一种数码喷绘伪装网络及其制备方法(后面简称对比文件)，申请号：202210867145.6，①、对比文件采用的吸墨层用单一树脂——水性聚氨酯，导致成本居高不下，打印多色彩图案时，不同颜色之间会有串墨现象。

3、②、对比文件以及现有的专利中大量使用无机填料(高岭土，钛白粉、滑石粉和二氧化硅)，由于无机填料的密度远远大于水性聚氨酯树脂的密度，易出现分层分相，导致储层稳定性很差,打印色泽昏暗，对比度差。如图1所示。

4、因此，急需一种制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其具有良好的柔韧性、耐候性，耐磨耐刮伤性及优异的机械性能。

2、本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1、向反应釜或分散容器中加入固含量百分之30到百分之40的水性聚氨酯树脂，升温至反应温度55-70℃；

4、步骤2、向反应釜或分散容器中加入固含量百分之30到百分之40的水性丙烯酸酯树脂，维持反应温度，并搅拌混合a小时，得到聚合物复合树脂；

5、步骤3、向反应釜或分散容器中加入纳米介孔二氧化硅，维持反应温度，并超声分散b小时，得到聚合物基纳米复合材料；

6、步骤4、向反应釜或分散容器中加入纯净水，将聚合物基纳米复合材料调配至所需要的固含量；

7、步骤5、将反应釜或分散容器降温至35-45℃，加入氨水，调配ph值在8-9；

8、步骤6、向反应釜或分散容器中加入助剂，在35-45℃下搅拌混合均匀，得到环境友好型喷绘打印底涂。

9、在上述技术方案中：所述的助剂包括水性消泡剂、水性流平剂、水性润湿剂及硅烷偶联剂，所述的水性消泡剂、水性流平剂、水性润湿剂及硅烷偶联剂之间的比例为：0.5:0.5:0.5:1。

10、在上述技术方案中：步骤1中，所述的水性聚氨酯树脂为芳香族阴离子型聚合物，包括甲苯二异氰酸酯型、二苯甲烷二异氰酸酯型或为二者的交替共聚物。

11、在上述技术方案中：步骤1中，所述的阴离子型聚合物的亲水官能团为羧酸铵盐。

12、在上述技术方案中：步骤2中，所述的水性丙烯酸树脂为阴离子型聚合物，所述的水性丙烯酸树脂包括水性苯丙树脂或水性羟丙树脂。

13、在上述技术方案中：步骤2中，所述的水性苯丙树脂包括苯乙烯与甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯中的两种以上共聚而成的聚合物。

14、在上述技术方案中：所述的水性羟丙树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯及环氧改性丙烯酸酯中的任意一种，与甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯中的任意一种共聚而成的聚合物。

15、在上述技术方案中：步骤3中，所述的纳米介孔二氧化硅为气相法合成的二氧化硅，粒径分布在5-10nm，所述的纳米介孔二氧化硅具有介孔结构，经表面改性后具有亲水性的纳米粒子；

16、步骤3中，使用过程中，所述的纳米介孔二氧化硅直接以纳米粉体的形式或以溶胶的形式加入水性树脂分散体中，采用溶胶形式时，直接用纯净水将纳米二氧化硅配制成硅溶胶，并通过碱液调节所述硅溶胶ph至8-10，固含量在30％-40％之间。

17、在上述技术方案中：步骤2中，所述的a为0.5-1.5，步骤3中所述的b为1.5-2.5。

18、在上述技术方案中：步骤6中，所述的水性消泡剂为含醚键的低聚物或矿物油，所述的水性流平剂为有机硅改性低聚物，所述的水性润湿剂为非离子型或阴离子型低聚物表面活性剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷三种中的一种。

19、本发明具有以下有益效果：

20、1、本发明以纯净水为溶剂，无voc排放问题，对环境友好。

21、2、本发明中喷绘打印底涂的主体树脂是水性丙烯酸酯与水性聚氨酯的复合物。

22、3、本发明中的喷绘打印底涂引入了二氧化硅纳米粒子，提高了材料的硬度和力学强度，具有良好的耐磨和耐刮伤性能；同时由于二氧化硅的介孔结构，使得涂层具有良好的吸墨性和印刷适应性。

