CN103788850A - 一种水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料，所述涂料由质量比为8～10∶1的A、B两种组分构成，其中，A组分中各成分占A组分的质量百分含量如下所述：分子结构中含有羟基的水性丙烯酸树脂：40～60％、导电碳黑粉：3～6％、消光粉：2～5％、蜡粉：1～4％、消泡剂：0.2～1％、流平剂：0.2～1％、湿润分散剂：0.2～2％、助溶剂：5～10％、去离子水：20～40％，其中，水性丙烯酸树脂中的羟基含量占水性丙烯酸树脂质量的1.2～4％；B组分为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，其中异氰酸基含量占脂肪族聚异氰酸酯质量的10～15％，本发明申请还提供上述涂料的制备方法。本发明解决了现有溶剂型涂料VOC含量高的缺点，提供了适用于打印机中具有良好导电性能的新型水性涂料。

Description

一种水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种用于打印机胶辊的导电水性双组份聚氨酯涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术：

用于打印机胶辊表面的涂料，要求有适当的摩擦系数和在常温、高温下均不粘色带的性能。目前，用于打印机胶辊表面的涂料，主要为溶剂型涂料，由于溶剂型涂料含有大量VOC（挥发性有机物）气体，严重污染环境并极大影响生产操作人员的身心健康。这就对业内提出了需要提供一种具有良好导电性能的新型水性涂料的要求。

发明内容：

本发明申请即是为了克服现有溶剂型涂料VOC含量高的缺点，提供一种表面具有导电及防静电功能，并在常温或一定高温下均不粘色带的、适用于打印机的水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料及其制备方法。

本发明申请的一个目的是提供上述目的水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料：

具体来说，所述的水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料由质量比为8～10∶1的A、B两种组分构成，

1、A组分中各成分占A组分的质量百分含量如下所述：分子结构中含有羟基的水性丙烯酸树脂：40～60％、导电碳黑粉：3～6％、消光粉：2～5％、蜡粉：1～4％、消泡剂：0.2～1％、流平剂：0.2～1％、湿润分散剂：0.2～2％、助溶剂：5～10％、去离子水：20～40，其中，水性丙烯酸树脂中的羟基含量占水性丙烯酸树脂质量的1.2～4％；

2、B组分为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，其中异氰酸基含量占脂肪族聚异氰酸酯质量的10～15％。

进一步的，所述的消光粉为经过有机处理的合成气相二氧化硅颗粒。

进一步的，所述的蜡粉为聚乙烯蜡。

进一步的，所述的消泡剂为含有机硅氧烷型消泡剂。

进一步的，所述的流平剂包括聚有机硅氧烷复合物、聚醚改性二甲基硅烷共聚物或丙烯酸改性二甲基聚硅氧烷共聚物。

进一步的，所述的湿润分散剂为不饱和多元羧酸聚合物、有机硅氧烷共聚物按质量比5～8∶2混合的混合物。

进一步的，所述的助溶剂包括丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、甲二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚的一种或两种以上的混合物。

本发明申请的另一个目的是提供上述水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料的制备方法：

具体来说，所述水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料的制备方法包括如下的步骤：

1、A组分的制备包括两个过程：

1)第一过程为制备黑色导电色浆：按照A组分配方的质量比，将1/3的定量水性丙烯酸树脂放入指定的容器当中，依次加入湿润分散剂、蜡粉、1/3的助溶剂和去离子水以及导电碳黑粉，在1000～1500rpm转速的分散机下，18～25℃的温度下高速分散20～30min，然后取出置入卧式砂磨机研磨，至细度≤10μm时取出备用；

2)第二过程为：按照A组分配方的质量比，在规定要求的容器中加入剩余的2/3的水性丙烯酸树脂、消光粉、消泡剂、流平剂以及第一过程制备好的黑色导电色浆；在2000～2800rpm转速的分散机下，18～25℃的温度下高速分散20～40min，直至细度≤10μm，然后将分散机降速到800～1000rpm，按照A组分配方质量比加入剩余的2/3的助溶剂和去离子水，分散10～20min后，经抽样检测合格后，用250～300目筛网过滤，计量包装；

2、A、B组分按质量为8～10∶1的配比混匀，熟化10～20min后使用。

本发明申请所述的水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料，其组分中的各种成分均可经市售获得：

水性丙烯酸树脂可以采用拜耳公司生产的2470、2427、145等，这些水性丙烯酸树脂的分子结构中含有羟基，羟基含量在1.2％～4％(wt％)之间，可与B组分所含的异氰酸基发生交联固化反应。

