CN110272655A - 一种塑料重膜包装袋印刷用水墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料重膜包装袋印刷用水墨及其制备方法，配方包括以下重量份数的组分：水性丙烯酸树脂8‑10份、水性颜料6‑8份、水性助剂1‑3份、水1‑3份，其中水性丙烯酸树脂为重均分子量在15000‑40000mw之间的乳液型丙烯酸树脂，水性助剂包括消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂。该塑料重膜包装袋印刷用水墨的制备方法包括以下步骤：S1.分散研磨处理和S2.配色处理。本发明具有干燥速度快、附着力强、抗水能力强的技术效果。

Description

一种塑料重膜包装袋印刷用水墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨制备与生产的技术领域，尤其是涉及一种塑料重膜包装袋印刷用水墨及其制备方法。

背景技术

重膜包装袋是一种主要用于包装塑料原料、化肥、饲料、大米和谷物等塑料合成树脂袋子。重膜包装袋与其他包装袋类似，需要在其表面印刷原料名称、含量、生产厂家名称及其logo等信息，用于标识、宣传等作用。传统的塑料包装袋所用印刷油墨一般为溶剂型油墨，溶剂型油墨使用的溶剂为有机溶剂(醇类、酯类、苯类、酮类、醚类等有机物)，这些有机溶剂在生产过程中会产生挥发，损伤人体的皮下脂肪，长期接触会使皮肤干裂、渗入皮肤和血液，并随血液危及人的血球及造血功能，被吸入人体还会对肝、肾脏造成损伤，严重危害工作人员的身体健康。

针对上述问题，专利公开号为CN107892841A的中国专利，提出了一种塑料包装袋印刷用水性油墨，由如下重量份原料制成：苯乙烯-丙烯酸酯30-40份、D-806型水性耐磨蜡浆4-6份、颜料3-5份、纳米三氧化二铝3-5份、Glide482型流平剂2-3份、蓖麻油1-2份、十二烷基二甲基苄基氯化铵1-2份、纳米Mo塑料重膜包装袋印刷用水墨4团簇0.5-1份、去离子水60-70份。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：目前水性油墨都存在不抗碱、不抗乙醇和水等弊端，这主要是由于水的表面张力较高(72达因/厘米)，导致油墨难润湿，干燥缓慢。而上述技术方案中的塑料包装袋印刷用水性油墨中所用去离子水的比例占原料总重量份数的一半以上，大大减缓了油墨的干燥速度，导致油墨在塑料包装袋表面早期附着力不强、抗水能力差。

发明内容

本发明的目的一是提供一种干燥速度快、附着力强、抗水能力强的塑料重膜包装袋印刷用水墨，本发明的目的二是提供一种该塑料重膜包装袋印刷用水墨的制备方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，包括以下重量份数的组分：

所述水性丙烯酸树脂为重均分子量在15000-40000之间的乳液型丙烯酸树脂，所述水性助剂包括消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂。

通过采用上述技术方案，水性丙烯酸树脂为水性油墨的连接料，在水性油墨制备过程中是影响水性油墨性能的主要成分，水性丙烯酸树脂具有优异的光泽度、耐候性、耐水性、耐化学性和耐污染性等物化性质。水性丙烯酸树脂在水性油墨应用中有溶液型和乳液型两类，而乳液型水性丙烯酸树脂是以水为分散剂的不饱和丙烯酸类单体在乳化剂的作用下通过乳液聚合得到的，在水墨中可以提高墨膜的光泽度、耐水性、耐碱性、耐候性及力学性能等。乳液型丙烯酸树脂在消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂等水性助剂的辅助作用下，在重量占比不超过10％的水溶剂中也具有良好的分散润湿性，进而减少水剂用量、加快水墨干燥速度，提高油墨早期在包装袋表面附着力强度、抗碱、抗乙醇和抗水性。

需要说明的是，重均分子量在15000-40000之间的乳液型丙烯酸树脂为胶状分散体，因此具有胶体特性。胶体分散状的乳液型丙烯酸树脂胶粒具有很大的比表面积因此具有很强的吸附能力。乳液型丙烯酸树脂的胶粒吸附同种电性离子，各胶粒带有同种电荷，互相排斥，因此不易聚集，使丙烯酸树脂胶粒在分散剂、润湿剂等协同作用下具有更好的分散性润湿性，从而使乳液型丙烯酸树脂可以在水剂更少的条件下分散均匀且充分润湿，加快水墨干燥速度，改善油墨早期在包装袋表面附着力强度、抗碱、抗乙醇和抗水性。