23、4、本发明中引入了少量的偶联剂，促使聚合物分子间发生交联反应，从而形成网状结构。

24、5、本发明中的聚合物基纳米复合材料可作为喷绘打印底涂应用于对voc排放要求非常严格织物浸渍、布料表面处理、画布、pet基材的喷绘打印底涂、布基及pet基材的数码打印底涂及印刷包装领域。

25、6、相较于对比文件或者现有的专利，本发明采用纳米介孔二氧化硅代替以上无机填料，由于二氧化硅的粒径为纳米级，密度小，比表面积大，能够长期稳定的悬浮于复合树脂体系中。另外，由于纳米二氧化硅的介孔结构，大大提高了材料的吸墨性，可适应于各种油墨和水墨的喷绘打印，具有广泛的印刷适应性。

26、7、相较于对比文件本发明使用水性丙烯酸酯改性水性聚氨酯，得到聚合物基复合材料作为底涂，成本大大降低，有效的解决了多色打印串墨的问题，整体打印的图案色彩鲜艳，饱满。

技术特征：

1.一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：所述的助剂包括水性消泡剂、水性流平剂、水性润湿剂及硅烷偶联剂，所述的水性消泡剂、水性流平剂、水性润湿剂及硅烷偶联剂之间的比例为：0.5:0.5:0.5:1。

3.根据权利要求2所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的水性聚氨酯树脂为芳香族阴离子型聚合物，包括甲苯二异氰酸酯型、二苯甲烷二异氰酸酯型或为二者的交替共聚物。

4.根据权利要求3所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述的阴离子型聚合物的亲水官能团为羧酸铵盐。

5.根据权利要求4所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述的水性丙烯酸树脂为阴离子型聚合物，所述的水性丙烯酸树脂包括水性苯丙树脂或水性羟丙树脂。

6.根据权利要求5所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述的水性苯丙树脂包括苯乙烯与甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯中的两种以上共聚而成的聚合物。

7.根据权利要求6所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：所述的水性羟丙树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯及环氧改性丙烯酸酯中的任意一种，与甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯中的任意一种共聚而成的聚合物。

8.根据权利要求7所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述的纳米介孔二氧化硅为气相法合成的二氧化硅，粒径分布在5-10nm，所述的纳米介孔二氧化硅具有介孔结构，经表面改性后具有亲水性的纳米粒子；

9.根据权利要求8所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述的a为0.5-1.5，步骤3中所述的b为1.5-2.5。

10.根据权利要求8或9所述的一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，其特征在于：步骤6中，所述的水性消泡剂为含醚键的低聚物或矿物油，所述的水性流平剂为有机硅改性低聚物，所述的水性润湿剂为非离子型或阴离子型低聚物表面活性剂，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷三种中的一种。

技术总结
本发明公布了一种环境友好型喷绘打印底涂的制备方法，首先将固含量为40％的水性聚氨酯分散体加入到反应釜，升温至60℃；然后加入固含量为40％的水性丙烯酸酯分散体，在60℃下搅拌混合均匀；再加入纳米介孔二氧化硅，超声分散2小时；之后加入硅烷偶联剂和纯净水，将固含量调至25‑35％；之后降温至40℃，滴加氨水，调节pH值在8‑9之间，最后再依次加入消泡剂、流平剂和润湿剂，得到了一种环境友好型喷绘打印底涂，本发明克服了现有喷绘打印底涂污染环境和印刷适应性差的问题，具有喷绘打印底涂具有良好的吸墨性，适用于各种油墨和水性墨的喷绘打印，打印图案清晰，色彩艳丽，对比度高，印刷适应性好的优点。

技术研发人员：廖学明,张鹏,廖显成,刘鎏,罗运,高文婷,武鹏
受保护的技术使用者：武汉弘毅共聚新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12