CN111620983A - 一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法 - Google Patents

一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法，包括如下组分：水性丙烯酸树脂8‑12％、乳化剂0.9‑1.7％、去离子水52‑58％、功能性单体1‑5％、软单体20‑27％、硬单体7‑14％。本发明制得的丙烯酸酯乳液具有稳定性好、柔韧性好和附着力高等优异性能，与本公司研磨的色浆相容性好，制成的水性油墨附着力高，耐水，耐湿揉搓，有效地提高了水性油墨的应用性能，且成本更低。

Description

一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法
技术领域
本发明属于乳液聚合技术领域，具体来说是一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法。
背景技术
水性油墨是以水为溶剂制成的油墨。水性油墨主要是由水性连接料、颜料和相关助剂构成，与传统的溶剂型油墨相比，水性油墨不含挥发性有毒有机溶剂，在印刷过程中对印刷机操作人员的健康无不良影响，对大气环境无污染，对印刷品本身也无污染。水性油墨连接料的常用树脂是水性丙烯酸酯树脂、氨基树脂、松香改性马来酸树脂、聚酯树脂、水性硅丙类、环氧树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、水性聚氨酯等，相比较而言，水性丙烯酸酯树脂及其改性产品在耐候性、耐热性、油墨稳定性和印刷适性等方面具有无可比拟的优势，是应用最广泛的树脂。但以水性丙烯酸酯树脂作为连接料制成的水性油墨也存在耐水性差以及对低极性的薄膜的附着力差等问题。水墨的耐水性对水墨的使用有着重要意义，因为水墨经常应用在包装印刷产品中，有些产品会在水中长期浸泡或在冰箱中长期冷冻，如果水墨的耐水性能差，耐摩擦性差，会导致水墨遇水乳化而失去光泽，严重时还会完全掉色，影响产品的形象。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的水性油墨乳液耐水性能差，耐摩擦性差的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，包括如下组分：水性丙烯酸树脂8-12％、乳化剂0.9-1.7％、去离子水52-58％、功能性单体1-5％、软单体20-27％、硬单体7-14％。
优选的，所述水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂Soluryl70，Soluryl90，Soluryl120，Joncryl67，Joncryl678中的至少一种。
优选的，所述乳化剂包括阴离子乳化剂、非离子乳化剂和反应型乳化剂，所述阴离子乳化剂为脂肪醇醚硫酸钠或烷芳基聚氧乙烯醚硫酸铵盐，所述非离子乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，所述反应型乳化剂为环保型反应性乳化剂SR-10和ER-10中的一种。
优选的，所述功能性单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、自交联单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、己二酸二酰肼(ADH)、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、硅烷偶联剂单体中的至少一种，所述硅烷偶联剂单体为乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
优选的，所述软单体为丙烯酸正丁酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯，丙烯酸-β-羟乙酯，丙烯酸-β-羟丙酯，丙烯酸十八酯中的至少一种；所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。
一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
S100、溶解，将水性丙烯酸树脂在反应釜中进行高温溶解；
S200、制备单体预乳化液，将部分乳化剂和所有单体进行预乳化；
S300、聚合反应，将剩余的乳化剂和一半的去离子水加入反应釜中，再加入步骤一制备的树脂液，通冷凝水，通氮气，搅拌升温，加入30-42.8％的引发剂溶液，并同时加入5～20％单体预乳化液，搅拌反应15min形成蓝相种子乳液后进行加热，控制温度在80～90℃，然后同时滴加剩余的单体预乳化液和引发剂，反应4h，降温至60-70℃，分别加入除去残余单体的的氧化还原引发剂保温反应0.5h；
S400、调节pH值，降温至40℃，调节pH至8.5左右；
S500、过滤出料，将调节pH值后的料液进行过滤，即得所需乳液。
优选的，所述步骤S300中的引发剂是过硫酸铵，过硫酸钾，过硫酸钠中的一种。
优选的，所述步骤S300中的氧化还原引发剂是过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-吊白块、叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-异-抗坏血酸中的一种。
优选的，所述步骤S200中的制备单体预乳化液具体为称取乳化剂总量的50-80％，去离子水总量的20-40％，和所有单体进行预乳化，制得单体预乳化液。
优选的，所述步骤S100中的溶解具体为称取30％水性固体丙烯酸树脂，8-12％氨水，58-62％去离子水加入反应釜中，升温至70-85℃至树脂完全溶解，得到浅黄色清亮溶液。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液及制备方法，包括如下组分：水性丙烯酸树脂8-12％、乳化剂0.9-1.7％、去离子水52-58％、功能性单体1-5％、软单体20-27％、硬单体7-14％。本发明制得的丙烯酸酯乳液具有稳定性好、柔韧性好和附着力高等优异性能，与本公司研磨的色浆相容性好，制成的水性油墨附着力高，耐水，耐湿揉搓，有效地提高了水性油墨的应用性能，且成本更低。
