1. 1 主要原料

    端羟基聚丁二烯( HTPB，Mn = 3150) : 工业级，淄博齐龙化工有限公司;

    异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) : 工业级，Bayer 公司;

    聚氧化丙烯二醇( PPG，Mn = 1 000) 、二羟甲基丙 酸( DMPA) : 工业级，绍兴亿宏化工有限公司;

    1，4 － 丁二醇( BDO) 、丙酮( AC) 、2 － 羟基 － 2 － 甲 基苯丙酮、乙酸乙酯: 分析纯，上海麦克林生化科技有 限公司;

    三乙胺( TEA) ，辛酸亚锡( T9) 、二月桂酸二丁基 锡( T12) : 分析纯，上海宁新化工试剂厂;

    润湿剂( BYK － 333) 、消泡剂( BY) : 工业级，上海 凯茵化工有限公司。

1. 2 主要仪器及设备

    激光粒度仪: Malvern ZetaSizer Nano-ZS90，英国马 尔文公司;

    红外光谱仪: Nexus，美国 Nicolet 公司;

    电子拉力实验机: XWL-500，济南天晨试验机制造 有限公司;

    静态接触角测量仪: DSA30S，德国克吕士;

    开门式 UV 固化箱: MX-KMSGHX，深圳市沐希自 动化设备有限公司。

1. 3试样制备

1. 3. 1 水性聚氨酯的合成
    在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的反应器中，用乙酸乙酯溶解已干燥的 HTPB 与 IPDI 并且混合均匀，加入 T12，升温到 90 ℃，恒温 1 h 后进行降温，将真 空脱水后的 PPG － 1000 加入反应器，缓慢升温到90 ℃，恒温 3 h 后降温，加入 DMPA 以及小分子扩链 剂 BDO，并加入适量的 AC，在 80 ℃下 1 h 后，加入 T9、T12以及适量 AC 调节黏度，催化反应 4 h，降温转移至 乳化桶。加入 TEA 后乳化后，脱除 AC，获得水性聚氨 酯乳液。调节 NCO/OH 比值分别为 2. 6、3、4，当 HTPB占软段摩尔分数分别为 0、5% 、10% 、15% 及 20% 时制 备得到的水性聚氨酯编号为 WPUA0 ～ 4、WPUB0 ～ 4、WPUC0 ～ 4。

1. 3. 2 UV 固化聚氨酯胶膜的制备
    制备含有光引发剂 2 － 羟基 － 2 － 甲基苯丙酮( 质 量分数 0. 3% ) 的水性聚氨酯乳液，倒入聚四氟乙烯槽 中干燥后，采用 UV 固化。

1. 3. 3 UV 固化聚氨酯油墨的配置
    将编号 WPUA1 ～ 4 乳液、水性色浆、BYK － 333、2 － 羟基 － 2 － 甲基苯丙酮、BYK － 022 等进行超声，混 合均匀，得到固含量为 20% 可 UV 固化的聚氨酯油墨。

1. 4 性能测试与结构表征

1. 4. 1 水性聚氨酯胶膜红外光谱测试 .

    将 WPUA0、WPUA4 乳液置于四氟乙烯板上成膜 干燥待用，HTPB 样品制备溴化钾压片待用。使用 衰减全反射模式测定，分辨率为 2 cm － 1，扫描范围为500 ～ 4 000 cm － 1，扫描次数为 32。

1. 4. 2 水性聚氨酯 180°剥离强度测试
    根据国标 GB /T 2791—1995，将 BOPP 薄膜( 经电 晕处理) 裁成( 25 ± 1) mm × 200 mm 的条带用于测试。用丝棒将乳液涂在 BOPP 薄膜上，在 70 ℃ 下干燥后，将施胶层用热压机粘合( 120 ℃热压 120 s) 。最后，使用 XWL-500 拉伸速度设置为 50 mm /min，进行拉伸试验。

1. 4. 3 水性聚氨酯乳液固含量和粒径测试
    将铝箔叠成盒状称重并记为 m0，加入乳液记为m1，干燥后恒重记为 m2。如式( 1) 所示计算水性聚氨 酯的固含量。

    使用 Malvern ZetaSizer Nano-ZS90 测试乳液粒径。

1. 4. 4 水性聚氨酯乳的表面张力以及在 BOPP 薄膜的接触角测试
   采用静态接触角测量仪测定乳液的表面张力以及并在 BOPP 薄膜上的接触角。根据 Shell-Nauman 经验方程计算得出乳液与 BOPP 薄膜间的界面张力如式( 2) 所示。

    式中: γSL、γS、γL分别为乳液与基材间的界面张力、基材的表面能、水性聚氨酯乳液的表面能。

1. 4. 5 水性聚氨酯胶膜表面性能以及表面固化效果测试
    胶膜接触角测试: 胶膜的表面能计算方法采用van Oss-Chaudhury-Good 法。

    胶膜固化效果测试: 将乳液用丝棒在玻璃片上刮涂，放入 70 ℃干燥箱中干燥，除去水分，放入 UV 固化 箱并记录固化时间。

    胶膜吸水率测试: 将固化后的胶膜剪为 20 mm × 20 mm 的样条，样品质量为 m1，吸水恒重后擦干表面 水分样品质量为 m2。吸水率如式( 3) 所示计算。

1. 4. 6 水性聚氨酯油墨性能测试
    水性 UV 固化聚氨酯油墨配方组分为 92% 聚氨酯乳液、3% 2 － 羟基 － 2 － 甲基苯丙酮、5% 水性色浆、0. 05% BYK － 333、0. 1% BYK － 022。

    油墨黏度测试: 采用涂 4 号杯测试水性油墨黏度。

    油墨细度: 根据 GB /13217. 3—19 测试油墨细度，测定 3 次取平均值。

    附着牢度测试: 按照 GB /T 13217. 7—2009 测定 水性油墨的附着牢度。将胶带粘贴在油墨印刷面( 表 面已 UV 固化) ，放置 5 min。用电子拉力实验机以1. 0 m /s的速度揭开胶布，覆盖上透明网格纸。油墨层 格数为 A1 和被揭去的油墨层格数为 A2，计算如式( 4)所示。

    抗粘连性测试: 根据 GB /T 13217. 8—1991 将油墨 印刷胶面 UV 固化后相对折叠，放在( 50 ± 1) ℃ 干燥箱 中，同时压上2 kg 铁块，观察对折处粘连情况。

    耐水性测试: 用丝棒将水性油墨刮涂在 BOPP 薄 膜上，在 70 ℃下干燥，得到水性油墨刮样并浸泡在水 中 24 h 后取出，在室温下晾干。观察油墨刮样的的颜 色变化以及水的染色情况，分为 0 ～ 5、6 个等级、0 ～ 5 级依次表示耐水性逐渐降低。