專利名稱：制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水性聚氨酯粘合劑領(lǐng)域，尤其是一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑 及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著社會(huì)信息化程度的不斷加大，證卡的應(yīng)用已經(jīng)遍及金融、通信、交通等 諸多領(lǐng)域。據(jù)國(guó)際制卡商協(xié)會(huì)(ICMA)的統(tǒng)計(jì)，全球的發(fā)卡量正以年均15%以上的速度快速 增長(zhǎng)。面對(duì)如此巨大又快速發(fā)展的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)外的制卡企業(yè)在努力提高生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)效 率的同時(shí)，對(duì)新技術(shù)和新材料的應(yīng)用也產(chǎn)生了強(qiáng)烈需求。制卡用帶膠膜是將粘合劑涂布在透明膜(多為PVC薄膜)基材上制備出的一類產(chǎn) 品。使用時(shí)，將帶膠膜有膠面同印刷有圖案的基材粘接，經(jīng)熱壓、冷壓等工序，將帶膠膜粘接 于卡表面，既不影響下層圖案效果，又可起到防止刮擦的作用。在該類制卡帶膠膜產(chǎn)品中， 粘合劑起著著至關(guān)重要的作用。隨著環(huán)保觀念的深入人心，水性粘合劑，尤其是水性聚氨酯 (WPU)粘合劑在制卡帶膠膜方面的應(yīng)用，已受到國(guó)內(nèi)外制卡商的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的水性聚氨 酯(WPU)粘合劑存在的問題是同薄膜的相容性較差，導(dǎo)致粘接效果不理想；而且，由于卡 片上圖案所用油墨種類千差萬別，因此對(duì)于不同種類油墨的粘結(jié)效果不同，其適用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供-于環(huán)保的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑及其制備方法。
-種粘接能力強(qiáng)，適用范圍廣且利
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑，其構(gòu)成組分及各組分的重量份數(shù)分別為 三官能團(tuán)異氰酸酯 3 14份 兩官能團(tuán)異氰酸酯 12 38份 大分子二元醇40 60份
含鹵素二元醇 10 20份 擴(kuò)鏈劑4 8份
溶劑10 30份
催化劑0. 1 0. 3份
中和劑3 6份
硅烷偶聯(lián)劑0. 6 2份
酸性催化劑0. 1 0. 3份
二氧化硅顆粒 2. 5 6份 去離子水240 270份
而且，所述的三官能團(tuán)異氰酸酯為六次甲基二異氰酸酯三聚體；所述的兩官能團(tuán) 異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯或六次甲基二異氰酸酯；所述大分子二元醇為以下物質(zhì)的其中兩種或兩種以上的組合數(shù)均分子量為3000至6000的聚1，6_己二酸-1，4-丁二醇酯 二元醇、數(shù)均分子量為3000至6000的聚1，6_己二酸-1，6-己二醇酯二元醇、數(shù)均分子量 為3000至6000的聚己內(nèi)酯二元醇；所述含鹵素二元醇為3-氯-1，2-丙二醇；所述擴(kuò)鏈劑 為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺；所述溶劑為丁酮、乙酸丁酯或碳酸二 甲酯；所述中和劑為三乙胺或氨基磺酸；所述硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基硅烷；所述 酸性催化劑為冰醋酸；所述二氧化硅顆粒的粒徑為1 5微米。而且，所述二氧化硅顆粒的粒徑為2 3微米。一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑的制備方法，包括如下步驟(1)將三官能團(tuán)異氰酸酯、兩官能團(tuán)異氰酸酯、大分子二元醇、含鹵素二元醇、擴(kuò)鏈 劑、催化劑和溶劑加入至裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，混合均勻，在惰性氣體環(huán) 境下控溫70 90°C反應(yīng)3 6小時(shí)，降溫至40 55°C，加入中和劑攪拌10 20分鐘后， 得到聚氨酯預(yù)聚體；(2)將去離子水、硅烷偶聯(lián)劑、酸性催化劑加入到反應(yīng)裝置中，在惰性氣體環(huán)境下 控溫65 70°C反應(yīng)1 2小時(shí)后，再加入二氧化硅顆粒，控溫55 60°C反應(yīng)2 3個(gè)小 時(shí)，得到改性二氧化硅分散液；(3)將步驟(1)得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入步驟(2)得到的改性二氧化硅分散液中 進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減壓蒸餾除去溶劑后得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑。而且，所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝?。