附图说明
图1为本发明的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1，本实施例的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，包括如下组分：水性丙烯酸树脂8-12％、乳化剂0.9-1.7％、去离子水52-58％、功能性单体1-5％、软单体20-27％、硬单体7-14％。
其中，水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂Soluryl70，Soluryl90，Soluryl120，Joncryl67，Joncryl678中的至少一种。
乳化剂包括阴离子乳化剂、非离子乳化剂和反应型乳化剂，所述阴离子乳化剂为脂肪醇醚硫酸钠或烷芳基聚氧乙烯醚硫酸铵盐，所述非离子乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，所述反应型乳化剂为环保型反应性乳化剂SR-10和ER-10中的一种。
其中，功能性单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、自交联单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、己二酸二酰肼(ADH)、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、硅烷偶联剂单体中的至少一种，所述硅烷偶联剂单体为乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
其中，软单体为丙烯酸正丁酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯，丙烯酸-β-羟乙酯，丙烯酸-β-羟丙酯，丙烯酸十八酯中的至少一种；所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。
一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
S100、溶解，将水性丙烯酸树脂在反应釜中进行高温溶解；
S200、制备单体预乳化液，将部分乳化剂和所有单体进行预乳化；
S300、聚合反应，将剩余的乳化剂和一半的去离子水加入反应釜中，再加入步骤一制备的树脂液，通冷凝水，通氮气，搅拌升温，加入30-42.8％的引发剂溶液，并同时加入5～20％单体预乳化液，搅拌反应15min形成蓝相种子乳液后进行加热，控制温度在80～90℃，然后同时滴加剩余的单体预乳化液和引发剂，反应4h，降温至60-70℃，分别加入除去残余单体的的氧化还原引发剂保温反应0.5h；
S400、调节pH值，降温至40℃，调节pH至8.5左右；
S500、过滤出料，将调节pH值后的料液进行过滤，即得所需乳液。
步骤S300中的引发剂是过硫酸铵，过硫酸钾，过硫酸钠中的一种。
步骤S300中的氧化还原引发剂是过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-吊白块、叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-异-抗坏血酸中的一种。
步骤S200中的制备单体预乳化液具体为称取乳化剂总量的50-80％，去离子水总量的20-40％，和所有单体进行预乳化，制得单体预乳化液。
步骤S100中的溶解具体为称取30％水性固体丙烯酸树脂，8-12％氨水，58-62％去离子水加入反应釜中，升温至70-85℃至树脂完全溶解，得到浅黄色清亮溶液。
原料名称 重量/g
水性固体丙烯酸树脂S70+S120 15+30
氨水(25％) 18
去离子水 280
阴离子乳化剂 4.14
非离子乳化剂 2.5
反应型乳化剂 1.25
软单体1 70
软单体2 10
软单体3 60
甲基丙烯酸甲酯 20
苯乙烯 20
功能性单体1 2
硅烷偶联剂单体 2
自交联单体1 6
自交联单体2 3
引发剂 1.8
氧化还原引发剂 0.25
本实施例按照上表中的组分进行制备，制备过程如下：
S100、溶解，称取水性固体丙烯酸树脂S7015g，S120 30g，氨水18g，去离子水87g加入反应釜中，升温至80-85℃至树脂完全溶解，得到浅黄色清亮溶液；
S200、制备单体预乳化液，称取阴离子乳化剂2.48g，非离子乳化剂1.5g，反应性乳化剂0.75g，去离子水56g，和所有单体进行预乳化，制得单体预乳化液；
S300、聚合反应，称取剩余的乳化剂和140g的水加入反应釜中，并且加入步骤S100中的树脂液，通冷凝水，通氮气，边搅拌边升温至80℃，向反应釜中加入部分引发剂溶液，并同时加入部分单体预乳化液，搅拌反应15min形成蓝相种子乳液。种子乳液反应体系中放热升温，控制温度在80-90℃，然后同时滴加剩余的单体预乳化液和引发剂组分，总共反应4h。降温至65℃，加入除残单的氧化还原引发剂0.25g，保温反应0.5h；
S400、调节pH值，降温至40℃，调节pH至8.5；
S500、过滤出料，将调节pH值后的料液进行过滤，即得乳液A。
用合成的乳液A按照下面的比例配成水性油墨A：
Figure BDA0002539024740000071
将A乳液与预先研磨好的色浆以及其他助剂混和调配，经过机械共混后得到水性油墨A。
实施例2
原料名称 重量/g
水性固体丙烯酸树脂J678 45
氨水(25％) 18
去离子水 280
阴离子乳化剂 8.28
反应型乳化剂 4.21
软单体1 80
软单体2 10
软单体3 50
甲基丙烯酸甲酯 20
苯乙烯 20
硅烷偶联剂单体 2
自交联单体1 6
自交联单体2 3
