CN105949875B - 一种水性油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性油墨。通过各组分的有效选择和配比组合的综合效果，提供了一个综合性能较佳的配方范围，使得各组分充分发挥作用；所用水性聚氨酯连接料以聚丁二酸辛二酸乙二醇‑1，4‑丁二醇酯二醇和二羟甲基丙酸为原料，在苯二亚甲基二异氰酸酯的催化下聚合，然后经由聚乙二醇200在二醋酸二丁基锡的作用下发生交联，再经由1，4‑丁二醇进行扩链得到。得到的水性聚氨酯连接料的附着力及稳定性都得到了改善；得到的水性油墨具有无毒、防霉、抗氧化等特点，且具有很好的附着牢度和较高印刷速度，添加的牛至油、松红梅精油具有广谱抗菌功效，有效解决了印刷制品由于霉变而影响贮存时间的问题。

Description

一种水性油墨
技术领域
本发明属于油墨领域，更具体的说是涉及一种水性油墨。
背景技术
PM2.5是大气中的一种污染物，形成PM2.5的物质中挥发性有机化合物占21％，而挥发性有机化合物中约18％是由溶剂型涂料、油墨排放产生的。溶剂型涂料、油墨要借助有机溶剂进行稀释处理，不仅需要消耗化石能源，有机溶剂还含有大量的苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有毒有害物质，其挥发期有的长达十几年。有研究显示长期吸入这些挥发气体会导致再生障碍性贫血、白血病等严重疾病。
水性油墨以水为稀释剂，不含苯、甲苯、二甲苯，相对于传统溶剂型油墨能极大地减少挥发性有机化合物的排放。水性油墨主要是由连结料、色料、填料等材料分散混合均匀而成的胶体，油墨中连接料品质的好坏，直接决定了油墨的性能，因为油墨的干燥性、粘度、流动性等在很大程度上均由连接料所决定。连接料能使颜料牢固附着在承印物表面并使油墨具有一定的光泽、印刷转移性能及干燥性能等；提供了油墨必须的粘结及成膜性能，连接料就是油墨的“心脏”，所以选择合适的水性油墨连接料是保证油墨良好性能的关键之一。
尽管目前市场上已开发出多种类型的水性油墨，但往往功能单一，在分散性、光泽度和稳定性上存在较多问题，另外，水性油墨在生产和储存过程中，有可能被生产原料带入的、生产设备污染的、因储存不当而被外界引入的微生物，以及印刷品成品被外界引入的微生物而污染，由于水性油墨中所存在的水更适于微生物的生存和繁殖，使油墨很容易受到微生物的侵蚀而变质，严重影响包装制品的外观。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水性油墨，无毒、防霉、抗氧化，且具有很好的附着牢度和较高印刷速度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种环保水性油墨，包括以下组分：
各组份重量配比如下：水性聚氨酯40～45份；聚丙烯乳液10～15份；防沉剂1～2份；分散剂0.5～1份；流平剂0.1～0.8份；消泡剂0.2～0.6份；抗氧化剂0.2～0.5份；抗静电剂0.3～1份；颜料10～20份；水15～30份；乙醇5～15份；牛至油0.3～0.5份；松红梅精油0.2～0.4份；
制备方法如下：用三分之二的水将水性聚氨酯、颜料和抗氧化剂润湿，在1000r/min的搅拌速度下搅拌2～2.5h进行预分散，然后将预分散好的物料送入砂磨机中在30-40℃下进行砂磨分散，当物料的细度低于10μm时，加入防沉剂、消泡剂、流平剂、分散剂、抗静电剂、牛至油和松红梅精油，搅拌均匀，再添加聚丙烯乳液、乙醇和剩余的水，在600～800r/min的搅拌速度下搅拌30～60min，得到水性油墨；所述水性聚氨酯以聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇和二羟甲基丙酸为原料，在苯二亚甲基二异氰酸酯的催化下聚合，然后经由聚乙二醇200在二醋酸二丁基锡的作用下发生交联，再经由1，4-丁二醇进行扩链得到；所述消泡剂为二乙烯乙二醇月桂酸酯或磷酸三丁酯中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述水性聚氨酯由以下具体方法制备：
(1)原料预处理：先将聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇于90℃，0.1MPa真空度下减压除水1h，所述的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇的数均分子量为3000，将苯二亚甲基二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥；