进一步设置为：所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物。

通过采用上述技术方案，消泡剂主要分为三类：矿物油类、有机硅类和聚醚类。有机硅类消泡剂即聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速，抑泡时间长和安全无毒等特点，但它难溶于水，且耐高温、耐强碱性差；聚醚类消泡剂水溶性好，耐高温，耐强碱性强，但其消泡速度和抑泡时间都不理想。采用聚醚-硅氧烷共聚物类消泡剂，这类消泡剂是通过缩合技术在聚硅氧烷链上引入聚醚链，使之同时具备有机硅类和聚醚类消泡剂的优点，具有消泡迅速、抑泡时间长、安全无毒、水溶性好、耐高温、耐强碱性强的优异性能。

进一步设置为：所述分散剂为聚醚型超分散剂。

通过采用上述技术方案，由于乳液型丙烯酸树脂偏油性，完全要靠表面活性剂，即乳化剂将其包裹起来，才能分散于水中。而聚醚型超分散剂的聚醚链既作为锚固基团，通过共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附包裹在乳液型丙烯酸树脂的固体颗粒表面，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层，即起到乳化剂作用，且不易被温度、搅拌动力、或外加物吸附、反应所剥脱，降低乳液型丙烯酸树脂破乳絮凝的可能性。同时聚醚链也作为溶剂化链，在极性匹配的分散介质中，溶剂化链与分散介质具有良好的相容性，在分散介质中采取比较伸展的构象，从而起到良好的分散作用。

进一步设置为：所述润湿剂为水性聚醚有机硅类润湿剂。

通过采用上述技术方案，润湿剂由亲水基及亲油基组成,当与呈油性的乳液型丙烯酸树脂固体颗粒表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向水分散体系中,使水在固体表面形成连续相,进而达到润湿效果。水性聚醚有机硅类润湿剂含有大量的醚键和Si-O键，且动态表面张力很低，比传统表面润湿剂具有更好的表面活性和超铺展性，从而使作为连接料的乳液型丙烯酸树脂得到更好的润湿作用，与水性颜填料及其他助剂分散更加均匀。

进一步设置为：所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷。

通过采用上述技术方案，水墨漆膜在干燥过程中由于溶剂的挥发会导致在漆膜表面与内部之间产生温度、密度和表面张力差，这些差异将导致产生漆膜内部的湍流运动，如果存在外界的污染物，也可能会导致缩孔、鱼眼等流平缺陷。因此，必须添加流平剂，通过对漆膜成膜过程中发生的一些变化及漆膜性质进行调整，帮助涂料获得一个良好的流平。聚醚聚酯改性有机硅氧烷流平剂，属于梳状结构的有机聚硅氧烷，其相容性是依靠聚醚和聚酯来调整的，链越长相容性越好。聚醚、聚酯改性硅氧烷与树脂的相容性得到了很大改善，降低表面张力，控制表面流动的能力、增滑性、抗缩孔、抗粘连的效果也都很好。

进一步设置为：所述水性助剂中的消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂的重量份数比为1:1:1:1。

进一步设置为：还包括重量份数为0.6-1.2份的纳米二氧化硅。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料老化、强度和耐化学性能。将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，可全面改善树脂基材料强度、延伸率、耐磨性和抗老化性能，并且改善材料表面的光洁度。同时可一定程度改善漆膜的悬浮稳定性、触变性、耐候性、耐洗刷性等，使涂膜与基材的结合强度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自洁能力也获得改善。

一种塑料重膜包装袋印刷用水墨的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1.分散研磨处理，按配方量取水性丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂和纳米二氧化硅搅拌混合均匀，搅拌时间50min-70min；再进行研磨处理，研磨时间8h-10h，形成分散研磨液；

