CN110982337A - 一种环保型油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型油墨及其制备方法，即水性油墨。所述水墨配方包括水溶剂，连接料，颜料，助剂等。所述的连接料包括水溶性树脂和经化学改性的阳离子松香胶，相较于传统油墨，克服了VOC有机溶剂的问题，环保无毒，并且改善了有机颜料在水溶性树脂中分散性差的问题，从而提高着色率，与刻蚀基体结合力强，耐酸耐碱性好，拥有良好的印刷适性。本产品制备简单、操作安全、环保无污染，且对纸张的印刷没有损伤。

Description

一种环保型油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于造纸印刷行业领域，更具体是涉及一种环保型水性油墨及其制备方法。
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。随着传统行业绿色发展的推进，人们对造纸、印染、包装、印刷等行业的环保要求也越来越高。例如，刷油墨用于食品、饮用品等包装方面，人们不仅要对油墨安全性高度要求外，对环保的关注也日益广泛。因此，开发环保型油墨具有很大的发展潜能。
如今，对环保型油墨的研究主要存在有水性油墨(水墨)、紫外固化油墨 (UV油墨)、电子束固化油墨(EB油墨)大豆油墨等。水性油墨作为最广泛的环保型油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成的浆状物质。水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
水性油墨是由连结料、颜料、助剂等物质组成的均匀浆状物质。连结料提供油墨必要的转移性能，颜料赋予油墨以色彩。水墨由于克服了VOC有机溶剂的问题，相对于传统溶剂型油墨，其环保性能优异。其不含挥发性有毒的有机溶剂，不仅对印刷机操作人员的健康没有危害，而且对印刷品、大气环境都无害。水墨第二个明显优点就是粘度低，流动性好。除此之外，水墨还有着色力强、亮度高、不腐蚀板材等优点。但目前国内生产的水墨同时存在干燥速度慢、光泽度差、抗水抗碱性差等问题。颜料作为水性油墨色料的主要来源，其在水溶性树脂种的分散性差对水墨光学及流变性能都具有较大影响，同时也在一定程度上影响了印刷品的光泽度、平滑度等。因此，开发出一种新型的环保无危害且印刷性能优良的水墨也面临着多种问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型水性油墨及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型水性油墨，按照重要份数，包括以下组分：水溶性聚丙烯酸树脂17～23份，阳离子松香胶12～18份，有机颜料30份，十六烷基三甲基氯化铵2～8份，木质素磺酸钠2～8份，聚氨酯流平剂6～10份，有机硅消泡剂1～ 5份，乙醇增稠剂1～3份，去离子水12份。
优选地，所述的阳离子松香胶采用松香原料与阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的季铵化反应制得。
优选地，松香胶阳离子化改性采用的反应物质量比为松香:3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵＝5:3。
优选地，松香胶阳离子化改性的反应温度为40℃。反应时间为4h。
优选地，所述环保型水性油墨的制备方法，具体步骤包括：
步骤1，四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。
步骤2，降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
步骤3，保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。
步骤4，在反应釜中加入17～23份水溶性聚丙烯酸树脂、12～18份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。
步骤5，加入乙醇增稠剂1～5份，常温、500rpm下搅拌20min。
步骤6，加入有机颜料30份，常温、500rpm下搅拌45min。
步骤7，加入十六烷基三甲基氯化铵2～8份，木质素磺酸钠2～8份，常温、 500rpm下搅拌1.5h。
步骤8，加入聚氨酯流平剂6～10份，有机硅消泡剂1～3份，搅拌30min。
步骤9，停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
创新点
1、本发明所制备的环保型水性油墨由于克服了VOC有机溶剂的问题，相对于传统溶剂型油墨，其环保性能优异。其不含挥发性有毒的有机溶剂，不仅对印刷机操作人员的健康没有危害，而且对印刷品、大气环境都无害。
2、本发明所制备的环保型水性油墨着色力强、亮度高、不腐蚀板材。且产品稳定，耐酸耐碱性强，对各种纸张都有着良好的印刷适性。
3、本发明制备过程中经阳离子化改性后的松香胶与水溶性聚丙烯酸树脂共同作为水墨连接料树脂，不仅兼具了松香胶光泽度高、抗水性好的性能，同时还具有聚丙烯酸树脂优良的成膜性、粘接性、耐腐蚀和耐候性等。
4、本发明制备过程中各种助剂的添加对颜料在油墨的分撒都有着积极的作用。润湿剂十六烷基三甲基氯化铵和分散剂木质素磺酸盐有利改善水性油墨的性质，分散剂与润湿剂通过对基材的润湿，显著降低了涂饰液的表面张力，大大改善了有机颜料在水溶性树脂中的分散性能。聚氨酯流平剂可提高对基材的润湿性而且控制表面流动，起到改善流平效果的作用，当溶剂挥发后，聚氨酯流平剂在膜表面形成单分子层，改善膜的光泽，促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。由于黏度直接影响油墨转移性和印刷品的质量，为此，对水性油墨的黏度控制相当重要。在印刷过程中，黏度过低会造成色浅，粘度高会造成脏版、糊版等现象，所以添加适量的乙醇增稠剂也很重要。此外，消泡剂对有效消除整个水性油墨的体系产生的气泡，提高产品的稳定性，从而不会影响后续的涂饰、印刷的效果。
实施例1
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料联苯胺黄30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例1
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入17份水溶性聚丙烯酸树脂18份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料联苯胺黄30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例2
