CN110330835B - 耐油脂抗冻表印水墨及其加工方法、加工设备 - Google Patents

耐油脂抗冻表印水墨及其加工方法、加工设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种耐油脂抗冻表印水墨及其加工方法、加工设备，按质量份数计，该耐油脂抗冻表印水墨包括以下组份：水性丙烯酸树脂25~40份、水性偶联树脂5~10份、水性分散剂2~4份、水性色浆30~50份、流平剂0.5~1.0份和水10~20份，具有提高抗冻性的优点。

Description

耐油脂抗冻表印水墨及其加工方法、加工设备
技术领域
本发明涉及耐油脂抗冻表印水墨及其加工方法、加工设备。
背景技术
油墨是用于包装材料印刷的重要材料，它通过印刷将图案、文字表现在承印物上油墨中包括主要成分和辅助成分，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种粘性胶状流体。上个世纪70 年代末期，随着水性高分子乳液的开发和商业化，欧美等国相继生产出了工业要求的水性油墨，简称水墨，从环保角度来讲，这种无污染、无毒害的新型油墨的生产和应用，是油墨制造工业上的一次巨大的革命。水性油墨是以水作为溶剂的一种环保型油墨，由于不含有挥发性有机溶剂，大大减少了有机挥发物（VOC）的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作环境，有利于职工的身体健康。它可以消除溶剂型油墨中某些有毒有害物质对人体的危害和对被包装商品的污染，改善总体环境质量，此外，它不仅可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，还可以减少印刷表面残留的毒性，而且方便清洗印刷设备，因而在食品包装、烟酒包装、医药包装以及儿童玩具包装等包装印刷行业得到广泛应用，近年来水墨也开始应用于服装印刷行业。
然而由于水性油墨的溶剂主要为水，温度过低将影响其使用。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种耐油脂抗冻表印水墨，具有提高抗冻性的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种耐油脂抗冻表印水墨，按质量份数计，包括以下组份：水性丙烯酸树脂25~40份、水性偶联树脂5~10份、水性分散剂2~4份、水性色浆30~50份、流平剂0.5~1.0份和水10~20份。
采用上述技术方案，通过水性丙烯酸树脂和水性偶联树脂的联用，改善体系强度，降低水体系的表面张力和表面能，从而使得体系结冰时产生的膨胀力得到缓解，从而提高抗冻性。
优选的，所述水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.4~1.6:1:3.4~3.6，所述水性分散剂包括摩尔比为0.45~0.55:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠，所述水性色浆选自偶氮结构的染料或偶氮结构的颜料，所述流平剂包括质量比为0.30~0.35:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类；所述水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将30~40g水和1~2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至58~62℃，加入24~26g丙烯酸丁酯和29~31g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.1~0.2g引发剂引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加24~26g丙烯酸丁酯、29~31g甲基丙烯酸甲酯和5~6g硅烷偶联剂，滴完后保温1~2hr，然后降温至38~42℃、调节pH至8~9后出料。
优选的，按质量份数计，包括以下组份：水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份和水16份；所述水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5，所述水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠，所述水性色浆选自C.I.酸性黑191，所述流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类；所述水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
优选的，按质量份数计，所述耐油脂抗冻表印水墨还包括马来酸酐0.05~0.08份、椰油酰甘氨酸钠0.18~0.21份和磷酸乙醇胺0.10~0.20份。
采用上述技术方案，改善基质表面使得油墨更易渗透进入，加快渗透速度，提高附着牢度；同时将这三种组份定量加入本申请油墨中后，油墨在PET、PA、BOPP、PE和纸张中各组份的分布在本申请油墨配方的误差范围内（误差为±5%），获得的产品均一稳定。
优选的，按质量份数计，所述耐油脂抗冻表印水墨还包括马来酸酐0.06份、椰油酰甘氨酸钠0.20份和磷酸乙醇胺0.12份。
本发明的第二目的是提供一种耐油脂抗冻表印水墨的加工方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
耐油脂抗冻表印水墨的加工方法，包括以下步骤：将水性丙烯酸树脂、水性分散剂和水混合，搅拌至分散均匀，向其中加入水性色浆和流平剂并搅拌至分散均匀，向其中加入水性偶联树脂，搅拌至分散均匀。
优选的，包括以下步骤：将水性丙烯酸树脂、水性分散剂、马来酸酐、椰油酰甘氨酸钠、磷酸乙醇胺和水混合，搅拌至分散均匀，向其中加入水性色浆和流平剂并搅拌至分散均匀，向其中加入水性偶联树脂，搅拌至分散均匀。
本发明的第三目的是提供一种耐油脂抗冻表印水墨的加工设备。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
耐油脂抗冻表印水墨的加工设备，包括带有温控装置的反应釜和用于混合反应釜内反应物质的高速搅拌装置。
本发明技术效果主要体现在以下方面：不含溶剂，从而大大消除了有机挥发分(VOC) 对环境的污染，绿色环保；具有较好的抗水性和耐油污性，光泽度高，附着牢度高，具有较好的耐候性和抗冻性。
附图说明
图1为实施例1的加工设备。
附图标记：1、反应釜；2、高速搅拌装置。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例1：一种耐油脂抗冻表印水墨，其加工设备包括带有温控装置的反应釜1和用于混合反应釜1内反应物质的高速搅拌装置2。该耐油脂抗冻表印水墨的加工方法包括以下步骤：将水性丙烯酸树脂、水性分散剂和水混合，搅拌至分散均匀，向其中加入水性色浆和流平剂并搅拌至分散均匀，向其中加入水性偶联树脂，搅拌至分散均匀。
该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份和水16份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5。水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