S2.配色处理，按配方量取水、水性颜料、润湿剂和流平剂，依次加入S1中的分散研磨液中，搅拌20-40min，得到成品水墨。

通过采用上述技术方案，S1步骤中，先将水性丙烯酸树脂、消泡剂和分散剂进行搅拌，使消泡剂和分散剂的聚醚链作为锚固基团，通过共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附包裹在乳液型丙烯酸树脂的固体颗粒表面，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。进行研磨处理时，乳液型丙烯酸固体颗粒不易“破乳”，从而降低研磨时乳液型丙烯酸树脂破乳导致絮凝的可能性。在配色阶段投加水性颜料时，投加水、润湿剂和流平剂，水性颜料在润湿剂的作用下快速分散在水溶剂中，同时，已经分散均匀的水性丙烯酸树脂在分散剂的作用下也可以快速分散在水溶剂中，从而水性丙烯酸树脂与颜料快速分散混合均匀，水墨的成膜均匀性更好，漆膜硬度、表面自洁能力、干燥速度、耐磨性等性能均有所提升。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)采用乳液型丙烯酸树脂作为水墨的连接料，可以提高墨膜的光泽度、耐水性、耐碱性、耐候性及力学性能等，且乳液型丙烯酸树脂在消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂等水性助剂的辅助作用下，在重量占比不超过10％的水溶剂中也具有良好的分散润湿性，进而减少水剂用量、加快水墨干燥速度，提高油墨早期在包装袋表面附着力强度、抗碱、抗乙醇和抗水性；

(2)采用聚醚型超分散剂，聚醚型超分散剂的聚醚链既作为锚固基团，通过共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附包裹在乳液型丙烯酸树脂的固体颗粒表面，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层，即起到乳化剂作用，克服乳液型丙烯酸树脂偏油性导致的在水溶剂中分散效果不好的问题，而且此保护层且不易被温度、搅拌动力、或外加物吸附、反应所剥脱，降低乳液型丙烯酸树脂破乳絮凝的可能性；

(3)配方中添加纳米二氧化硅，纳米二氧化硅可全面改善树脂基材料强度、延伸率、耐磨性和抗老化性能，同时可一定程度改善漆膜的悬浮稳定性、触变性、耐候性、耐洗刷性等，使涂膜与基材的结合强度大幅提高。

具体实施方式

实施例1：一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，其配方组分及其含量如表1所示。其中，水性丙烯酸树脂为重均分子量在15000-40000之间的乳液型丙烯酸树脂。消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物，分散剂为聚醚型超分散剂，润湿剂为水性聚醚有机硅类润湿剂中的SR-271，流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷。该塑料重膜包装袋印刷用水墨的制备方法包括以下步骤：

S1，分散研磨处理，按配方量取水性丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂和纳米二氧化硅搅拌混合均匀，搅拌时间t1为50min；再进行研磨处理，研磨时间t2为8h，形成分散研磨液；

S2，配色处理，按配方量取水、水性颜料、润湿剂和流平剂，依次加入S1中的分散研磨液中并搅拌分散，搅拌时间t3为20min，得到成品水墨。

表1实施例1-5配方组分及含量表(kg)

实施例2：一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，本对比例与实施例1的区别在于，配方组分含量不同，制备方法中的工艺参数不同。具体表现为：t1＝55min，t2＝8.5h，t3＝25min,本实施例的具体组分含量如表1所示。

实施例3：一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，本对比例与实施例1的区别在于，配方组分含量不同，制备方法中的工艺参数不同。具体表现为：t1＝60min，t2＝9.0h，t3＝30min,本实施例的具体组分含量如表1所示。

实施例4：一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，本对比例与实施例1的区别在于，配方组分含量不同，制备方法中的工艺参数不同。具体表现为：t1＝65min，t2＝9.5h，t3＝35min,本实施例的具体组分含量如表1所示。

实施例5：一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，本对比例与实施例1的区别在于，配方组分含量不同，制备方法中的工艺参数不同。具体表现为：t1＝70min，t2＝10h，t3＝40min,本实施例的具体组分含量如表1所示。