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入23份水溶性聚丙烯酸树脂12份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料联苯胺黄30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例3
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂1份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料联苯胺黄30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例4
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂5份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料永固桔黄G30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500 rpm下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例5
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料永固桔黄G30份，常温、500rpm下搅拌45min。加入十六烷基三甲基氯化铵2份，木质素磺酸钠8份，常温、500 rpm下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例6
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料酞菁蓝30份，常温、500rpm下搅拌 45min。加入十六烷基三甲基氯化铵8份，木质素磺酸钠2份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂8份，有机硅消泡剂2份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例7
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料酞菁蓝30份，常温、500rpm下搅拌 45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂10份，有机硅消泡剂1份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
对照例8
向四口瓶中加入50份松香胶，通氮气并加冷凝回流装置。180℃油浴加热至松香完全熔化。降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30份阳离子改性剂3-氯-2- 羟丙基三甲基氯化铵。保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h。即可得到改性后的阳离子松香胶。在反应釜中加入20份水溶性聚丙烯酸树脂15份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h。加入乙醇增稠剂3份，常温、500rpm下搅拌20min。加入有机颜料酞菁蓝30份，常温、500rpm下搅拌 45min。加入十六烷基三甲基氯化铵5份，木质素磺酸钠5份，常温、500rpm 下搅拌1.5h。加入聚氨酯流平剂6份，有机硅消泡剂3份，搅拌30min。停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
测试效果
根据QB/T2024-94质量标准对以上实施例与对照例进行油墨性能测试，油墨耐摩擦性能的实验方法：将被测油墨用印刷适性仪印在涂料纸上，在一定的压2kg下往返一定的次数30次，取下，根据印样摩擦痕迹的严重程度进行评价。结果如下表所示:
Figure RE-GDA0002392429720000081
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种环保型油墨，其特征在于：所述环保型水性油墨包括如下的原料：连接料、有机颜料、助剂等。
2.根据权利要求1所述的环保型水墨，其特征在于：所述的连接料包括水溶性聚丙烯酸树脂、松香胶；所述的有机颜料包括联苯胺黄、永固桔黄G、酞菁蓝等，所述助剂包括阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；润湿剂十六烷基三甲基氯化铵；分散剂木质素磺酸盐；聚氨酯流平剂；有机硅消泡剂；乙醇增稠剂等。
3.根据权利要求1所述的环保型水墨，其特征在于：按照重量份数，包括以下组分：水溶性聚丙烯酸树脂17～23份，阳离子松香胶12～18份，有机颜料27～33份，十六烷基三甲基氯化铵2～8份，木质素磺酸钠2～8份，聚氨酯流平剂5～11份，有机硅消泡剂1～3份，乙醇增稠剂1～5份，去离子水12份。
4.根据权利要求1所述的环保型水墨，其特征在于：包括，阳离子松香胶的制备，具体步骤包括：
步骤1，四口瓶中加入50g松香胶，通氮气并加冷凝回流装置，180℃油浴加热至松香完全熔化；
步骤2，降温至40℃，用恒压漏斗缓慢加入30g阳离子改性剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；
步骤3，保持体系在40℃、500rpm条件下反应4h，即可得到改性后的阳离子松香胶。
5.根据权利要求1所述的环保型水墨，其特征在于：具体步骤包括：
步骤1，在反应釜中加入17～23份水溶性聚丙烯酸树脂、12～18份阳离子松香胶，12份去离子水，常温、500rpm下搅拌1h；
步骤2，加入乙醇增稠剂1～5份，常温、500rpm下搅拌20min；
步骤3，加入有机颜料30份，常温、500rpm下搅拌45min；
步骤4，加入十六烷基三甲基氯化铵2～8份，木质素磺酸钠～8份，常温、500rpm下搅拌1.5h；
步骤5，加入聚氨酯流平剂6～10份，有机硅消泡剂1～3份，搅拌30min；
步骤6，停止加热，关闭搅拌，自然冷却至室温即可得到环保型水性油墨。
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