CN101260259A - 用于凹版印刷的油墨树脂及其制备方法 - Google Patents

用于凹版印刷的油墨树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油墨树脂，特别涉及用于凹版印刷的油墨树脂及其制备方法。本发明的用于凹版印刷的油墨树脂是由醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体和活性功能单体等为原料，在自由基引发剂作用下通过溶液聚合得到。由于苯乙烯类单体的引入，使得所制备的用于凹版印刷的油墨树脂能够具有良好的机械强度、耐擦拭性及抗返粘性，这种油墨树脂可以应用在凹版印刷油墨等塑料复合油墨方面。本发明的油墨树脂的制备方法简单，油墨树脂的粘度可以通过调整配方量及加料方式实现控制。另外，体系中苯乙烯类单体的引入，能够有效提高最终油墨树脂的耐擦拭强度及抗返粘性，在凹版印刷油墨方面具有潜在的应用前景。

Description

用于凹版印刷的油墨树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨树脂，特别涉及应用在凹版印刷油墨等塑料复合油墨方面的油墨树脂。
背景技术
近年来，随着包装工业的飞速发展，塑料凹印油墨市场不断增长。凹版印刷油墨在塑料包装行业应用非常广泛，如食品，医药，饲料，农产品，日用品等塑料包装，几乎包括了各行业包装，特别是应用于食品包装上。但现有的用于凹版印刷用的塑料复合油墨中的油墨树脂都不够环保，对人体有一定的伤害。随着“绿色食品和绿色产品”的出现，为适应社会发展需求，各大印刷企业也都在研究和启动绿色工程，以设法减少对环境的污染和破坏。因此，各种水性或醇溶性的油墨树脂应运而生。专利申请号CN200610022514.2公开了用于凹版的醇水性复合塑料油墨，专利申请号CN200310112057.2公开了以水为主要分散体的塑料复合油墨，CN200410012541.2和专利申请号CN200610020124.1分别公开了醇溶性的凹版纸箱预印油墨和纸印刷上光油，专利申请号CN 02158003.0及02158002.2公开了水性的印刷油墨的制备方法，专利申请号CN200510010912.8公开了水性固体印刷油墨树脂的制备方法。这些油墨相对于传统的有机溶剂型油墨具有很好的环保优势，可以有效避免传统油墨对环境的污染及对操作人员和周围居民的健康的威胁；另外还可以大大减少油墨因易燃易爆代来的安全隐患。但传统的水性油墨普遍存在干燥速度慢，光泽度低，易造成纸张收缩，印刷图案不耐水性，容易掉色等缺点。而醇溶性油墨，由于以醇类为主要溶剂，价格昂贵，且有毒害性，且醇溶性树脂一般选用醋酸乙烯酯作为单体，使得其最终得到的油墨树脂容易返粘且耐擦拭性差。为解决这些问题，本发明提供了一种环保型油墨树脂，可以解决上述问题，同时满足油墨应用的性能要求。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于凹版印刷的油墨树脂，该树脂具有优良的耐擦拭强度及抗返粘性。
本发明的目的之二是提供工艺简单，容易实施的用于凹版印刷的油墨树脂的制备方法。
本发明的用于凹版印刷的油墨树脂是由醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体和活性功能单体等为原料，在自由基引发剂作用下通过溶液聚合得到。由于苯乙烯类单体的引入，使得所制备的用于凹版印刷的油墨树脂能够具有良好的耐擦拭性及抗返粘性。
本发明的用于凹版印刷的油墨树脂是由醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体、活性功能单体等在醋酸乙酯溶剂中进行溶液聚合得到的聚合物，并最终分散在醇稀释剂中，其中油墨树脂由30～50wt％的醋酸乙酯，18～26wt％的丙烯酸酯聚合物，3～6wt％的苯乙烯类聚合物，18～25wt％的醋酸乙烯酯聚合物，2～4wt％的活性功能聚合物，0.2～0.6wt％的引发剂及6～10wt％的醇稀释剂组成。
所述的丙烯酸酯聚合物的反应单体选自丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯等单体中的一种以上。
所述的苯乙烯类聚合物成分的反应单体选自苯乙烯，甲基苯乙烯或它们的混合物。
所述的活性功能聚合物成分的反应单体选自丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酸，顺丁烯二酸，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯及甲基丙烯酸羟丙酯等中的一种以上。