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明采用成熟的水性聚氨酯合成方法，引入含氯二元醇，在聚氨酯分子結(jié)構(gòu) 中引入與帶膠膜基材極性相近的基團(tuán)，合成出同帶膠膜基材相容性良好水性粘合劑產(chǎn)品， 提高了水性聚氨酯粘合劑同基材的粘接效果。2、本發(fā)明將聚氨酯預(yù)聚體分散在改性后的二氧化硅分散液中，通過化學(xué)反應(yīng)將二 氧化硅顆粒連接于聚氨酯分子鏈端，得到二氧化硅改性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品，克服了物理共 混法帶來的穩(wěn)定性差、二氧化硅容易析出的問題，同時(shí)可有效提高原粘合劑對(duì)不同種類油 墨的粘接作用，因此，將其替代溶劑型粘合劑用于制備制卡帶膠膜產(chǎn)品，能夠很好粘接帶膠 膜基材與不同油墨圖案，具有廣泛的適用性，對(duì)于各種油墨都應(yīng)具有良好的粘接效果。3、本發(fā)明制備方法采用普通水性聚氨酯乳液合成設(shè)備進(jìn)行制備，無需添加設(shè)備， 具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、操作方便的特點(diǎn)。4、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，采用成熟的水性聚氨酯生產(chǎn)工藝進(jìn)行制備，制得的水性聚氨 酯粘合劑具有粘接能力強(qiáng)、適用范圍廣并且利于環(huán)保的特點(diǎn)，對(duì)于提高我國(guó)在制卡行業(yè)中 的地位、發(fā)展民族制卡企業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑，其構(gòu)成組分及各組分的重量份數(shù)如下三官能團(tuán)異氰酸酯 3 14份兩官能團(tuán)異氰酸酯 12 38份大分子二元醇40 60份
含鹵素二元醇擴(kuò)鏈劑溶劑催化劑中和劑硅烷偶聯(lián)劑酸性催化劑二氧化硅顆粒去離子水
240 270份
10 20份 4 8份 10 30份 0. 1 0. 3份 3 6份 0. 6 2份 0. 1 0. 3份 2. 5 6份在上述各組分中，三官能團(tuán)異氰酸酯可以選用六次甲基二異氰酸酯三聚體；兩官 能團(tuán)異氰酸酯可以選用異佛爾酮二異氰酸酯，或者選用六次甲基二異氰酸酯；大分子二元 醇可以選擇以下物質(zhì)的其中兩種或兩種以上的組合數(shù)均分子量為3000至6000的聚1， 6-己二酸-1，4-丁二醇酯二元醇、數(shù)均分子量為3000至6000的聚1，6_己二酸_1，6_己二 醇酯二元醇、數(shù)均分子量為3000至6000的聚己內(nèi)酯二元醇；所述含鹵素二元醇為3-氯-1， 2_丙二醇；擴(kuò)鏈劑可以選用二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺；溶劑可以選 用丁酮、乙酸丁酯或碳酸二甲酯；中和劑選用三乙胺或氨基磺酸；硅烷偶聯(lián)劑選用氨丙 基三乙氧基硅烷；酸性催化劑選用冰醋酸；二氧化硅顆粒選用粒徑為1 5微米的二氧化 硅顆粒，優(yōu)選為2 3微米的二氧化硅顆粒。本發(fā)明的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑的制備方法，包括如下步驟(1)將三官能團(tuán)異氰酸酯、兩官能團(tuán)異氰酸酯、大分子二元醇、含鹵素二元醇、擴(kuò)鏈 劑、催化劑和溶劑加入至裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，混合均勻，在惰性氣體環(huán) 境下控溫70 90°C反應(yīng)3 6小時(shí)，降溫至40 55°C，加入中和劑攪拌10 20分鐘后， 得到聚氨酯預(yù)聚體；(2)將去離子水、硅烷偶聯(lián)劑、酸性催化劑加入到反應(yīng)裝置中，在惰性氣體環(huán)境下 控溫65 70°C反應(yīng)1 2小時(shí)后，再加入二氧化硅顆粒，控溫55 60°C反應(yīng)2 3個(gè)小 時(shí)，得到改性二氧化硅分散液；(3)將步驟(1)得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入步驟(2)得到的改性二氧化硅分散液中 進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減壓蒸餾除去溶劑后得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑。在本制備方法中所使用的惰性氣體為氮?dú)?、氬氣或氦氣。下面通過一些具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行說明。實(shí)施例1在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入10份六次甲基二 異氰酸酯三聚體，10份六亞甲基二異氰酸酯，20份異佛爾酮二異氰酸酯，16份數(shù)均分子量 為3000的聚1，6_己二酸-1，4-丁二醇酯二元醇，15份數(shù)均分子量為3000的聚1，6_己二 酸-1，6-己二醇酯二元醇，15份數(shù)均分子量為3000的聚己內(nèi)酯二元醇，10份3-氯-1，2-丙 二醇，4份二羥甲基丙酸，20份丁酮，0. 1份二丁基二月桂酸錫混合均勻后，控制溫度80°C， 反應(yīng)6小時(shí)，降溫至55°C，加入3份三乙胺攪拌10分鐘后，得到聚氨酯預(yù)聚體。