聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法
2023-10-24 20:03:12 6
專利名稱：聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及底塗劑的製備領域，尤其是涉及一種適用於聚偏二氯乙烯的水性底塗 劑的製備方法。
背景技術：
近年來，隨著環保意識的增強，聚氨酯膠粘劑的研究重點逐漸由溶劑型向水性分 散體轉移。水性聚氨酯膠粘劑因其具有優良的耐低溫、柔韌性、黏結性能和高彈性等性能， 被廣泛應用於汽車內飾、木工、壓敏膠、製鞋、食品包裝材料黏結等領域。水性聚氨酯膠粘劑 也可做為一些底塗劑。由於OPP膜自身的表面能較低，所以需要通過電暈或火焰進行表面 處理，以提高其表面張力。為了得到薄膜和底塗、塗層、油墨等具有良好的黏結強度，薄膜表 面處理後的達因數應該大於38達因/釐米。在PUD和丙烯酸中很多產品可用來做電暈處 理過的OPP的底塗。但在包裝膜行業中，大多數情況下，要求高的熱封強度及剝離強度。如 果沒有底塗，幾乎沒有合適的產品能滿足此要求。而此類產品的最高要求是能夠直接接觸 食品。而現有的可作為底塗劑的材料，均無法滿足可直接接觸食品的要求。
發明內容
基於上述現有技術所存在的問題，本發明實施例提供一種聚偏二氯乙烯用水性底 塗劑的製備方法，使製得的水性底塗劑無毒、環保效果好，用在聚偏二氯乙烯(PVDC)中作 為底塗劑時，可顯著提高聚偏二氯乙烯的熱封強度，且可直接接觸食品。本發明的目的是通過下述技術方案實現的本發明實施例提供一種聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，包括A、將聚酯多元醇與含羧基的聚酯二醇與二異氰酸反應，再加入二羥甲基丙酸，然 後加入小分子多元醇，繼續反應，反應後的產物為預聚體；B、將上述得到的預聚體降溫至40°C，加入成鹽劑成鹽，再加入去離子水高速分散， 用乙二胺擴鏈，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑以一定配比相混合，即製得聚偏二氯乙烯用水 性底塗劑。從上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例中通過將低聚物的聚酯多 元醇、含羧基的聚酯二醇與二異氰酸酯反應；再加入含親水基團的二羥甲基丙酸；加入丙 酮降低黏度，再加入小分子多元醇擴鏈；再中和成鹽，加水分散時，用乙二胺再次擴鏈，得到 一種淡蘭色的水性底塗主劑，該水性底塗主劑的固含可做到30 40%。它與水性固化劑相 混合可作為一種水性底塗劑使用，使用時，直接用去離子水稀釋即可，安全方便，無毒環保， 與溶劑膠相比減少了溶劑的使用；與丙烯酸相比，它耐黃變，強度不衰減。該水性底塗劑用 在聚偏二氯乙烯(PVDC)中作為底塗劑時，可顯著提高聚偏二氯乙烯的熱封強度，且可直接 接觸食品。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例一本實施例一提供一種聚偏二氯乙烯(PVDC)用水性底塗劑的製備方法，包括步驟A、在反應釜中，加入低聚物聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇，在100 120°C下真 空脫水使其含水量小於0. 5%;降溫至60 70°C，再加入計量的二異氰酸酯反應，根據黏度 加入適量的丙酮；反應lh，再加入二羥甲基丙酸，恆溫反應Ih ；然後加入小分子多元醇，繼 續反應3 5h，反應得到的產物即為預聚體；實際中，步驟A具體反應步驟如下將聚酯多元醇放入反應釜中，加熱升溫，真空 脫水；降溫後加入二異氰酸，升溫達到90°C，反應1 1. 5h，然後加入二羥甲基丙酸和丙酮， 反應Ih ；再加入小分子多元醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體。反應後，可以通過從反應產物中取樣，檢測取樣的NCO質量百分含量，來確認製得 的預聚體是否合格，如取樣的NCO質量百分含量在2 5%則步驟A製得的預聚體合格；B、將上述得到的預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入成鹽劑成鹽lOmin，再加入 去離子水在800 1300轉/分鐘的轉速下高速分散20 40分鐘，最後用乙二胺擴鏈，真 空脫除溶劑，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑以一定配比相混合，製得一種PVDC用的水性 底塗劑。