油墨用聚氨酯粘合劑的研究
發(fā)布時(shí)間：
2024-06-19 16:59
塑料印刷用油墨隨著彩印包裝行業(yè)的發(fā)展而用量日益增加,而國(guó)內(nèi)科研及生產(chǎn)單位對(duì)這一市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)則基本處于空白狀態(tài),很少見(jiàn)有關(guān)這方面的研究報(bào)道。因此我們?cè)谶@方面進(jìn)行了一些探討性的研究工作。彩印包裝行業(yè)所用的基膜主要有聚酯膜(pet)、尼龍膜(NYLON)、聚丙烯膜(PP)、聚乙烯膜(PE)等幾種,選擇油墨的關(guān)鍵在于其應(yīng)對(duì)這幾種基膜均具有良好的附著力,從而對(duì)油墨所用的粘合劑提出的較高要求。眾所周知,聚氨酯材料具有極好的粘結(jié)性能,耐磨性、耐擦傷性和良好的低溫性能,高光澤、保光性能,因而在油墨行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。但其用于彩印包裝行業(yè)的缺陷是對(duì)于在該行業(yè)廣泛應(yīng)用的PP、PE等基膜的附著性有所欠缺。針對(duì)這一問(wèn)題,我們?cè)谘芯恐惺褂昧朔肿又泻辛u基的氯乙烯-丙烯酸羥乙酯共聚物與大分子二元醇、小分子擴(kuò)鏈劑,甲苯二異氰酸酯共同反應(yīng),制得一種新型聚氨酯粘合劑,用其制得的油墨對(duì)于包括PP、PE在內(nèi)的各種基膜均具有良好的附著力。
一、實(shí)驗(yàn)部分
1.1主要原料
聚丙二醇(PPG):Mn=2000 南京塑料廠;
氯乙烯-丙烯酸羥乙酯共聚物(PVHA):Mn=2000 自制;
甲苯二異氰酸酯(TDI80/20):工業(yè)品進(jìn)口
二乙二醇:分析純 鄭州試劑三廠;
二乙三胺:分析純 上海試劑三廠;
二正丁胺:分析純 北京朝陽(yáng)西會(huì)化工廠。
1.2粘合劑的合成
在裝有電動(dòng)攪拌、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)管的燒瓶中,加入計(jì)量的聚丙二醇,氯乙烯-丙烯酸羥乙酯共聚物溶液,ＴＤＩ,溶劑和適量催化劑,氮?dú)獗Ｗo(hù)下控溫70℃左右反應(yīng)2-3小時(shí)。然后加入擴(kuò)鏈劑繼續(xù)控溫反應(yīng)。反應(yīng)接近完成時(shí),可根據(jù)檢測(cè)反應(yīng)液中異氰酸根含量的情況選擇加入適量的二正丁胺除去未反應(yīng)的-ＮＣＯ基團(tuán)。最后加入溶劑調(diào)整產(chǎn)物固含量為30%,得改性聚氨酯粘合劑。
1.3油墨的制備
在上述聚氨酯粘合劑中加入ＴｉＯ2、甲苯、丁酮,加以砂磨制成白色油墨。用甲苯、丁酮、異丙醇混合溶劑將油墨調(diào)節(jié)為適當(dāng)粘度后,分別印刷在經(jīng)過(guò)電暈處理的ＯＰＰ膜、ＰＥＴ膜、ＮＹＬＯＮ膜上。烘干并擱置一段時(shí)間后,進(jìn)行油墨與基膜的附著力測(cè)試。
2結(jié)果與討論
2.1預(yù)聚反應(yīng)中ＮＣＯ與ＯＨ比例對(duì)粘合劑性能的影響
固定原料中ＰＶＨＡ與ＰＰＧ的摩邊比為1∶3,在粘合劑合成反應(yīng)中第一步合成端ＮＣＯ基預(yù)聚體時(shí),改變ＮＣＯ與ＯＨ的比例,但控制總的反應(yīng)原料中ＮＣＯ與ＯＨ、ＮＨ2的比例不變,得到系列不同的粘合劑,涂膜,干燥;測(cè)試其涂膜的物理機(jī)械性能。