实施例2：一种耐油脂抗冻表印水墨，与实施例1的区别在于，该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂25份、水性偶联树脂5份、水性分散剂2份、水性色浆30份、流平剂0.5份和水10份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.4:1:3.4。水性分散剂包括摩尔比为0.45:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.30:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将30g水和1g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至58℃，加入24g丙烯酸丁酯和29g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.1g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加24g丙烯酸丁酯、29g甲基丙烯酸甲酯和5g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温2hr，然后降温至38℃、调节pH至8后出料。
实施例3：一种耐油脂抗冻表印水墨，与实施例1的区别在于，该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂40份、水性偶联树脂10份、水性分散剂4份、水性色浆50份、流平剂1.0份和水20份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.6:1:3.6。水性分散剂包括摩尔比为0.55:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.35:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将40g水和2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至62℃，加入26g丙烯酸丁酯和31g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.2g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加26g丙烯酸丁酯、31g甲基丙烯酸甲酯和6g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1hr，然后降温至42℃、调节pH至9后出料。
实施例4：一种耐油脂抗冻表印水墨，其加工设备包括带有温控装置的反应釜1和用于混合反应釜1内反应物质的高速搅拌装置2。该耐油脂抗冻表印水墨的加工方法包括以下步骤：将水性丙烯酸树脂、水性分散剂、马来酸酐、椰油酰甘氨酸钠、磷酸乙醇胺和水混合，搅拌至分散均匀，向其中加入水性色浆和流平剂并搅拌至分散均匀，向其中加入水性偶联树脂，搅拌至分散均匀。
该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份、水16份、马来酸酐0.06份、椰油酰甘氨酸钠0.20份和磷酸乙醇胺0.12份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5。水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
实施例5：一种耐油脂抗冻表印水墨，与实施例4的区别在于，该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份、水16份、马来酸酐0.05份、椰油酰甘氨酸钠0.18份和磷酸乙醇胺0.10份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5。水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
实施例6：一种耐油脂抗冻表印水墨，与实施例4的区别在于，该耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份、水16份、马来酸酐0.08份、椰油酰甘氨酸钠0.21份和磷酸乙醇胺0.20份。水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5。水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠。水性色浆选自C.I.酸性黑191。流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类。水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
性能测试
对实施例1-6的油墨进行性能测试，测试结果如表2和表3所示。
抗水性、耐油污性测试：采用浸泡法，即将干燥的油墨刮样，分别浸泡于水、大豆油中，经5min后取出刮样，根据刮样的变化情况评级（见表1，并以此表征油墨抗水性。油墨抗水性和耐油污性级别越高，性能越好。
油墨光泽度测试：参照《GB/T13217.2-2009液体油墨颜色光泽检验方法》进行测试。
附着牢度测试：参照kgB/T13217.7-2009进行测试。测试前，分别将样品放置在0℃和25℃下3d和30d，与放置前数据进行对比。
表1 油墨抗水性和耐油污性的级别
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2
Figure 849309DEST_PATH_IMAGE002
表2显示，实施例1-6的抗水性和耐油污级别均为5级，具有较好的抗水性和耐油污性；实施例1-6的光泽度为82~95%，其中实施例4-6的光泽度更高，实施例4为最佳。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表3显示，实施例1-6在放置前的附着牢度较高，均高于90%，其中实施例4-6更佳；在25和0℃下放置一段时间后，实施例1-6的附着牢度都有所下降，其中实施例4的下降量可基本忽略不计，说明其耐候性和抗冻性最佳。同时将样品放置在4℃下30d，实施例1-6均未发现凝固状态。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种耐油脂抗冻表印水墨，其特征是，所述一种耐油脂抗冻表印水墨的加工设备包括带有温控装置的反应釜(1)和用于混合反应釜(1)内反应物质的高速搅拌装置(2)；
所述一种耐油脂抗冻表印水墨的加工方法包括以下步骤：将水性丙烯酸树脂、水性分散剂、马来酸酐、椰油酰甘氨酸钠、磷酸乙醇胺和水混合，搅拌至分散均匀，向其中加入水性色浆和流平剂并搅拌至分散均匀，向其中加入水性偶联树脂，搅拌至分散均匀；
所述一种耐油脂抗冻表印水墨的配方为：按质量份数计，包括水性丙烯酸树脂32份、水性偶联树脂8份、水性分散剂3份、水性色浆40份、流平剂0.8份、水16份、马来酸酐0.06份、椰油酰甘氨酸钠0.20份和磷酸乙醇胺0.12份；
所述水性丙烯酸树脂选用丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物且丙烯酰胺-丙烯酸-甲基丙烯基氯化铵共聚物中丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯基氯化铵的重量比为1.5:1:3.5；所述水性分散剂包括摩尔比为0.50:1的PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和十二烷基苯磺酸钠；所述水性色浆选自C.I.酸性黑191；所述流平剂包括质量比为0.33:1的聚二甲基硅氧烷和丙烯酸酯类；
所述水性偶联树脂通过以下方法制备得到：将35g水和1.2g乳化剂混合并通入氮气，搅拌并升温至60℃，加入25g丙烯酸丁酯和30g甲基丙烯酸甲酯搅拌混合，随后加入0.14g过氧化苯甲酰引发聚合，形成种子乳液，反应稳定后滴加25g丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸甲酯和5.2g乙烯基三乙氧基硅烷，滴完后保温1.5hr，然后降温至40℃、调节pH至8.5后出料。
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