(2)预聚体的制备：将30重量份的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇加入烧瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系，然后开动搅拌器，加入30重量份的二羟甲基丙酸，再加入8重量份的苯二亚甲基二异氰酸酯和0.03重量份的二月桂酸二丁基锡，缓慢升温至70℃，恒温反应2h；
(3)交联：将15重量份的聚乙二醇200和0.02重量份的二醋酸二丁基锡加入到反应体系中，继续于75℃反应3h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，待-NCO达到理论值之后降温至60℃；
(4)扩链：往反应体系中加入5重量份的N-甲基吡咯烷酮和11重量份的1，4-丁二醇，继续反应1h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，至-NCO达到理论值；
(5)中和与乳化：将反应体系放入40℃的恒温水浴中，稳定30min，加入0.9重量份的三乙胺中和搅拌30min，继续降温至30℃，高速搅拌下加入蒸馏水进行分散35min，滴入消泡剂反应5min，反应结束，得到水性聚氨酯。
作为本发明的进一步改进，所述分散剂为聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐或聚丙烯酰胺中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述流平剂为聚丙烯酸、羟甲基纤维素、或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述抗静电剂为烷基磺酸钠、聚氧乙烯或甘油中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述防沉剂为聚酰胺蜡、聚烯烃蜡、硫酸化蓖麻油或聚氧乙烯氢化蓖麻油中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
本发明水性聚氨酯连接料使用聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇作为合成原料可以能改善聚氨酯对低表面能的基材表面附着力，能有效改善聚氨酯贮存稳定性，加快干燥速率。本发明通过采用预混墨-成墨制备水性油墨，通过水性聚氨酯、聚丙烯乳液、防沉剂、分散剂、流平剂、消泡剂、抗氧化剂、抗静电剂的有效选择和配比组合的综合效果，提供了一个综合性能较佳的配方范围，使得各组分充分发挥作用，得到的水性油墨具有无毒、防霉、抗氧化等特点，且具有很好的附着牢度和较高的印刷速度，添加的牛至油、松红梅精油具有广谱抗菌功效的植物精油，通过两者合适的配比，有效解决了印刷制品由于霉变而影响贮存时间的问题；油墨配方中分散剂、流平剂、防沉剂和植物精油等助剂的存在，不仅产生大量泡沫，而且还能稳定泡沫。泡沫中的空气会阻碍颜料或填料的分散，印刷中给漆膜留下的气泡造成表面缺陷，既有损外观，又影响膜层的防腐性，一般来说，分散能力低的分散剂，产生的泡沫也较少。本发明通过适当挑选确定了几种分散剂、流平剂、防沉剂和植物精油等助剂的种类后，在不影响综合效果的情况下尽量减少使用量，再通过实验选择出二乙烯乙二醇月桂酸酯或磷酸三丁酯这两种表面张力低于本发明油墨体系的表面张力的消泡剂，且这几种消泡剂不与本发明油墨体系中的组分发生化学反应；当体系加入二乙烯乙二醇月桂酸酯或磷酸三丁酯消泡剂后，其分子易于散布于泡沫表面，进一步扩散、渗透，从而取代原泡膜薄壁，由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，致使泡沫周围应力失衡而破裂。
具体实施方式
下面将给出以下实施例对本发明做进一步的详述。
水性聚氨酯连接料的制备
(1)原料预处理：先将聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇于90℃0.1MPa真空度下减压除水1h，所述的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇的数均分子量为3000，将苯二亚甲基二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥；
(2)预聚体的制备：将30重量份的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇加入烧瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系，然后开动搅拌器，加入30重量份的二羟甲基丙酸，再加入8重量份的苯二亚甲基二异氰酸酯和0.03重量份的二月桂酸二丁基锡，缓慢升温至70℃，恒温反应2h；
