CN109401435B - 一种耐磨水性油墨及其制备工艺 - Google Patents

一种耐磨水性油墨及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨水性油墨及其制备工艺，涉及油墨制备技术领域。本发明由以下质量份数的原料组成：改性淀粉20‑30份、聚乙烯蜡乳液10‑20份、水溶性丙烯酸树脂10‑20份、颜料10‑15份、油酸丁酯5‑10份、蜡粉1‑5份、芥酸酰胺1‑5份、助剂1‑5份、气相二氧化硅2‑4份、十二烷基苯磺酸钠1‑3份、去离子水30‑40份。本发明水性油墨工艺简单环保、能耗低，所选原料均低毒、无害，油墨流动性好、耐磨性能优异。

Description

一种耐磨水性油墨及其制备工艺
技术领域：
本发明涉及油墨制备技术领域，具体涉及一种耐磨水性油墨及其制备工艺。
背景技术：
水性油墨是以水溶性丙烯酸树脂为主体，再添加助剂、颜料、填料等所制成的一种水性涂料。随着现代经济的迅速发展，人们的环保和安全意识不断提高，对水性油墨也提出了更高的要求。各种自然因素的作用，是影响水性油墨使用寿命的主要原因。由于西北地区沙尘天气频繁发生，风沙对水性油墨的使用寿命产生了很大的影响。因此，提高水性油墨的耐磨擦性能成为了在我国西北地区使用水性油墨的必要前提。越来越多的科研人员开始对水性油墨的耐磨擦性能进行越来越深入的研究。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺简单环保、耐磨性能优异的水性油墨及其制备工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种耐磨水性油墨，由以下质量份数的原料组成：改性淀粉20-30份、聚乙烯蜡乳液10-20份、水溶性丙烯酸树脂10-20份、颜料10-15份、油酸丁酯5-10份、蜡粉1-5份、芥酸酰胺1-5份、助剂1-5份、气相二氧化硅2-4份、十二烷基苯磺酸钠1-3份、去离子水30-40份。
水性油墨的制备方法为：
(1)将改性淀粉加入到去离子水，40℃搅拌下添加油酸丁酯、芥酸酰胺、十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌20-50min，得到混合乳液；
(2)将聚乙烯蜡乳液、水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5-1h，静置5-10min，继续搅拌20-40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入蜡粉、气相二氧化硅、助剂，高速搅拌分散10-30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
所述改性淀粉的制备方法为：称取淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为5-10％盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入天门冬氨酸和过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌2-6h，降温至35-40℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可。
所述淀粉、天门冬氨酸、过氧化环己酮的质量比为50-60：80-100：1-3。
所述淀粉选自玉米淀粉或马铃薯淀粉中的一种。
淀粉的改性原理：将天门冬氨酸和淀粉进行接枝共聚，增加了淀粉支链的数目和长度，同时天门冬氨酸自身也能够聚合，进一步的增加淀粉结构的复杂性，进而提高油墨对于基材的附着力，使得油墨不易脱落、褪色，涂层耐候性强；同时显著增强了油墨的耐磨损性能，提高了油墨的使用寿命。
所述颜料，其黄色颜料优选为颜料黄13、颜料黄17的一种或其混合物；其红色颜料优选为洋红6B、洋红8B中的一种或其混合物；其蓝色颜料优选为酞菁蓝BGS、酞菁蓝B的一种或其混合物；其黑色颜料优选为中色素炭黑。
所述助剂的制备方法为：将乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌10-20min，然后加入聚乙烯醇和钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌0.5-2h，然后加入环氧大豆油70-75℃搅拌30-50min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重。
所述乳酸、聚乙烯醇、钛酸四乙酯、环氧大豆油的质量比为20-30：20-30：0.1-0.2：1-5。
所述聚乙烯醇的分子量为20000-50000，醇解度为78％。
聚乙烯蜡乳液抗酸、抗碱、耐硬水、水溶性强、乳液稳定，任意比例水稀释不分层、不破乳、不结块、保质期长、固含量高、分散性好，聚乙烯蜡乳液有很好的抗划伤、防水、抗粘防污、耐磨、柔软、表面润滑等性能。水性油墨体系中加入聚乙烯蜡乳液可以起到降低摩擦系数和提高滑爽性的作用，从而提高水性油墨的抗磨损性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明对淀粉进行接枝改性处理，通过结构的变化，提高了油墨对于基材的附着力，使得油墨不易脱落、褪色，涂层耐候性强；同时显著增强了油墨的耐磨损性能；
(2)以聚乙烯醇和乳酸合成的助剂能加速各组分原料的分散、粘结，加快成膜速率，使得油墨遮盖力强、使用寿命长；
(3)本发明水性油墨工艺简单环保、能耗低，所选原料均低毒、无害，油墨流动性好、耐磨性能优异。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
水溶性丙烯酸树脂apa-518H张家港市白玉兰涂料科技；
聚乙烯蜡乳液广州永齐化工；
实施例1；
水性油墨的制备：
(1)将25份改性淀粉加入到40份去离子水，40℃搅拌下添加6份油酸丁酯、4份芥酸酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌50min，得到混合乳液；
(2)将10份聚乙烯蜡乳液、15份水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5h，静置10min，继续搅拌40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入3份蜡粉、2份气相二氧化硅、4份助剂，高速搅拌分散30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
改性淀粉的制备：称取60份玉米淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为8％盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入100份天门冬氨酸和3份过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌5h，降温至35℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可。
助剂的制备：将20份乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌20min，然后加入20份聚乙烯醇和0.1份钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌2h，然后加入2份环氧大豆油75℃搅拌30min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重。
实施例2
水性油墨的制备：
(1)将30份改性淀粉加入到40份去离子水，40℃搅拌下添加8份油酸丁酯、4份芥酸酰胺、2份十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌50min，得到混合乳液；
