一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶及其制备方法，该背胶由水性热塑性聚氨酯、水基热固性丙烯酸树脂、水分散型氯醋树脂、水性石油树脂、去离子水、改性导热填料、助剂在40～50℃条件下按所述重量份通过机械共混的方法制备而成，其中改性导热填料由导热填料、表面处理剂、去离子水通过超声分散的方法制得。本发明将导热填料均匀分散在烫印背胶树脂基体中，制备得到的水性烫印背胶热传导率大大增强，且本发明引入的水性树脂软化点范围均窄，非常适用于高速烫，完全满足高速烫印过程中对背胶的上烫性、切边性、完整性的要求。另外，本发明彻底实现了零VOC，大大降低了对环境的污染程度，具有很好的工业应用前景。

权利要求

1.一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述烫印背胶由如下重量份的各组分制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述水性热塑性聚氨酯的软化点在70～75℃之间，所述水基热固性丙烯酸树脂的软化点在

60～65℃之间。

3.根据权利要求1所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述水分散型氯醋树脂的软化点在60～70℃之间，平均粒径为150nm，粘数值为53～58，所述水性石油树脂为C5或C9石油树脂，软化点在70～75℃之间。

4.根据权利要求1所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂中的三种或者三种以上。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述改性导热填料由如下原料按如下重量份的各组分制备而成：导热填料 60～100份

表面处理剂 50～80份

去离子水 20～30份。

6.根据权利要求5所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述改性导热填料由如下方法制备，步骤如下：(1)将表面处理剂按所述重量份溶解在所述重量份去离子水中配制成溶液；

(2)在不断搅拌的条件下，将所述重量份的导热填料加入到步骤(1)所述的溶液中，得到混合液；

(3)将步骤(2)所述的混合液在30～100℃温度下利用超声分散12～24h，得到改性导热填料。

7.根据权利要求6所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述表面处理剂为石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、蒽基羧酸盐、菲基羧酸盐、芘基羧酸盐中的任意一种或两种以上；所述导热填料为碳纳米材料。

8.根据权利要求7所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述导热填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物、或为碳纳米纤维，所述多壁碳纳米管的直径为10～100nm，所述碳纳米纤维长度小于100nm，纯度大于90％。

9.根据权利要求6所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述导热填料为石墨烯纳米片，厚度为4nm。

10.一种制备权利要求7所述的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶的方法，包含如下步骤：(1)将所述重量份水性热塑性聚氨酯和部分去离子水加入反应釜，并加热至40～

50℃；

在1000～2000r/min速率搅拌条件下，搅拌30～60min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

(2)在1000～2000r/min速率搅拌条件下，向步骤(1)所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入所述重量份的水基热固性丙烯酸树脂、水分散型氯醋树脂、水性石油树脂，并随时加入余下的去离子水，搅拌60～90min至完全溶解，随后加入所述重量份的助剂，搅拌均匀后制得混合溶液；

(3)在1000～1500r/min速率搅拌条件下，向步骤(2)所述制得的混合溶液中加入所述重量份的改性导热填料，搅拌60～90min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

说明书

一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于烫印胶生产技术领域，尤其是涉及一种环保型高速烫印箔用高导热水性烫印背胶及其制备方法。

背景技术

[0002] 激光全息防伪烫印箔由于具有结构复杂、仿造难度大、视觉效果独特等特点，在国际货币、证照以及医药包装领域已得到广泛的应用。但随着我国经济突飞猛进的发展以及人民生活水平的日益提高，对烟包、酒包、茶叶和食品等社会消费产品包装的精美程度上也提出了更高的要求，而且需求量不断增大，因此对激光全息防伪烫印箔的需求也与日俱增，促使电化铝烫印技术向高速化方向发展。