(3)交联：将15重量份的聚乙二醇200和0.02重量份的二醋酸二丁基锡加入到反应体系中，继续于75℃反应3h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，待-NCO达到理论值之后降温至60℃；
(4)扩链：往反应体系中加入5重量份的N-甲基吡咯烷酮和11重量份的1，4-丁二醇，继续反应1h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，至-NCO达到理论值；
(5)中和与乳化：将反应体系放入40℃的恒温水浴中，稳定30min，加入0.9重量份的三乙胺中和搅拌30min，继续降温至30℃，高速搅拌下加入蒸馏水进行分散35min，滴入消泡剂反应5min，反应结束，得到水性聚氨酯。
油墨制备方法：
用三分之二的水将水性聚氨酯、颜料和抗氧化剂润湿，在1000r/min的搅拌速度下搅拌2～2.5h进行预分散，然后将预分散好的物料送入砂磨机中在30-40℃下进行砂磨分散，当物料的细度低于10μm时，加入防沉剂、消泡剂、流平剂、分散剂、抗静电剂、牛至油和松红梅精油，搅拌均匀，再添加聚丙烯乳液、乙醇和剩余的水，在600～800r/min的搅拌速度下搅拌30～60min，得到水性油墨。
实施例1
水性聚氨酯 40重量份；
聚丙烯乳液 10重量份；
聚酰胺蜡 1重量份；
聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐 0.5重量份；
羟甲基纤维素 0.1重量份；
磷酸三丁酯 0.2重量份；
2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：0.2重量份；
烷基磺酸钠 0.3重量份；
颜料 10重量份；
水 15重量份；
乙醇 5重量份；
牛至油 0.3重量份；
松红梅精油 0.2重量份。
实施例2
水性聚氨酯 45重量份；
聚丙烯乳液 15重量份；
聚酰胺蜡 2重量份；
聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐 1重量份；
羟甲基纤维素 0.8重量份；
磷酸三丁酯 0.6重量份；
2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚 0.5重量份；
烷基磺酸钠 1重量份；
颜料 20重量份；
水 30重量份；
乙醇 15重量份；
牛至油 0.5重量份；
松红梅精油 0.4重量份。
实施例3
水性聚氨酯 42重量份；
聚丙烯乳液 12重量份；
硫酸化蓖麻油 1.5重量份；
聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐 0.8重量份；
聚丙烯酸 0.5重量份；
二乙烯乙二醇月桂酸酯.4重量份；
2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚：0.3重量份；
烷基磺酸钠 0.6重量份；
颜料 15重量份；
水 20重量份；
乙醇 10重量份；
牛至油 0.4重量份；
松红梅精油 0.3重量份。
实施例4
水性聚氨酯 44重量份；
聚丙烯乳液 13重量份；
硫酸化蓖麻油 2重量份；
聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐 0.7重量份；
聚丙烯酸 0.6重量份；
二乙烯乙二醇月桂酸酯 0.3重量份；
2，5-二叔丁基对苯二酚：0.3重量份；
聚氧乙烯 0.9重量份；
颜料 16重量份；
水 25重量份；
乙醇 14重量份；
牛至油 0.5重量份；
松红梅精油 0.4重量份。
实施例5
水性聚氨酯 41重量份；
聚丙烯乳液 12重量份；
聚氧乙烯氢化蓖麻油 1重量份；
聚丙烯酰胺 0.6重量份；
聚醚改性的聚二甲基硅氧烷 0.2重量份；
二乙烯乙二醇月桂酸酯 0.5重量份；
2，5-二叔丁基对苯二酚：0.4重量份；
甘油 0.9重量份；
颜料 13重量份；
水 26重量份；
乙醇 13重量份；
牛至油 0.5重量份；
松红梅精油 0.2重量份。
实施例6
水性聚氨酯 40重量份；
聚丙烯乳液 15重量份；
聚烯烃蜡 2重量份；
聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐 0.5重量份；
聚醚改性的聚二甲基硅氧烷 0.1重量份；
二乙烯乙二醇月桂酸酯 0.2重量份；
2，5-二叔丁基对苯二酚 0.5重量份；
聚氧乙烯 1重量份；
颜料 20重量份；
水 15重量份；
乙醇 15重量份；
牛至油 0.5重量份；
松红梅精油 0.4重量份。
对比例：
按照CN101665639B公开的一种水性油墨，作为参比油墨：
水性聚氨酯树脂 30重量份；