对比例1：本对比例与实施例1的区别在于，水性丙烯酸竖树脂替换成溶剂型丙烯酸树脂。

对比例2：本对比例与实施例1的区别在于，乳液型丙烯酸树脂替换成溶液型丙烯酸树脂。

对比例3：本对比例与实施例1的区别在于，不含有水性助剂。

对比例4：本对比例与实施例1的区别在于，不含有纳米二氧化硅。

性能指标测试：

分别对实施例1-5和对比例1-4中的成品取样，测试各样品的耐刮性、附着力、防水性、抗粘连性、耐晒性，测试方法及测试标准如表2所示。

表2实施例1-5、对比例1-4性能测试数据表

数据分析：

分析表2，由表中数据可知，实施例1-5的耐刮性、附着力、防水性、抗粘连性和耐晒性均较大幅度高于测试标准值，说明实施例1-5具有极强的耐刮性、附着力、防水性、抗粘连性和耐晒性，是使用性能优异的塑料重膜包装袋印刷用水墨。

对比例1由于将水性丙烯酸树脂替换成溶剂型丙烯酸树脂，但是配方还是水溶性体系，对于溶剂型丙烯酸树脂来说，配方中溶剂水的含量不足以使连接料丙烯酸树脂完全分散，且助剂与填料都是水性，与溶剂型丙烯酸树脂的相容性不佳，因此溶剂型丙烯酸树脂应用至水溶性体系中所制备的水墨耐刮性、附着力、防水性、抗粘连性和耐晒性反而不如实施例1。

对比例2与实施例1相比，将乳液型丙烯酸树脂替换成溶液型丙烯酸树脂，由表2可知，对比例2基本的各项测试数据基本满足测试标准，但相较于实施例1-5仍比较差，这是由于溶液型丙烯酸树脂有较好的溶解性和光泽性,作为颜料的载体和分散体具有良好的润湿性，然而它的弱点是干燥慢、连续成膜性差,一般需要与其他乳液并用。因此溶液型丙烯酸树脂虽然在溶解性和润湿性方面与乳液型丙烯酸树脂的性能相近，但干燥速度慢、成膜性差还是一定程度上降低了水墨的耐刮性、附着力和防水性等。

对比例3中不含有水性助剂，导致对比例3的耐刮性、附着力、防水性、抗粘连性和耐晒性都很差，这是由于水性丙烯酸树脂在水溶剂较少的情况下，需要水性助剂的协同作用才能得到较好的分散，水性丙烯酸树脂的分散效果直接影响水墨的各项性能。

对比例4中不含纳米二氧化硅，使对比例4的耐刮性、附着力和耐晒性都较大幅度降低，说明纳米二氧化硅具有对抗紫外线的光学性能、能提高其他材料老化、强度和耐化学性能，可以较好地提高漆膜的耐久性。

本实施例的实施原理及有益效果为：采用乳液型丙烯酸树脂作为水墨的连接料，可以提高墨膜的光泽度、耐水性、耐碱性、耐候性及力学性能等，且乳液型丙烯酸树脂在消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂等水性助剂的辅助作用下，在重量占比不超过10％的水溶剂中也具有良好的分散润湿性，进而减少水剂用量、加快水墨干燥速度，提高油墨早期在包装袋表面附着力强度、抗碱、抗乙醇和抗水性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于，包括以下重量份数的组分：

水性丙烯酸树脂 8-10份；

水性颜料 6-8份；

水性助剂 1-3份；

水 1-3份；

所述水性丙烯酸树脂为重均分子量在15000-40000之间的乳液型丙烯酸树脂，所述水性助剂包括消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂。

2.根据权利要求1所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：所述消泡剂为聚醚-硅氧烷共聚物。

3.根据权利要求1或2所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：所述分散剂为聚醚型超分散剂。

4.根据权利要求3所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：所述润湿剂为水性聚醚有机硅类润湿剂。

5.根据权利要求1所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷。

6.根据权利要求5所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：所述水性助剂中的消泡剂、分散剂、润湿剂和流平剂的重量份数比为1:1:1:1。

7.根据权利要求1所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨，其特征在于：还包括重量份数为0.6-1.2份的纳米二氧化硅。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的塑料重膜包装袋印刷用水墨的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1.分散研磨处理，按配方量取水性丙烯酸树脂、消泡剂、分散剂和纳米二氧化硅搅拌混合均匀，搅拌时间50min-70min；再进行研磨处理，研磨时间8h-10h，形成分散研磨液；

S2.配色处理，按配方量取水、水性颜料、润湿剂和流平剂，依次加入S1中的分散研磨液中，搅拌20-40min，得到成品水墨。