在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，分別加入240份去離 子水，0. 6份Y _氨丙基三乙氧基硅烷，0. 1份冰醋酸，控溫70°C反應(yīng)1小時(shí)，再加入2. 5份粒徑為2微米的二氧化硅顆粒，控溫55°C反應(yīng)2小時(shí)，得到改性二氧化硅分散液。將以上得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減 壓蒸餾除去溶劑，得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品。實(shí)施例2在氬氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入3份六次甲基二 異氰酸酯三聚體，18份六亞甲基二異氰酸酯，20份異佛爾酮二異氰酸酯，20份數(shù)均分子量 為4000的聚1，6_己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇，20份數(shù)均分子量為6000的聚1，6_己二 酸-1，6-己二醇酯二元醇，11份3-氯-1，2-丙二醇，8份二羥甲基丁酸，30份碳酸二甲酯， 0. 1份二丁基二月桂酸錫混合均勻后，控制溫度90°C，反應(yīng)3小時(shí)，降溫至40°C，加入6份三 乙胺攪拌15分鐘后，得到聚氨酯預(yù)聚體。在氦氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，分別加入270份去離 子水，1份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，0. 2份冰醋酸，控溫65°C反應(yīng)2小時(shí)，再加入4份粒徑 為2. 5微米的二氧化硅顆粒，控溫60°C反應(yīng)3小時(shí)，得到改性二氧化硅分散液。將以上得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減 壓蒸餾除去溶劑，得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品。實(shí)施例3在氬氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入14份六次甲基二 異氰酸酯三聚體，10份六亞甲基二異氰酸酯，10份異佛爾酮二異氰酸酯，30份數(shù)均分子量 為6000的聚1，6-己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇，10份數(shù)均分子量為4000的聚己內(nèi)酯二元 醇，20份3-氯-1，2-丙二醇，6份N-甲基二乙醇胺，25份乙酸丁酯，0. 1份二丁基二月桂酸 錫混合均勻后，控制溫度90°C，反應(yīng)3小時(shí)，降溫至40°C，加入6份三乙胺攪拌20分鐘后， 得到聚氨酯預(yù)聚體。在氦氣環(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，分別加入270份去離 子水，1份Y -氨丙基三乙氧基硅烷，0. 2份冰醋酸，控溫65°C反應(yīng)2小時(shí)，再加入6份粒徑 為3微米的二氧化硅顆粒，控溫60°C反應(yīng)3小時(shí)，得到改性二氧化硅分散液。將以上得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減 壓蒸餾除去溶劑，得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品。實(shí)施例4在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入10份六次甲基二 異氰酸酯三聚體，15份異佛爾酮二異氰酸酯，30份數(shù)均分子量為4000的聚1，6-己二酸-1， 4_ 丁二醇酯二元醇，30份數(shù)均分子量為3000的聚1，6_己二酸-1，6-己二醇酯二元醇，11 份3-氯-1，2-丙二醇，4份二羥甲基丁酸，27份丁酮，0. 1份二丁基二月桂酸錫混合均勻后， 控制溫度85°C，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至45°C，加入3份三乙胺攪拌10分鐘后，得到聚氨酯預(yù)聚 體。在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，分別加入240份去離 子水，0. 6份Y _氨丙基三乙氧基硅烷，0. 1份冰醋酸，控溫70°C反應(yīng)1小時(shí)，再加入5份粒 徑為3微米的二氧化硅顆粒，控溫55°C反應(yīng)3小時(shí)，得到改性二氧化硅分散液。將以上得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減 壓蒸餾除去溶劑，得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品。