引发剂 1.8
氧化还原引发剂 0.25
本实施例按照上表中的组分进行制备，制备过程如下：
S100、溶解，称取水性固体丙烯酸树脂J67845g，氨水18g，去离子水87g加入反应釜中，升温至85℃至树脂完全溶解，得到浅黄色清亮溶液；
S200、制备单体预乳化液，称取阴离子乳化剂5.09g，反应性乳化剂2.53g，去离子水56g，和所有单体进行预乳化，制得单体预乳化液；
S300、聚合反应，称取剩余的乳化剂和140g的水加入反应釜中，并且加入步骤S100中的树脂液，通冷凝水，通氮气，边搅拌边升温至80℃，向反应釜中加入部分引发剂用去离子水溶解，并同时加入部分单体预乳化液，搅拌反应15min形成蓝相种子乳液。种子乳液反应体系中放热升温，控制温度在80-90℃，然后同时滴加剩余的单体预乳化液和引发剂组分，总共反应4h。降温至70℃，加入除残单的氧化还原引发剂0.25g，保温反应0.5h；
S400、调节pH值，降温至40℃，调节pH至8.5；
S500、过滤出料，将调节pH值后的料液进行过滤，即得乳液B。
用合成的乳液B按照下面的比例配成水性油墨B：
Figure BDA0002539024740000091
将B乳液与预先研磨好的色浆以及其他助剂混和调配，经过机械共混后得到水性油墨B。
将水性油墨A和B进行性能测试结果如下：
样品 初始牢度 50℃，1h牢度 耐湿揉搓性
A水性油墨 4-5 5 >20次
B水性油墨 4-5 5 >15次
水性油墨的检测方法根据《GB/T13217.7-2009液体油墨附着牢度检测方法》，《QB/T4103-2010水性凹版塑料薄膜表印油墨》测试。
配制而成的水性油墨稳定性好，黏度适中，附着牢度高，耐水，耐湿揉搓，并且可以在PE吹膜连体印刷机上正常使用，具有大规模生产应用的潜能。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，其特征在于，包括如下组分：水性丙烯酸树脂8-12％、乳化剂0.9-1.7％、去离子水52-58％、功能性单体1-5％、软单体20-27％、硬单体7-14％。
2.根据权利要求1所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂Soluryl70，Soluryl90，Soluryl120，Joncryl67，Joncryl678中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述乳化剂包括阴离子乳化剂、非离子乳化剂和反应型乳化剂，所述阴离子乳化剂为脂肪醇醚硫酸钠或烷芳基聚氧乙烯醚硫酸铵盐，所述非离子乳化剂为异构十三醇聚氧乙烯醚，所述反应型乳化剂为环保型反应性乳化剂SR-10和ER-10中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述功能性单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、自交联单体双丙酮丙烯酰胺(DAAM)、己二酸二酰肼(ADH)、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯(AAEM)、硅烷偶联剂单体中的至少一种，所述硅烷偶联剂单体为乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述软单体为丙烯酸正丁酯，丙烯酸异辛酯，丙烯酸月桂酯，甲基丙烯酸月桂酯，丙烯酸-β-羟乙酯，丙烯酸-β-羟丙酯，丙烯酸十八酯中的至少一种；所述硬单体为甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、溶解，将水性丙烯酸树脂在反应釜中进行高温溶解；
S200、制备单体预乳化液，将部分乳化剂和所有单体进行预乳化；
S300、聚合反应，将剩余的乳化剂和一半的去离子水加入反应釜中，再加入步骤一制备的树脂液，通冷凝水，通氮气，搅拌升温，加入30-42.8％的引发剂溶液，并同时加入5～20％单体预乳化液，搅拌反应15min形成蓝相种子乳液后进行加热，控制温度在80～90℃，然后同时滴加剩余的单体预乳化液和引发剂，反应4h，降温至60-70℃，分别加入除去残余单体的的氧化还原引发剂保温反应0.5h；
S400、调节pH值，降温至40℃，调节pH至8.5左右；
S500、过滤出料，将调节pH值后的料液进行过滤，即得所需乳液。
7.根据权利要求6所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤S300中的引发剂是过硫酸铵，过硫酸钾，过硫酸钠中的一种。
8.根据权利要求6所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤S300中的氧化还原引发剂是过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过硫酸钾-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-吊白块、叔丁基过氧化氢-亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢-异-抗坏血酸中的一种。
9.根据权利要求6所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤S200中的制备单体预乳化液具体为称取乳化剂总量的50-80％，去离子水总量的20-40％，和所有单体进行预乳化，制得单体预乳化液。
10.根据权利要求6所述的一种耐湿揉搓水性油墨用丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤S100中的溶解具体为称取30％水性固体丙烯酸树脂，8-12％氨水，58-62％去离子水加入反应釜中，升温至70-85℃至树脂完全溶解，得到浅黄色清亮溶液。
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