导电碳黑粉可以采用深圳东大来化工有限公司生产的导电碳黑粉。

消光粉采用经过有机处理的合成气相二氧化硅颗粒，如：格雷斯公司的ED50，德固萨公司的A200等。

蜡粉采用聚乙烯蜡，如BYK-381，美国三叶公司的SST-3D等。

消泡剂采用含有机硅氧烷型消泡剂，如德国毕克化学公司的BYK011、BYK019，迪高公司的Tego802、Tego825。

流平剂采用聚有机硅氧烷复合物、聚醚改性二甲基硅烷共聚物、丙烯酸改性二甲基聚硅氧烷共聚物等的一种，如德国毕克化学公司的BYK405、BYK410；如迪高公司的Tego450等。

湿润分散剂是低分子量不饱和多元羧酸聚合物加有机硅烷共聚物，如德国毕克化学公司的BYK151，如迪高公司的Tego715、Tego740等。

助溶剂包括丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、甲二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚中的一种或一种以上的混合物。

B组分为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，异氰酸基含量为12～19.6％，可采用如德国拜耳化学公司的305、2655。

本发明申请所述的涂料的涂敷方法可以采用喷涂，涂层厚度控制在5～10μm，即可以得到良好效果。

本发明申请所述的涂料，具有以下的有益效果：

1、涂料的VOC含量在120g/L一下；

2、胶辊涂层表面具有传递电荷的功能，能有效降低静电电荷的聚集与静电电压的升高；

3、胶辊涂层的摩擦系数为0.2～0.4，满足打印机胶辊对表面摩擦系数的要求；

4、水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料所用的原材料来源广泛，供应充足；

5、涂料喷涂在打印机的胶辊上，胶辊历经2万次人工老化试验无异常。

具体实施方式

    以下结合具体实施方式，对本发明申请所述的水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料及其制备方法进行描述和说明，目的是为了公众更好的理解所述的技术，而不是对所述技术的限制，在以相同或近似的原理对所述涂料及其制备方法进行的改进，包括配方中相似成分的替换、所占比例的增减，以及制备工艺中条件的变化，都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。

实施例1：

    本实施例中A组分采用表1的配方进行配制：

 表1 

组分	用量（Kg）
		水性丙烯酸树脂（拜耳2470）	54
导电炭黑粉	6
		消光粉	3
蜡粉	2
		消泡剂	0.8
流平剂	0.3
		润湿分散剂	0.5
丙二醇甲醚	6
		去离子水	27.4

本实施例中B组分的组成为：水性异氰酸酯固化剂，选择拜耳305树脂。

本发明申请所述涂料的制备方法如下所述：

1、按照如下步骤制备A组分

    A组分的制备包括两个过程：

    第一过程：是制备黑色导电色浆，按照A组分上述配方，将18Kg的水性丙烯酸树脂(拜耳2470)放入指定的容器当中，依次加入0.5Kg湿润分散剂(BYK-151)、2Kg蜡粉(SST-3D）、2Kg丙二醇甲醚、10Kg去离子水以及6Kg导电碳黑粉(20μm)；利用高速搅拌机，在1200rpm转速下，常温（25℃）分散30min，然后将混合浆料取出置入卧式砂磨机研磨，至细度≤10μm时取出备用；

第二过程：按照上述A组分配方的质量比，在规定要求的容器中逐步加入剩余的36Kg水性丙烯酸树脂(拜耳2470)、3Kg消光粉(ED-50)、0.8Kg消泡剂(Tego825)、0.3Kg流平剂(BYK-410)、以及第一过程制备好的黑色导电色浆；利用高速搅拌机，在2000rpm转速下，常温（25℃）分散30min，直至细度≤10μm。然后将分散机的转速降到1000rpm，按照上述A组分配方的质量比，加入剩余的4Kg丙二醇甲醚、17.4Kg去离子水，分散15min，得到产品的粘度为16秒（涂4杯），固含量为34.8±2％；经抽样检测合格后，用300目筛网过滤，计量包装。

    2、将以上制备的A、B组分按质量比10∶1混匀（即水性异氰酸酯固化剂10Kg），熟化15min后喷涂于丁氰橡胶制作的打印机胶辊上，控制涂层厚度为10±2μm，检测性能如表2所示。

表2检测性能结果

检测项目	检测结果	检测方法
			涂膜干燥时间（80℃）	30min	GB1728-79
涂膜电阻	6.1×104	转机测试
			附着力（划格法）	0级	GB9286-1998
涂层摩擦系数	0.3	GB/T10006-1988
			胶辊耐老化性能	20000次老化实验无异常	GB/T7762-2003

实施例2：

    本实施例中A组分采用表3的配方进行配制：

 表3 

组分	用量（Kg）
		水性丙烯酸树脂（拜耳2427）	42
导电炭黑粉	3
		消光粉	5
蜡粉	4
		消泡剂	0.2
流平剂	0.8
		润湿分散剂	1.0
乙二醇甲醚	10
		去离子水	34