其中水性固化劑可採用水性異氰酸酯、多官能度氮丙啶、環氧型交聯劑中的任一種 或任意幾種；主劑與水性固化劑以一定配比相混合為主劑與水性固化劑按100 1 5的 質量比相混合。上述製備方法的步驟A、B中，所用的製備主劑的各原料按質量百分比計，包括聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇18 25%、二羥甲基丙酸1 2%、二異氰酸酯 4 6 %、小分子多元醇0. 3 0. 5 %、成鹽劑0. 6 1 %，擴鏈劑0. 04 0. 09 %，丙酮(溶 齊IJ) 6 10 %，去離子水56 65% ；其中，聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇中，聚酯多元醇 與含羧基的聚酯二醇的質量比為9 10 1。上述製備方法步驟A中所用的聚酯多元醇包括聚己二酸丁二醇酯、聚ε _己內酯 多元醇、聚碳酸酯二醇中的任一種或任意幾種；所用的二異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、 1，6_己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷_4，4' -二異氰酸酯中的任一種或 任意幾種；所用的小分子多元醇包括1，2_丙二醇、1，4_ 丁二醇、一縮二乙二醇中的任一種 或任意幾種。上述製備方法步驟B中所用的成鹽劑包括三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一 種或任意幾種。本發明實施例的製備方法中通過低聚物多元醇和含羧基的聚酯二醇、小分子多元醇、二羥甲基丙酸、二異氰酸、及成鹽劑等製備形成水性塗層的主劑，然後將該主劑和水性 固化劑以一定配比相混合，即製得了一種性能優異的水性聚氨酯底塗劑。該水性底塗劑用 在聚偏二氯乙烯(PVDC)中作為底塗劑時，可顯著提高聚偏二氯乙烯的熱封強度，且可直接 接觸食品。實施例二本實施例二提供一種水性底塗劑的製備方法，製得的水性底塗劑可在聚偏二氯乙烯(PVDC)上使用，該方法包括下述步驟A、在反應釜中，加入36kg的聚己二酸丁二醇酯和4kg的含羧基的聚酯二醇，在 100 120°C下進行真空脫水，使聚己二酸丁二醇酯與含羧基的聚酯二醇混合物的含水量 小於0. 5% ；降溫至60 70°C，再加入8. 4kg的甲苯二異氰酸酯反應，根據黏度加入13kg 的丙酮；反應lh，再加入2. 2kg的二羥甲基丙酸，恆溫反應Ih ；然後加入0. 72kg的一縮二乙 二醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體；對反產物取樣，檢測取樣中NCO質量百 分含量為2 5%，確認製得的預聚體合格；B、將上述得到的預聚體放入分散 缸，降溫至40°C，加入1.65kg的三乙胺成鹽 IOmin,再加入120kg的去離子水高速分散，最後加入0. 08kg的乙二胺擴鏈，真空脫除溶劑， 即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑(水性異氰酸酯)以100 1的質量比相混合， 就製得PVDC用水性底塗劑。實施例三本實施例三提供一種水性底塗劑的製備方法，製得的水性底塗劑可在聚偏二氯乙 烯(PVDC)上使用，該方法包括下述步驟A、在反應釜中，加入36kg的聚ε-己內酯多元醇和4kg含羧基的聚酯二醇，在 100 120°C下真空脫水使其含水量小於0. 5%;降溫至60 70°C，再加入9. 6kg的異佛爾 酮二異氰酸酯反應，根據黏度加入15kg的丙酮；反應lh，再加入2. 4kg的二羥甲基丙酸，恆 溫反應Ih ；然後加入0. 72kg的一縮二乙二醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體； 對反產物取樣，檢測取樣中NCO的質量百分含量為2 5%，確認製得合格的預聚體；B、將上述得到的預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入1.48kg的三乙胺成鹽 IOmin,再加入91kg的去離子水高速分散，最後加入0. 075kg的乙二胺擴鏈，真空脫除溶劑， 即製得水性塗層的主劑。C、將上述製得的主劑與水性固化劑(水性異氰酸酯)以100 2的質量比相混合， 就製得了一種PVDC專用水性底塗劑。實施例四本實施例四提供一種水性底塗劑的製備方法，製得的水性底塗劑可在聚偏二氯乙 烯(PVDC)上使用，該方法包括下述步驟A、在反應釜中，加入36kg的聚己二酸丁二醇酯和4kg含羧基的聚酯二醇，在 100 120°C下真空脫水使其含水量小於0. 