[0003] 与传统的电化铝烫印技术相比，电化铝高速自动烫印对电化铝箔的各涂层的性能要求更加苛刻，尤其是对背胶层有更高的要求，在满足高速烫印的同时，要求烫印背胶的上烫性、切边性、完整性和光泽度等均能达到理想的效果。背胶的作用原理是在高速自动烫印过程中，电化铝图像信息层通过加热加压使其从载体薄膜上剥离下来，通过背胶层完整的粘结在各种材料的表面。在机械品质、粘结材料种类相同的基础上，背胶自身的品质性能就得到突出体现。国内外所用烫印背胶大多数仍是溶剂型烫印胶，但近年来，随着国家对食品行业VOC含量作出了严格规定以及溶剂成本日渐上涨的背景下，水性胶粘剂已开始逐渐替代溶剂型胶粘剂。例如，申请公布号为CN102199412 A的专利公开了一种环保高速电化铝烫印背胶及其制作方法，该背胶VOC含量低，脆性柔韧性适中，高固含量、低粘度；授权公告号为CN 101805571 B的专利公开了一种水松纸烫印膜用环保水性烫印背胶及其制备方法，采用全水性材料，利用热固性乳液的脆性，热塑性乳液的柔韧性，成膜乳液的成膜性，实现零排放，制成品零VOC，高固含低粘度，高速烫印的图案清晰，不“飞金”。这些专利在一定程度上解决了溶剂型烫印背胶造成的环境污染、生产成本高等技术问题，但均忽视了一个重要问题 ， 即烫印箔在高速烫印过程中与烫印头之间的热传导问题，它是决定烫印图案质量的关键因素。我们知道，高速烫印过程分两步进行，第一步：烫印背胶软化，即背胶由固体变为液体的过程，第二步：烫印背胶冷却固化，即背胶由液体变为固体，从而产生粘结力的过程，这两步进行得越快，烫印速度就越高。而高速烫印过程中烫印头与烫印箔接触的时间非常短，如何在短暂的时间内将烫印头的热能快速、均匀传递到烫印背胶上，烫印出完整、清晰、光泽度高、切边性能优异的全息图案，是烫印箔在高速烫印实际生产和应用中面临的一个瓶颈问题。

[0004] 综上所述，开发出适合高速烫印箔用高导热烫印背胶具有十分重要的现实意义。

发明内容

[0005] 鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶以及适合工业化生产、对环境友好的制备该高导热水性烫印背胶的方法。

[0006] 为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究，获得了如下技术方案： 一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶，其特征在于：所述烫印背胶由如下重量份的各组分制备而成：

[0007] 水性热塑性聚氨酯 20~30份

[0008] 水基热固性丙烯酸树脂 15~30份

[0009] 水分散型氯醋树脂 10~25份

[0010] 水性石油树脂 10~20份

[0011] 去离子水 50~70份

[0012] 改性导热填料 1~10份

[0013] 助剂 10~15份。

[0014] 优选地，所述水性热塑性聚氨酯的软化点在70~75℃之间。

[0015] 优选地，所述水基热固性丙烯酸树脂的软化点在60~65℃之间。

[0016] 优选地，所述水分散型氯醋树脂的软化点在60~70℃之间，平均粒径为150nm，粘数值为53~58。

[0017] 优选地，所述水性石油树脂为C5或C9石油树脂，软化点在70~75℃之间。

[0018] 优选地，所述助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂中的三种或者三种以上。

[0019] 优选地，所述改性导热填料由如下原料按如下重量份的各组分制备而成：

[0020] 导热填料 60～100 份

[0021] 表面处理剂 50～80 份

[0022] 去离子水 20～30 份。

[0023] 进一步优选地，所述改性导热填料由如下方法制备，步骤如下：

[0024] （1）将表面处理剂按所述重量份溶解在所述重量份去离子水中配制成溶液；

[0025] （2）在不断搅拌的条件下，将所述重量份的导热填料加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0026] （3）将步骤（2）所述的混合液在30～100℃温度下利用超声分散12～24h，得到改性导热填料。

[0027] 优选地，所述表面处理剂为石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、蒽基羧酸盐、菲基羧酸盐、芘基羧酸盐中的任意一种或两种以上。

[0028] 优选地，所述导热填料为碳纳米材料。

[0029] 进一步优选地，所述导热填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物，所述多壁碳纳米管的直径为10～100nm。

[0030] 进一步优选地，所述导热填料为石墨烯纳米片，厚度为4nm。

[0031] 进一步优选地，所述导热填料为碳纳米纤维，长度小于100nm，纯度大于90%。

[0032] 本发明的第二个目的在于提供一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶制备方法，包括如下步骤：

