CN111234599A - 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，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺20‑30份、二氨基马来腈/2,2'‑[1,4‑亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物5‑10份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷1‑3份、水性光引发剂0.5‑1份、分散剂0.5‑1份、消泡剂0.2‑0.6份、水性颜料10‑13份、乳化剂1‑4份、去离子水20‑30份。本发明还公开了所述环保型油墨的制备方法。本发明公开的环保型油墨具有良好的附着力，耐摩擦、耐溶剂性能好，固化速度快，性能稳定好，柔韧性佳，使用安全环保。

Description

一种环保型油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨技术领域，尤其涉及一种环保型油墨及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展，广告已经成为了商家与广大消费者建立联系的一种方式，广告以其强烈的视觉冲击力和富有竞争力的成本，受到了商家的青睐。现有技术中的广告通常是采用印刷将图案、文字表现在承印物上的，而在印刷过程中必不可少的一种的材料是油墨，油墨的成分和性能直接影响到印刷的质量和效果，进而影响到广告的视觉冲击力和宣传效果。因此，开发综合性佳的油墨显得尤为重要。
目前，市场上的常见油墨包括有机溶剂型油墨和水性油墨。其中，有机溶剂型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、等有毒有害物质，其挥发期有的长达十几年。另外，在印刷过程中对工人的健康和周围环境都产生不良影响，工作场所和储存环境还存在易燃易爆的安全隐患，而且生产成本较高。水性油墨因其环保特性逐渐在印刷工业中得到广泛的应用，和有机溶剂型油墨相比，该种油墨主要使用水作为溶剂，因此其VOC挥发性小，对环境和人体伤害小，与其他环保油墨(如生物油墨、植物油油墨)相比，成本较为低廉。
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而污染，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。另外，现有技术中常见的水性油墨还存在着不抗碱、不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、与基材附着力不强等弊端。
申请公布号CN108864816A公布了一种环保型油墨及其制备方法，该环保型油墨，按照质量份组成为：羟基氯醋树脂5～10份，羧基氯醋树脂10～20份，乙酸丙酯30～50份，丙酮150～300份，染料20～30份，助剂4～8份，润滑剂1～3份，抗氧化剂0.8～2份，消泡剂1～3份，流平剂1.5～3.5份，附着力促进剂2.5～5份，该环保型油墨采用的羟基氯醋树脂和羧基氯醋树脂光固化速度很慢，造成油墨在使用过程中效果较差，且其中含有挥发性溶剂丙酮，易造成环境污染。
因此，开发一种具有良好的附着力，耐摩擦、耐溶剂性能好，固化速度快，性能稳定好，柔韧性佳，使用安全环保的环保型油墨符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进水性油墨行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保型油墨，该油墨具有良好的附着力，耐摩擦、耐溶剂性能好，固化速度快，性能稳定好，柔韧性佳，使用安全环保；同时，本发明还提供了所述环保型油墨的制备方法，该制备方法简单易行，耗能少，制备效率高，适合连续规模化生产，可以有效实现经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺20-30份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物5-10份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷1-3份、水性光引发剂0.5-1份、分散剂0.5-1份、消泡剂0.2-0.6份、水性颜料10-13份、乳化剂1-4份、去离子水20-30份。
优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述水性颜料为立德粉、柠檬黄、大红粉、酞菁蓝、苯胺黑中的任意一种。
优选的，所述消泡剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种。
优选的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或几种。
优选的，所述水性光引发剂为Quantacure BTC、Quantacure BPQ、QuantacureABQ、Daracure 2959中的至少一种。
优选的，所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到有机溶剂中，在氧气阻聚作用下，于70-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物。
优选的，所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、有机溶剂的摩尔比1:1:(6-10)。
优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。
优选的，所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于70-80℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺。
优选的，所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:(3-4):(18-25)。
优选的，所述端氨基水溶性超支化聚酰胺的制备方法，参见：CN1232567C实施例1。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在40-50℃搅拌1-3小时，常温下静置，制得环保型油墨。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的一种环保型油墨的制备方法，该制备方法简单易行，耗能少，制备效率高，适合连续规模化生产，可以有效实现经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。
(2)本发明提供的一种环保型油墨，克服了传统水性油墨功能单一，在分散性和稳定性上存在较多问题，不抗碱、不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、与基材附着力不强等缺陷，具有附着力良好，耐摩擦、耐溶剂性能好，固化速度快，性能稳定好，柔韧性佳，使用安全环保的优点。
(3)本发明提供的一种环保型油墨，不含有任何有毒物质，在制造和使用过程中不产生污染，十分健康环保。采用可聚合型水溶性超支化聚酰胺、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物、四甲基四乙烯基环四硅氧烷协同作用，使得油墨的防水性、耐候性、耐磨性和附着力均大幅度提高，有效结合了有机硅、超支化聚酰胺、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物这三类物质的优点，在固化成型时，通过紫外光照射即可固化，便捷快速，在光引发剂的引发作用下，这些主要成分分子链上的乙烯基通过共聚形成三维网络结构，有效改善油墨的综合性能。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例原料均为商业购买；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺的制备方法，参见：CN1232567C实施例1。
实施例1
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺20份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物5份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷1份、水性光引发剂Quantacure BTC 0.5份、十二烷基硫酸钠0.5份、壬基酚聚氧乙烯醚0.2份、立德粉10份、十二烷基苯磺酸钠1份、去离子水20份。
所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于70-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物；所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、四氢呋喃的摩尔比1:1:6。
所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于70℃下搅拌反应3小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:3:18。
一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在40℃搅拌1小时，常温下静置，制得环保型油墨。
实施例2
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺23份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物6份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷1.5份、水性光引发剂Quantacure BPQ 0.6份、聚丙烯酰胺0.6份、辛基酚聚氧乙烯醚0.3份、柠檬黄11份、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚2份、去离子水22份。
所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到丙酮中，在氧气阻聚作用下，于72℃下搅拌反应4.5小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物；所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、丙酮的摩尔比1:1:7。
所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于72℃下搅拌反应3.5小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:3.3:20。
一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在43℃搅拌1.5小时，常温下静置，制得环保型油墨。
实施例3
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺25份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物7.5份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷2份、水性光引发剂Quantacure ABQ 0.8份、聚丙烯酸钠0.7份、壬基酚聚氧乙烯醚0.4份、大红粉11.5份、壬基酚聚氧乙烯醚2.5份、去离子水25份。
所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到二氯甲烷中，在氧气阻聚作用下，于75℃下搅拌反应5小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物；所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、二氯甲烷的摩尔比1:1:8。
所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于75℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:3.5:23。
一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在45℃搅拌2小时，常温下静置，制得环保型油墨。
实施例4
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺28份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物9份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷2.5份、水性光引发剂0.9份、分散剂0.9份、消泡剂0.5份、酞菁蓝12.5份、乳化剂3份、去离子水28份；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚按质量比1:2:3混合而成；所述消泡剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚按质量比3:5混合而成；所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠按质量比1:2:3混合而成；所述水性光引发剂为Quantacure BTC、Quantacure BPQ、Quantacure ABQ、Daracure 2959按质量比2:3:1:2混合而成。
所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于78℃下搅拌反应5.8小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物；所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、四氢呋喃的摩尔比1:1:9。
所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于78℃下搅拌反应4.8小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:3.8:24。
一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在48℃搅拌2.5小时，常温下静置，制得环保型油墨。
实施例5
一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺30份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物10份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷3份、水性光引发剂Daracure 2959 1份、聚丙烯酰胺1份、壬基酚聚氧乙烯醚0.6份、苯胺黑13份、十二烷基苯磺酸钠4份、去离子水30份。
所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于80℃下搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物；所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、四氢呋喃的摩尔比1:1:10。
所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于80℃下搅拌反应5小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺；所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:4:25。
一种所述环保型油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在50℃搅拌3小时，常温下静置，制得环保型油墨。
对比例1
本例提供一种环保型油墨，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加四甲基四乙烯基环四硅氧烷。
对比例2
本例提供一种环保型油墨，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物。
对比例3
本例提供一种环保型油墨，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是用水溶性超支化聚酰胺代替可聚合型水溶性超支化聚酰胺。
对比例4
本例提供一种环保型油墨，其配方及制备方法与申请号为201910315051.6的中国发明专利实施例1相同。
为了进一步说明本发明实施例涉及的环保型油墨的有益技术效果，对各例制成的环保型油墨试样进行相关性能测试，测试方法和测试结果见表1。其中耐磨性的测试方法为：RCA测试，负荷175g力，纸带连续转动800次，墨层不露底，为合格。
表1
项目 硬度 附着力 干性 耐热性 耐磨性
单位 A 级 mm/30s 0.45MPa/℃ -
检测标准 GB/T531-2008 GB/T9286-1998 GB/T13217.5-2008 GB/T1634-79 -
实施例1 74 0 80 163 合格
实施例2 75 0 82 166 合格
实施例3 77 0 83 168 合格
实施例4 78 0 85 171 合格
实施例5 80 0 88 172 合格
对比例1 68 1 76 154 合格
对比例2 70 1 75 155 合格
对比例3 67 1 77 150 不合格
对比例4 65 2 71 143 不合格
从表1可以看出，本发明实施例所述的环保型油墨较对比例环保型油墨具有更高的硬度，更大的附着力，耐热性和耐磨性更佳，干燥速度更快，这是各组分协同作用的结果。
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 (10)