可以看出,隨著ＮＣＯ/ＯＨ值的增加,樣品的抗張強(qiáng)度增加,斷裂伸長(zhǎng)率下降。
其原因在于ＮＣＯ/ＯＨ值增加,聚氨酯分子鏈中硬段含量提高,極性較強(qiáng)的氨基甲酸酯鍵,脲鍵數(shù)量增加,剛性苯環(huán)鏈段也有增加,使大分子間相互作用增強(qiáng),內(nèi)聚能增加,使抗張強(qiáng)度升高。同時(shí)硬段的增加必然使柔性鏈段如醚鍵含量減少,使斷裂伸長(zhǎng)率下降。綜合上述兩方面的因素,我們?cè)诤铣芍袑ⅲ危茫吓cＯＨ比例定為1.8。
2.2粘度的控制
粘合劑粘度的大小,對(duì)于油墨的制造工藝及使用性能均具有一定的影響。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中一方面通過(guò)控制原料中ＮＣＯ與ＯＨ、ＮＨ2的摩爾比,(這樣可控制最終所得粘合劑的分子量在一定的范圍之內(nèi))來(lái)控制粘度;另一方面在合成反應(yīng)后期粘度接近或達(dá)到需要值時(shí),加入單官能團(tuán)的胺類反應(yīng)終止劑,使反應(yīng)迅速中止,也可有效地控制產(chǎn)品粘度在一定的范圍之內(nèi)。
2.3貯存穩(wěn)定性
無(wú)論對(duì)于油墨還是其所用的粘合劑,它們的貯存穩(wěn)定性均具有明顯的重要意義。因此我們對(duì)所制得的粘合劑及油墨樣品進(jìn)行了貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)。其方法如下:取一定重量的粘合劑和油墨樣品置于金屬容器中,室溫下密閉保存,觀察其外觀、測(cè)量其粘度隨時(shí)間變化情況。我們合成的粘合劑樣品及制得的油墨在上述條件下貯存三個(gè)月后,外觀、粘度均變化在大,可以認(rèn)為其貯存穩(wěn)定性達(dá)到要求。
2.4附著性試驗(yàn)
使用ＰＰＧ與ＰＶＨＡ共聚物比例不同的粘合劑制成的白色油墨,印刷于表面經(jīng)過(guò)電暈處理的ＯＰＰ、ＰＥＴ、ＮＹＬＯＮ等基膜上,測(cè)試油墨與基膜的附著性。具體測(cè)試方法如下:印刷后樣品于40-50℃充分干燥后,擱置24小時(shí),然后在印刷面上貼上膠帶,貼緊后再急速剝離。觀察剝離后印刷膜的表面狀態(tài)。目視測(cè)定標(biāo)準(zhǔn):○:印刷膜殘留90%以上;□:印刷膜殘留60-90%;△:印刷膜殘留60%以下
可以看出:純聚氨酯粘合劑(即ＰＰＧ/ＰＶＨＡ為100/0樣品)制得的油墨對(duì)ＯＰＰ膜附著性不良;而在分子鏈上引入一定比例的ＰＶＨＡ鏈段后,油墨對(duì)表中所列的各種基膜均具有良好的附著力;但是如果ＰＶＨＡ鏈段比例太高時(shí),則油墨對(duì)ＰＥＴ膜附著力有變差的現(xiàn)象。綜上所述,在合成中我們選擇了ＰＰＧ/ＰＶＨＡ比例在70/30左右。
3結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)向聚氨酯分子鏈中引入一定比例含有羥基的氯乙烯-丙烯酸羥乙酯共聚物鏈段而制得油墨用新型氨酯粘合劑。用其制得的油墨對(duì)ＯＰＰ、ＰＥＴ、ＮＹＬＯＮ等基膜均具有良好的附著性,使其使用范圍較原來(lái)更為廣泛,從而有效地提高了油墨的品質(zhì)。
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