(2)将10份聚乙烯蜡乳液、20份水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5h，静置10min，继续搅拌40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入3份蜡粉、2份气相二氧化硅、4份助剂，高速搅拌分散30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
改性淀粉的制备：称取60份玉米淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为8％盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入100份天门冬氨酸和3份过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌5h，降温至35℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可。
助剂的制备：将20份乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌20min，然后加入20份聚乙烯醇和0.1份钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌2h，然后加入2份环氧大豆油75℃搅拌30min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重。
对照例1
水性油墨的制备：
(1)将25份淀粉加入到40份去离子水，40℃搅拌下添加6份油酸丁酯、4份芥酸酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌50min，得到混合乳液；
(2)将10份聚乙烯蜡乳液、15份水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5h，静置10min，继续搅拌40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入3份蜡粉、2份气相二氧化硅、4份助剂，高速搅拌分散30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
助剂的制备：将20份乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌20min，然后加入20份聚乙烯醇和0.1份钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌2h，然后加入2份环氧大豆油75℃搅拌30min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重。
对照例2
水性油墨的制备：
(1)将25份改性淀粉加入到40份去离子水，40℃搅拌下添加6份油酸丁酯、4份芥酸酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌50min，得到混合乳液；
(2)将10份聚乙烯蜡乳液、15份水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5h，静置10min，继续搅拌40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入3份蜡粉、2份气相二氧化硅、4份助剂，高速搅拌分散30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
改性淀粉的制备：称取60份玉米淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为8％盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入100份天门冬氨酸和3份过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌5h，降温至35℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可。
助剂的制备：将20份乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌20min，然后加入20份聚乙烯醇和0.1份钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌2h，然后75℃搅拌30min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重。
对照例3
水性油墨的制备：
(1)将25份改性淀粉加入到40份去离子水，40℃搅拌下添加6份油酸丁酯、4份芥酸酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠，于胶体磨中搅拌50min，得到混合乳液；
(2)将10份聚乙烯蜡乳液、15份水溶性丙烯酸树脂加入到混合乳液中，超声条件下，35℃搅拌0.5h，静置10min，继续搅拌40min；
(3)向步骤2中乳液体系加入3份蜡粉、2份气相二氧化硅、4份助剂，高速搅拌分散30min，然后投入研磨机中研磨，至所得浆料的粒径≤10微米，即可。
改性淀粉的制备：称取60份玉米淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为8％盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入100份天门冬氨酸和3份过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌5h，降温至35℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可。
助剂：聚乙烯醇。
实施例3
以实施例1为基础，设置不对淀粉进行改性的对照例1、不添加环氧大豆油的对照例2、以聚乙烯醇为助剂的对照例3。
利用实施例1-2、对照例1-3进行油墨的制备，并将油墨印刷在PET板上，待其完全干燥后，根据相应的国家检测标准，该油墨的性能测试结果如表1所示。
表1油墨的性能检测
测试项目 着色力 附着力/％ 耐磨等级
实施例1 108 99 5
实施例2 109 98 5
对照例1 82 75 3
对照例2 93 83 4
对照例3 88 81 4
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种耐磨水性油墨，其特征在于，由以下质量份数的原料组成：改性淀粉 20-30份、聚乙烯蜡乳液 10-20份、水溶性丙烯酸树脂 10-20份、颜料 10-15份、油酸丁酯 5-10份、蜡粉 1-5份、芥酸酰胺 1-5份、助剂 1-5份、气相二氧化硅 2-4份、十二烷基苯磺酸钠 1-3份、去离子水 30-40份；
所述改性淀粉的制备方法为：称取淀粉，用蒸馏水调制成40g/100mL的淀粉乳，然后用质量分数为5-10%盐酸调节pH为5.5-6，然后缓慢加入天门冬氨酸和过氧化环己酮，加热至回流状态，保温搅拌2-6 h，降温至35-40℃过滤，所得固体用去离子水和无水乙醇洗去杂质，送入100-110℃烘干箱中，干燥至恒重，即可；
所述淀粉、天门冬氨酸、过氧化环己酮的质量比为50-60 ：80-100 ：1-3；
所述助剂的制备方法为：将乳酸加入到去离子水中，40℃搅拌10-20 min，然后加入聚乙烯醇和钛酸四乙酯，加热至回流状态，保温搅拌0.5-2 h，然后加入环氧大豆油70-75℃搅拌30-50 min，趁热过滤，所得固体用去离子水洗去杂质，50℃真空干燥至恒重；
所述乳酸、聚乙烯醇、钛酸四乙酯、环氧大豆油的质量比为20-30 ：20-30 ：0.1-0.2 ：1-5；
所述聚乙烯醇的分子量为20000-50000，醇解度为78%。
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