本实施例中B组分的组成为：水性异氰酸酯固化剂，选择拜耳2655树脂。

本发明申请所述涂料的制备方法如下所述：

1、按照如下步骤制备A组分

    A组分的制备包括两个过程：

    第一过程：是制备黑色导电色浆，按照A组分上述配方，将14Kg的水性丙烯酸树脂(拜耳2427)放入指定的容器当中，依次加入1.0Kg湿润分散剂(Tego715)、4Kg蜡粉(BYK-381）、3Kg乙二醇甲醚、10Kg去离子水以及3Kg导电碳黑粉(20μm)；利用高速搅拌机，在1200rpm转速下，常温（25℃）分散30min，然后将混合浆料取出置入卧式砂磨机研磨，至细度≤10μm时取出备用；

第二过程：按照上述A组分配方的质量比，在规定要求的容器中逐步加入剩余的30Kg水性丙烯酸树脂(拜耳2470)、5Kg消光粉(A200)、0.2Kg消泡剂(BYK019)、0.8Kg流平剂(BYK405)、以及第一过程制备好的黑色导电色浆；利用高速搅拌机，在2800rpm转速下，常温（25℃）分散30min，直至细度≤10μm。然后将分散机的转速降到1000rpm，按照上述A组分配方的质量比，加入剩余的7Kg乙二醇甲醚、24Kg去离子水，分散20min，得到产品的粘度为14秒（涂4杯），固含量为30.1±2％；经抽样检测合格后，用300目筛网过滤，计量包装。

    2、将以上制备的A、B组分按质量比8∶1混匀（即水性异氰酸酯固化剂12.5Kg），熟化10min后喷涂于丁氰橡胶制作的打印机胶辊上，控制涂层厚度为10±2μm，检测性能如表4所示。

表4检测性能结果

检测项目	检测结果	检测方法
			涂膜干燥时间（80℃）	30min	GB1728-79
涂膜电阻	9.2×104	转机测试
			附着力（划格法）	0级	GB9286-1998
涂层摩擦系数	0.3	GB/T10006-1988
			胶辊耐老化性能	20000次老化实验无异常	GB/T7762-2003

Claims (8)

1.一种水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料，其特征在于，所述的涂料由质量比为8～10∶1的A、B两种组分构成，其中，

A组分中各成分占A组分的质量百分含量如下所述：分子结构中含有羟基的水性丙烯酸树脂：40～60％、导电碳黑粉：3～6％、消光粉：2～5％、蜡粉：1～4％、消泡剂：0.2～1％、流平剂：0.2～1％、湿润分散剂：0.2～2％、助溶剂：5～10％、去离子水：20～40％，其中，水性丙烯酸树脂中的羟基含量占水性丙烯酸树脂质量的1.2～4％；

B组分为脂肪族聚异氰酸酯固化剂，其中异氰酸基含量占脂肪族聚异氰酸酯质量的10～15％。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的消光粉为经过有机处理的合成气相二氧化硅颗粒。

3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的蜡粉为聚乙烯蜡。

4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的消泡剂为含有机硅氧烷型消泡剂。

5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的流平剂为聚有机硅氧烷复合物、聚醚改性二甲基硅烷共聚物或丙烯酸改性二甲基聚硅氧烷共聚物。

6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的湿润分散剂为不饱和多元羧酸聚合物、有机硅氧烷共聚物按质量比5～8∶2混合的混合物。

7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述的助溶剂为丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚、甲二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚的一种或两种以上的混合物。

8.一种水性导电双组份聚氨酯胶辊涂料的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：

1）A组分的制备包括两个过程：

a)第一过程为制备黑色导电色浆：按照A组分配方的质量比，将1/3的定量水性丙烯酸树脂放入指定的容器当中，依次加入湿润分散剂、蜡粉、1/3的助溶剂和去离子水以及导电碳黑粉，在1000～1500rpm转速的分散机下，18～25℃的温度下高速分散20～30min，然后取出置入卧式砂磨机研磨，至细度≤10μm时取出备用；

b)第二过程为：按照A组分配方的质量比，在规定要求的容器中加入剩余的2/3的水性丙烯酸树脂、消光粉、消泡剂、流平剂以及第一过程制备好的黑色导电色浆；在2000～2800rpm转速的分散机下，18～25℃的温度下高速分散20～40min，直至细度≤10μm，然后将分散机降速到800～1000rpm，按照A组分配方质量比加入剩余的2/3的助溶剂和去离子水，分散10～20min后，经抽样检测合格后，用250～300目筛网过滤，计量包装；

2）A、B组分按质量为8～10∶1的配比混匀，熟化10～20min后使用。