一种头盔用耐温防水高硬度油墨及其制备方法与流程

本发明涉及油墨，具体为一种头盔用耐温防水高硬度油墨及其制备方法。

背景技术：

1、聚氨酯油墨具有很好的成膜性能，并且光泽度好，弹性优良，在头盔安全帽、指示牌、包装袋、印刷等方面有广泛的应用。目前的聚氨酯油墨主要是以甲苯、丁酮等作为溶剂，毒性较大，不符合环保要求。

2、近年来开发环保水性聚氨酯油墨是研究热点，但是水性聚氨酯存在耐水和防水性能较差，耐温性不佳等问题；例如头盔安全帽、指示牌等材料长期存在于户外，经受长时间的热晒雨淋，表面的油墨或油漆容易发生老化、开裂等现象，影响材料的外观和性能，不利于水性聚氨酯在头盔安全帽、指示牌等户外材料中的实际应用。公告号为cn105778621b的专利公开了以硅烷偶联剂改性处理的细菌纤维素、水性聚氨酯预聚体作为油墨连接料，得到的水性聚氨酯油墨连接料具有较低的吸水率和很好的耐水性。但是该专利没有改善聚氨酯油墨硬度、拉伸、耐温等性能不好的问题。

技术实现思路

1、本发明解决传统的聚氨酯耐温性较差，硬度、拉伸等性能不好的问题，拓展了聚氨酯油墨在头盔等领域中的实际应用。

2、本发明的技术方案：

3、一种耐温防水高硬度油墨的制备方法：

4、s1、向反应瓶中加入脱水干燥的聚酯多元醇，二异氰酸酯单体，2,2-二羟甲基丙酸，升温至75-85℃，滴加催化剂二月桂酸二丁基锡，反应3-4h，然后加入1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷作为扩链剂，继续反应1-2h，冷却后加入三乙胺，调节ph至7-7.5，然后加入水，控制固含量为35-45％，剪切乳化，得到聚氨酯油墨连接料。

5、s2、向聚氨酯油墨连接料加入色浆、消泡剂、流平剂，剪切乳化，得到耐温防水高硬度油墨。

6、其中，2,2-二羟甲基丙酸的质量聚酯多元醇和二异氰酸酯单体总质量的8-9.5％。

7、其中，1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的质量是聚酯多元醇和二异氰酸酯单体总质量的15-22％。

8、其中，二异氰酸酯单体包括甲苯-2,4-二异氰酸酯、4,4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)、异佛尔酮二异氰酸酯。

9、其中，1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的制备方法为：向甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环任一种溶剂中加入1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷、3-(1-萘氧基)-1,2-环氧丙烷，滴加催化剂n,n-二甲基苄胺，反应后将溶液旋转蒸发，甲醇洗涤产物，产物经甲苯重结晶，得到1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷。反应式如下：

10、

11、其中，3-(1-萘氧基)-1,2-环氧丙烷、n,n-二甲基苄胺的质量分别是1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷质量的125-140％、1.3-1.8％。

12、其中，1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的制备方法中，反应控制为90-120℃，时间为4-8h。

13、其中，耐温防水高硬度油墨在头盔中的应用。

14、技术效果：本发明以n,n-二甲基苄胺作为催化剂，催化1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷和3-(1-萘氧基)-1,2-环氧丙烷的环氧基团进行反应，得到新型的二醇单体1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷；作为聚氨酯的扩链剂，与聚酯多元醇、二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丙酸进行聚合反应，得到分子主链含有萘环和硅氧烷基团的聚氨酯油墨连接料，最后与色浆、消泡剂等混合，得到耐温防水高硬度油墨。

15、本发明在聚氨酯油墨连接料分子主链中引入萘环和硅氧烷基团，萘环加油刚性大，热稳定性高和结构稳定性强的特点；硅氧烷基团具有韧性好，耐水性高、耐温性强等特点，限制提高了聚氨酯油墨的剥离强度、硬度和拉伸性能。同时降低了聚氨酯油墨的吸水率，提高了起始热分解温度，表现出很好的耐水防水性能和耐热性能。拓展了聚氨酯油墨在头盔安全帽、指示牌等户外材料中的实际应用。

技术特征：

1.一种耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：

2.根据权利要求1所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述2,2-二羟甲基丙酸的质量聚酯多元醇和二异氰酸酯单体总质量的8-9.5％。

3.根据权利要求1所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的质量是聚酯多元醇和二异氰酸酯单体总质量的15-22％。

4.根据权利要求1所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯单体包括甲苯-2,4-二异氰酸酯、4,4’-亚甲基双(异氰酸苯酯)、异佛尔酮二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯油墨连接料的固含量为35-45％。

6.根据权利要求1所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的制备方法为：向溶剂中加入1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷、3-(1-萘氧基)-1,2-环氧丙烷，滴加催化剂n,n-二甲基苄胺，反应后将溶液旋转蒸发，洗涤，重结晶，得到1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷。

7.根据权利要求6所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环。

8.根据权利要求6所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述3-(1-萘氧基)-1,2-环氧丙烷、n,n-二甲基苄胺的质量分别是1.3-双(3-羧基丙基)四甲基二硅氧烷质量的125-140％、1.3-1.8％。

9.根据权利要求6所述的耐温防水高硬度油墨的制备方法，其特征在于，所述1.3-双(3-羟丙基萘)四甲基二硅氧烷的制备方法中，反应控制为90-120℃，时间为4-8h。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的耐温防水高硬度油墨在头盔中的应用。

技术总结本发明涉及油墨技术领域，且公开了一种头盔用耐温防水高硬度油墨及其制备方法，本发明在聚氨酯油墨连接料分子主链中引入萘环和硅氧烷基团，萘环加油刚性大，热稳定性高和结构稳定性强的特点；硅氧烷基团具有韧性好，耐水性高、耐温性强等特点，限制提高了聚氨酯油墨的剥离强度、硬度和拉伸性能。同时降低了聚氨酯油墨的吸水率，提高了起始热分解温度，表现出很好的耐水防水性能和耐热性能。拓展了聚氨酯油墨在头盔安全帽、指示牌等户外材料中的实际应用。技术研发人员：方美松受保护的技术使用者：东莞市五人新材技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27