水性黄颜料 30重量份；
丙二醇 3.8重量份；
二甲基乙醇胺 1.2重量份；
水 35重量份。
根据QB/T2024-94质量标准对以上实施例和对比例进行油墨性能测试，结果如下表所示：
由此可知，本发明提供的水性油墨在附着牢度和溶剂残留量方面相比对比例具有突出的优势，各个实施例均具有较高的着色力，各个实施例的附着牢度均达到最高标准，各个实施例的溶剂残留量均达到较高标准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水性油墨，其特征在于：各组份重量配比如下：水性聚氨酯40～45份；聚丙烯乳液10～15份；防沉剂1～2份；分散剂0.5～1份；流平剂0.1～0.8份；消泡剂0.2～0.6份；抗氧化剂0.2～0.5份；抗静电剂0.3～1份；颜料10～20份；水15～30份；乙醇5～15份；牛至油0.3～0.5份；松红梅精油0.2～0.4份；
制备方法如下：用三分之二的水将水性聚氨酯、颜料和抗氧化剂润湿，在1000r/min的搅拌速度下搅拌2～2.5h进行预分散，然后将预分散好的物料送入砂磨机中在30-40℃下进行砂磨分散，当物料的细度低于10μm时，加入防沉剂、消泡剂、流平剂、分散剂、抗静电剂、牛至油、松红梅精油，搅拌均匀，再添加聚丙烯乳液、乙醇和剩余的水，在600～800r/min的搅拌速度下搅拌30～60min，得到水性油墨；所述水性聚氨酯以聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇和二羟甲基丙酸为原料，在苯二亚甲基二异氰酸酯的催化下聚合，然后经由聚乙二醇200在二醋酸二丁基锡的作用下发生交联，再经由1，4-丁二醇进行扩链得到；所述消泡剂为二乙烯乙二醇月桂酸酯或磷酸三丁酯中的一种或几种；
所述水性聚氨酯
由以下具体方法制备：
(1)原料预处理：先将聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇于90℃，0.1MPa真空度下减压除水1h，所述的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇的数均分子量为3000，将苯二亚甲基二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥；
(2)预聚体的制备：将30重量份的聚丁二酸辛二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇加入烧瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系，然后开动搅拌器，加入30重量份的二羟甲基丙酸，再加入8重量份的苯二亚甲基二异氰酸酯和0.03重量份的二月桂酸二丁基锡，升温至70℃，恒温反应2h；
(3)交联：将15重量份的聚乙二醇200和0.02重量份的二醋酸二丁基锡加入到反应体系中，继续于75℃反应3h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，待-NCO达到理论值之后降温至60℃；
(4)扩链：往反应体系中加入5重量份的N-甲基吡咯烷酮和11重量份的1，4-丁二醇，继续反应1h，通过二正丁胺法检测-NCO含量，至-NCO达到理论值；
(5)中和与乳化：将反应体系放入40℃的恒温水浴中，稳定30min，加入0.9重量份的三乙胺中和搅拌30min，继续降温至30℃，搅拌下加入蒸馏水进行分散35min，滴入消泡剂反应5min，反应结束，得到水性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于：所述分散剂为聚苯乙烯-马来酸三乙醇胺盐或聚丙烯酰胺中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种水性油墨，其特征在于：所述流平剂为聚丙烯酸、羟甲基纤维素、或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种水性油墨，其特征在于：所述抗静电剂为烷基磺酸钠、聚氧乙烯或甘油中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种水性油墨，其特征在于：所述防沉剂为聚酰胺蜡、聚烯烃蜡、硫酸化蓖麻油或聚氧乙烯氢化蓖麻油中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种水性油墨，其特征在于：所述抗氧化剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
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