實(shí)施例5在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，加入10份六次甲基二 異氰酸酯三聚體，25份異佛爾酮二異氰酸酯，25份數(shù)均分子量為4000的聚己內(nèi)酯二元醇， 25份數(shù)均分子量為4000的聚1，6_己二酸-1，6-己二醇酯二元醇，10份3-氯-1，2-丙二 醇，5份N-甲基二乙醇胺，27份碳酸二甲酯，0. 1份二丁基二月桂酸錫混合均勻后，控制溫度 85V，反應(yīng)5小時(shí)，降溫至45°C，加入3份氨基磺酸攪拌15分鐘后，得到聚氨酯預(yù)聚體。在氮?dú)猸h(huán)境下，向裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，分別加入260份去離 子水，0. 6份Y _氨丙基三乙氧基硅烷，0. 3份冰醋酸，控溫65°C反應(yīng)2小時(shí)，再加入5份粒 徑為3微米的二氧化硅顆粒，控溫55°C反應(yīng)3小時(shí)，得到改性二氧化硅分散液。將以上得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散，再經(jīng)減 壓蒸餾除去溶劑，得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑產(chǎn)品。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并 不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出 的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑，其特征在于其構(gòu)成組分及各組分的重量份數(shù)分別為三官能團(tuán)異氰酸酯3～14份兩官能團(tuán)異氰酸酯12～38份大分子二元醇40～60份含鹵素二元醇10～20份擴(kuò)鏈劑 4～8份溶劑10～30份催化劑 0.1～0.3份中和劑 3～6份硅烷偶聯(lián)劑 0.6～2份酸性催化劑 0.1～0.3份二氧化硅顆粒2.5～6份去離子水240～270份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑，其特征在于所述的三官 能團(tuán)異氰酸酯為六次甲基二異氰酸酯三聚體；所述的兩官能團(tuán)異氰酸酯為異佛爾酮二異氰 酸酯或六次甲基二異氰酸酯；所述大分子二元醇為以下物質(zhì)的其中兩種或兩種以上的組 合數(shù)均分子量為3000至6000的聚1，6_己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇、數(shù)均分子量為 3000至6000的聚1，6_己二酸-1，6-己二醇酯二元醇、數(shù)均分子量為3000至6000的聚己 內(nèi)酯二元醇；所述含鹵素二元醇為3-氯-1，2-丙二醇；所述擴(kuò)鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥 甲基丁酸或N-甲基二乙醇胺；所述溶劑為丁酮、乙酸丁酯或碳酸二甲酯；所述中和劑為三 乙胺或氨基磺酸；所述硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基硅烷；所述酸性催化劑為冰醋酸； 所述二氧化硅顆粒的粒徑為1 5微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑，其特征在于所述二氧化 硅顆粒的粒徑為2 3微米。
4.一種如權(quán)利要求1所述的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑的制備方法，其特征在 于包括如下步驟(1)將三官能團(tuán)異氰酸酯、兩官能團(tuán)異氰酸酯、大分子二元醇、含鹵素二元醇、擴(kuò)鏈劑、 催化劑和溶劑加入至裝有攪拌器和回流冷凝管的反應(yīng)容器中，混合均勻，在惰性氣體環(huán)境 下控溫70 90°C反應(yīng)3 6小時(shí)，降溫至40 55°C，加入中和劑攪拌10 20分鐘后，得 到聚氨酯預(yù)聚體；(2)將去離子水、硅烷偶聯(lián)劑、酸性催化劑加入到反應(yīng)裝置中，在惰性氣體環(huán)境下控溫 65 70°C反應(yīng)1 2小時(shí)后，再加入二氧化硅顆粒，控溫55 60°C反應(yīng)2 3個(gè)小時(shí)，得 到改性二氧化硅分散液；(3)將步驟(1)得到的聚氨酯預(yù)聚體，倒入步驟(2)得到的改性二氧化硅分散液中進(jìn)行 乳化分散，再經(jīng)減壓蒸餾除去溶劑后得到制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑的制備方法，其特征在于 所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝狻?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種制卡帶膠膜用水性聚氨酯粘合劑及其制備方法，該粘合劑的組分及各組分的重量份數(shù)分別為三官能團(tuán)異氰酸酯3～14份；兩官能團(tuán)異氰酸酯12～38份；大分子二元醇40～60份；含鹵素二元醇10～20；擴(kuò)鏈劑4～8份；溶劑10～30份；催化劑0.1～0.3份；中和劑3～6份；硅烷偶聯(lián)劑0.6～2份；酸性催化劑0.1～0.3份；二氧化硅顆粒2.5～6份；去離子水240～270份，該粘合劑的制備方法包括(1)制備聚氨酯預(yù)聚體；(2)制備改性二氧化硅分散液；(3)將聚氨酯預(yù)聚體倒入改性二氧化硅分散液中進(jìn)行乳化分散。本發(fā)明粘合劑可替代溶劑型產(chǎn)品，用于制卡帶膠膜生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)帶膠膜基材與不同油墨圖案的有效粘接，具有廣泛的適用性。
文檔編號(hào)C09J175/06GK101845288SQ201010200060
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者倪浩, 劉柏松, 張帆, 李春剛, 王毅, 蘇景麗, 邢亮, 郭平勝, 鹿秀山 申請(qǐng)人:天津博苑高新材料有限公司