1.一种环保型油墨，其特征在于，包括如下重量份计的各组分：可聚合型水溶性超支化聚酰胺20-30份、二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物5-10份、四甲基四乙烯基环四硅氧烷1-3份、水性光引发剂0.5-1份、分散剂0.5-1份、消泡剂0.2-0.6份、水性颜料10-13份、乳化剂1-4份、去离子水20-30份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；所述水性颜料为立德粉、柠檬黄、大红粉、酞菁蓝、苯胺黑中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述消泡剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种；所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述水性光引发剂为Quantacure BTC、Quantacure BPQ、Quantacure ABQ、Daracure 2959中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物的制备方法，包括如下步骤：将二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷加入到有机溶剂中，在氧气阻聚作用下，于70-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去溶剂，得到二氨基马来腈/2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷缩聚物。
6.根据权利要求5所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述二氨基马来腈、2,2'-[1,4-亚苯基双(氧甲烯)]双环氧乙烷、有机溶剂的摩尔比1:1:(6-10)。
7.根据权利要求5所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述可聚合型水溶性超支化聚酰胺的制备方法，包括如下步骤：将端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯加入到四氢呋喃中，在氧气阻聚作用下，于70-80℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到可聚合型水溶性超支化聚酰胺。
9.根据权利要求8所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述端氨基水溶性超支化聚酰胺、丙烯酸缩水甘油酯、四氢呋喃的摩尔比为1:(3-4):(18-25)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种环保型油墨，其特征在于，所述环保型油墨的制备方法，包括如下步骤：将各组分按重量份混合，在40-50℃搅拌1-3小时，常温下静置，制得环保型油墨。
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