5% ；降溫至60 70°C，再加入IOkg的異佛爾 酮二異氰酸酯反應，根據黏度加入12kg的丙酮；反應lh，再加入3. 5kg的二羥甲基丙酸，恆 溫反應Ih ；然後加入0. 68kg的1，4- 丁二醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體； 對反產物取樣，檢測取樣中NCO的質量百分含量為2 5%，確認製得合格的預聚體；B、將上述得到的預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入1. 2kg的氫氧化鉀成鹽 lOmin，再加入IlOkg的去離子水高速分散，最後加入0. 075kg的乙二胺擴鏈，真空脫除溶 齊U，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑(多官能度氮丙啶)以100 3的質量比相混 合，就製得了一種PVDC專用水性底塗劑。實施例五
本實施例五提供一種水性底塗劑的製備方法，製得的水性底塗劑可在PVDC上使用，該方法包括下述步驟A、在反應釜中，加入40kg的聚己二酸丁二醇酯和4kg含羧基的聚酯二醇，在 100 120°C下真空脫水使其含水量小於0. 5%;降溫至60 70°C，再加入Ilkg的1，6_己 二異氰酸酯反應，根據黏度加入13kg的丙酮；反應lh，再加入2. 6kg的二羥甲基丙酸，恆溫 反應Ih ；然後加入0. 72kg的一縮二乙二醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體；可 對反產物取樣，檢測取樣中NCO的質量百分含量，來確認製得的預聚體是否合格；B、將上述得到的預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入1.65kg的三乙胺成鹽 lOmin，再加入130kg的去離子水高速分散，最後加入0. 082kg的乙二胺擴鏈，真空脫除溶 齊U，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑(多官能度氮丙啶)以100 5的質量比相混 合，就製得了一種PVDC專用水性底塗劑。實施例六本實施例六提供一種水性底塗劑的製備方法，製得的水性底塗劑可在PVDC上使 用，該方法包括下述步驟A、在反應釜中，加入36kg的聚己二酸丁二醇酯和4kg含羧基的聚酯二醇，在 100 120°C下真空脫水使其含水量小於0. 5%;降溫至60 70°C，再加入8. Okg的異佛爾 酮二異氰酸酯反應，根據黏度加入13kg的丙酮；反應lh，再加入2. 2kg的二羥甲基丙酸，恆 溫反應Ih ；然後加入0. 70kg的一縮二乙二醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體； 對反產物取樣，檢測取樣中NCO的質量百分含量為2 5%，確認製得合格的預聚體；B、將上述得到的預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入1.4kg的三乙胺成鹽 lOmin，再加入120kg的去離子水高速分散，最後加入0. 075kg的乙二胺擴鏈，真空脫除溶 齊U，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑(環氧型交聯劑)以100 3質量比相混合， 就製得了一種PVDC專用水性底塗劑。綜上所述，本發明實施例中通過將低聚物的聚酯多元醇、含羧基的聚酯二醇與二 異氰酸酯反應；再接入含親水基團的二羥甲基丙酸；加入丙酮降低黏度，再加入小分子多 元醇擴鏈；再中和成鹽，加水分散時，用乙二胺再次擴鏈，得到一種淡蘭色的水性底塗主劑， 該主劑的固含可做到30 40%。它與水性固化劑相混合可作為一種水性底塗劑使用，使用 時，直接用去離子水稀釋即可，安全方便，無毒環保，與溶劑膠相比減少了溶劑的使用；與丙 烯酸相比，它耐黃變，強度不衰減。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範 圍為準。
權利要求
一種聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，包括A、將聚酯多元醇與含羧基的聚酯二醇與二異氰酸反應，再加入二羥甲基丙酸，然後加入小分子多元醇，繼續反應，反應後的產物為預聚體；B、將上述得到的預聚體降溫至40℃，加入成鹽劑成鹽，再加入去離子水高速分散，用乙二胺擴鏈，即製得水性塗層的主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑以一定配比相混合，即製得聚偏二氯乙烯用水性底塗劑。