[0033] （1）将所述重量份水性热塑性聚氨酯和部分去离子水加入反应釜，并加热至40～50℃；在1000~2000r/min速率搅拌条件下，搅拌30~60min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0034] （2）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（1）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入所述重量份的水基热固性丙烯酸树脂、水分散型氯醋树脂、水性石油树脂，并随时加入余下的去离子水，搅拌60~90min至完全溶解，随后加入所述重量份的助剂，搅拌均匀后制得混合溶液；

[0035] （3）在1000~1500r/min速率搅拌条件下，向步骤（2）所述制得的混合溶液中加入所述重量份的改性导热填料，搅拌60~90min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0036] 与现有技术相比，本发明涉及的一种高速烫印箔用高导热水性烫印背胶及其制备方法具有如下优点和进步：（1）本发明将纳米导热填料均匀分散在烫印背胶中，导热填料在树脂基体中形成了均匀的导热通道，大大增强了烫印头与烫印箔之间的热传导率，解决了高速烫印过程中由于烫印头与烫印箔接触的时间短导致的热传导性能差，烫印箔受热不均的问题；（2）本发明引入的导热填料具有独特的结构和优异的力学性能，且密度小，填充量少，使得制备得到的烫印背胶具有较高的粘结性能和强度；（3）本发明引入氯醋树脂，大大增强了背胶与烫印基材表面的附着力，对高能表面均具有很好的适应性；（4）本发明采用不同比例搭配引入水性热塑性聚氨酯和水基热固性丙烯酸树脂使制备得到的背胶具有良好的韧性及脆性，且软化点范围窄，完全满足高速烫印过程中对背胶的上烫性、切边性、完整性的要求；（5）本发明制备方法简单，原材料易得，且制得的水性烫印背胶实现了零VOC，大大降低了对环境的污染程度，环保无污染，具有很好的工业应用前景。

具体实施方式

[0037] 实施例1

[0038] （1）将50份表面处理剂石油磺酸盐溶解在20份去离子水中，配制成溶液；

[0039] （2）在不断搅拌的条件下，将60份直径为10nm的单壁碳纳米管导热填料加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0040] （3）将步骤（2）所述的混合液在60℃温度下利用超声分散18h，得到改性碳纳米管导热填料；

[0041] （4）将20份软化点在70~75℃之间的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至50℃，在1000r/min速率搅拌条件下搅拌60min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0042] （5）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入15份软化点在60~65℃之间的水基热固性丙烯酸树脂、25份软化点在60~70℃之间，平均粒径为150nm，粘数值为53的水分散型氯醋树脂、10份软化点在70~75℃之间的C9水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌60min至完全溶解，随后加入3份润湿剂、3份分散剂、4份消泡剂，搅拌均匀后制得混合溶液；

[0043] （6）在1500r/min速率搅拌条件下，向步骤（5）所述制得的混合溶液中加入步骤（3）所述重量份的改性导热填料，搅拌60min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0044] 实施例2

[0045] （1）将60份表面处理剂蒽基羧酸盐溶解在30份去离子水中，配制成溶液；

[0046] （2）在不断搅拌的条件下，将80份直径为50nm的多壁碳纳米管导热填料加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0047] （3）将步骤（2）所述的混合液在100℃温度下利用超声分散12h，得到改性导热填料；

[0048] （4）将30份软化点在70~75℃之间的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至40℃，在2000r/min速率搅拌条件下搅拌30min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0049] （5）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入30份软化点在60~65℃之间的水基热固性丙烯酸树脂、10份软化点在60~70℃之间、平均粒径为150nm，粘数值为58的水分散型氯醋树脂、20份软化点在70~75℃之间的C5水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌90min至完全溶解，随后加入3份分散剂、4份消泡剂、3份成膜助剂，搅拌均匀后制得混合溶液；

[0050] （6）在1200r/min速率搅拌条件下，向步骤（5）所述制得的混合溶液中加入步骤（3）所述重量份的改性导热填料，搅拌80min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0051] 实施例3

[0052] （1）分别将40份聚氧乙烯醚磺酸盐和40份蒽基羧酸盐溶解在30份去离子水中，配制成溶液；

[0053] （2）在不断搅拌的条件下，将50份直径为100nm的单壁碳纳米管导热填料和50份直径为100nm的多壁碳纳米管导热填料分别加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0054] （3）将步骤（2）所述的混合液在60℃温度下利用超声分散18h，得到改性导热填料；

[0055] （4）将25份软化点在70~75℃之间的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至50℃；在2000r/min速率搅拌条件下，搅拌40min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0056] （5）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入25份软化点在60~65℃之间的水基热固性丙烯酸树脂、20份软化点在60~70℃之间、平均粒径为150nm，粘数值为53的水分散型氯醋树脂、15份软化点在70~75℃之间的C9水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌60min至完全溶解，随后加入4份润湿剂、3份分散剂、3份消泡剂、2份成膜助剂，拌均匀后制得混合溶液；

[0057] （6）在1000r/min速率搅拌条件下，向步骤（5）所述制得的混合溶液中加入步骤（3）所述重量份的改性导热填料，搅拌90min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0058] 实施例4

[0059] （1）将60份表面处理剂芘基羧酸盐溶在30份去离子水中，配制成溶液；

[0060] （2）在不断搅拌的条件下，将60份厚度为4nm的石墨烯纳米片加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0061] （3）将步骤（2）所述的混合液在30℃℃温度下利用超声分散24h，得到改性导热填料；

[0062] （4）将30份软化点在70~75℃之间的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至40℃；在2000r/min速率搅拌条件下，搅拌30min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0063] （5）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入20份软化点在60~65℃之间的水基热固性丙烯酸树脂、20份软化点在60~70℃之间、平均粒径为150nm，粘数值为53的水分散型氯醋树脂、15份软化点在70~75℃之间的C5水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌90min至完全溶解，随后加入5份润湿剂、4份分散剂、3份消泡剂、3份成膜助剂，搅拌均匀后制得混合溶液；

[0064] （6）在1500r/min速率搅拌条件下，向步骤（5）所述制得的混合溶液中加入步骤（3）所述重量份的改性导热填料，搅拌90min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0065] 实施例5

[0066] （1）分别将40份聚氧乙烯醚磺酸盐和40份蒽基羧酸盐溶解在30份去离子水中，配制成溶液；

[0067] （2）在不断搅拌的条件下，将长度为100nm、纯度大于90%的碳纳米纤维导热填料加入到步骤（1）所述的溶液中，得到混合液；

[0068] （3）将步骤（2）所述的混合液在60℃温度下利用超声分散18h，得到改性导热填料；

[0069] （4）将25份软化点在70~75℃之间的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至50℃；在2000r/min速率搅拌条件下，搅拌40min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0070] （5）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入25份软化点在60~65℃之间的水基热固性丙烯酸树脂、20份软化点在60~70℃之间、平均粒径为150nm，粘数值为53的水分散型氯醋树脂、15份软化点在70~75℃之间的C9水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌60min至完全溶解，随后加入4份润湿剂、3份分散剂、3份消泡剂、2份成膜助剂，拌均匀后制得混合溶液；

[0071] （6）在1000r/min速率搅拌条件下，向步骤（5）所述制得的混合溶液中加入步骤（3）所述重量份的改性导热填料，搅拌90min至所述改性导热填料在混合溶液中均匀分散，停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0072] 对比例1

[0073] （1）将20份软化点为75℃的水性热塑性聚氨酯和30份去离子水加入反应釜，并加热至50℃，在1000r/min速率搅拌条件下搅拌60min，至所述聚氨酯完全溶解，制得聚氨酯水溶液；

[0074] （2）在1000~2000r/min速率搅拌条件下，向步骤（4）所述制得的聚氨酯水溶液中依次加入15份软化点为60℃的水基热固性丙烯酸树脂、25份软化点为60℃，平均粒径为150nm，粘数值为53的水分散型氯醋树脂、10份软化点在70~75℃之间的C9水性石油树脂，并随时加入余下的40份去离子水，搅拌60min至完全溶解，随后加入3份润湿剂、3份分散剂、4份消泡剂，搅拌均匀后停止搅拌，冷却至室温，得到所述高速烫印箔用高导热水性烫印背胶。

[0075] 传统热熔胶的导热系数小于0.9，对比例1中制备的烫印背胶的导热系数为1.2，而实施例1~5中制备得到的烫印背胶的导热系数在2~2.5之间，因此，本发明通过添加导热