2.根據權利要求1所述的聚偏二氯乙烯專用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所 述步驟A包括將聚酯多元醇放入反應釜中，加熱升溫，真空脫水；降溫後加入二異氰酸，升溫達到90°C，反應1 1. 5h，然後加入二羥甲基丙酸和丙酮， 反應Ih ；再加入小分子多元醇，繼續反應3 5h，反應後的產物即為預聚體。
3.根據權利要求1或2所述聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所述 步驟B包括對製得的預聚體的NCO質量百分含量進行檢測，若預聚體的NCO質量百分含量為2% 5%，則將預聚體放入分散缸，降溫至40°C，加入成鹽劑成鹽，再加入去離子水高速分散，最 後用乙二胺擴鏈，即製得水性塗層的主劑。
4.根據權利要求1所述的聚偏二氯乙烯用水性底塗劑製備方法，其特徵在於，所述步 驟A和步驟B中所用各原料按質量百分比計，包括聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇18 25%、二羥甲基丙酸1 2%、二異氰酸酯4 6 %、小分子多元醇0. 3 0. 5 %、成鹽劑0. 6 1 %、擴鏈劑0. 04 0. 09 %、丙酮6 10 % 和去離子水56 65% ；其中，聚酯多元醇與含羧基的聚酯二醇的質量比為9 10 1。
5.根據權利要求1或4所述的聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所 述聚酯多元醇包括聚己二酸丁二醇酯二醇、聚ε 「己內酯多元醇、聚碳酸酯二醇中的任一種或任意幾種。
6.根據權利要求1或4所述的聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所 述二異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二苯基甲烷_4，4『 - 二異 氰酸酯中的任一種或任意幾種。
7.根據權利要求1或4所述的PVDC用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所述小分 子多元醇包括1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、一縮二乙二醇中的任一種或任意幾種。
8.根據權利要求1或4所述的PVDC用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所述成鹽 劑包括三乙胺、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一種或任意幾種。
9.根據權利要求1所述的聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所述 步驟C中所用的水性固化劑包括水性異氰酸酯、多官能度氮丙啶、環氧型交聯劑中的任一種或任意幾種。
10.根據權利要求1所述的聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法，其特徵在於，所 述步驟C中將上述製得的主劑與水性固化劑以一定配比相混合為將主劑與水性固化劑按 100 1 5的質量比相混合。
全文摘要
本發明公開了一種聚偏二氯乙烯用水性底塗劑的製備方法。該方法包括A、將聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇與二異氰酸反應，加入二羥甲基丙酸，再加入小分子多元醇，繼續反應，反應後的產物為預聚體；B、將得到的預聚體降溫至40℃，加入成鹽劑成鹽，加入去離子水高速分散，用乙二胺擴鏈，製得水性塗層主劑；C、將上述製得的主劑與水性固化劑以一定配比相混合，即製得PVDC用水性底塗劑。通過聚酯多元醇和含羧基的聚酯二醇、小分子多元醇、二羥甲基丙酸、二異氰酸及成鹽劑等製備成主劑，然後將主劑與水性固化劑以一定配比相混合製得水性聚氨酯底塗劑。該底塗劑能顯著提高水性聚氨酯及丙烯酸塗層的熱封性能及剝離強度，且安全環保可直接接觸食品。
文檔編號C09D175/06GK101818021SQ20101010364
公開日2010年9月1日 申請日期2010年1月29日 優先權日2010年1月29日
發明者張淑萍, 沈峰 申請人:北京高盟新材料股份有限公司