所述的引发剂选自溶液聚合的自由基引发剂，一般为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰等。
所述的醇是乙醇，优选质量浓度为95％的乙醇。
本发明的用于凹版印刷的油墨树脂的制备方法是采用溶液聚合方法实现的，所采用的典型的溶液聚合体系的制备方法为：
先将溶剂醋酸乙酯总重量的75～85％加入到反应釜中，开动搅拌并升温至65～80℃，搅拌，匀速加入引发剂总重量的一半溶解在其余的醋酸乙酯溶剂中的引发剂溶液；搅拌10～60分钟后，在温度为75～78℃下开始匀速滴加醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体和活性功能单体及剩余的另一半引发剂的混合液，滴加时间3～5小时；滴加完毕后，保持温度为75～78℃继续搅拌2～4小时；然后开始降温，并加入醇稀释剂降温至室温得到用于凹版印刷的油墨树脂；
其中，醋酸乙烯酯单体占单体总重量的41.0～43.9％，丙烯酸酯单体占单体总重量的42.6～43.9％，苯乙烯类单体占单体总重量的7.32～9.84，活性功能单体占单体总重量的4.88～6.56％；引发剂为单体总用量的0.49～0.98％，醋酸乙酯在油墨树脂中的含量为30～50wt％，引发剂在油墨树脂中的含量为0.2～0.6wt％，醇稀释剂在油墨树脂中的含量为6～10wt％。
所述的搅拌速度为100～250转/分。
所述的溶液聚合体系自开始加入引发剂后的总反应时间为6～10小时，优选总反应时间为7～8小时。
所述的反应单体为分子中含有至少一个烯键的化合物，其中丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯等中的一种以上。活性功能单体选自丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酸，顺丁烯二酸，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯及甲基丙烯酸羟丙酯等中的一种以上。稀释剂为低挥发的醇类，如乙醇，优选质量浓度为95％的乙醇。
所述的引发剂选自溶液聚合的自由基引发剂，一般为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰等。
本发明聚合体系中增加粘度的单体的用量不同，所得到产品的粘度会得到调整。本发明的最大优点是引入了增加膜强度的功能单体苯乙烯类，该单体可以有效提高树脂的玻璃化温度及聚合物链段的硬度，减少粘性单体的比例，从而有效提高所制备的油墨树脂的抗返粘性及耐擦拭性，在凹版印刷油墨方面具有潜在的应用前景。
本发明的油墨树脂主要应用于凹版印刷油墨的连接料，该树脂与油墨其它组分的重量比例为连接料35％、溶剂30％及颜料35％，所得到的凹版印刷油墨经研磨后细度可达到8微米以下。
具体实施方式
实施例1
先将166.8克醋酸乙酯加入到反应釜中，开动搅拌并升温至70℃，搅拌速度为150转/分，匀速加入引发剂的溶液(1.225克过氧化苯甲酰溶于41.705克的醋酸乙酯)，搅拌十分钟，开始匀速滴加单体混合物(丙烯酸丁酯115.05克，醋酸乙烯酯108.01克，丙烯酸羟乙酯14.02克，丙烯酰胺2.96克，过氧化苯甲酰1.225克，苯乙烯22.5克)滴加时间4小时。注意，滴加过程中保持温度在75～78℃。滴加完毕后，继续搅拌3.5小时，控制温度在75～78℃。然后开启冷却水降温，并加入质量浓度为95％乙醇46g降温至室温即可出料。
实施例2
先将150.2克醋酸乙酯加入到反应釜中，开动搅拌并升温至75℃，搅拌速度为170转/分，匀速加入引发剂的溶液(1.25克偶氮二异丁氰溶于30.595g的醋酸乙酯)，搅拌十分钟，开始匀速滴加单体混合物(丙烯酸丁酯112.05克，醋酸乙烯酯110.01克，丙烯酸羟乙酯13.02克，甲基丙烯酸2.96克，偶氮二异丁氰，1.25克，苯乙烯20.5克)滴加时间4.5小时。注意，滴加过程中保持温度在75～78℃。滴加完毕后，继续搅拌3.0小时，控制温度在75～78℃。然后开启冷却水降温，并加入质量浓度为95％乙醇40g降温至室温即可出料。
实施例3
先将187克醋酸乙酯加入到反应釜中，开动搅拌并升温至65℃，搅拌速度为250转/分，匀速加入引发剂的溶液(1.05克偶氮二异丁氰溶于33.795g的醋酸乙酯)，搅拌30分钟，开始匀速滴加单体混合物(甲基丙烯酸丁酯112.05克，醋酸乙烯酯110.01克，丙烯酸羟乙酯13.02克，甲基丙烯酸2.96克，偶氮二异丁氰，1.05克，甲基苯乙烯20.5克)滴加时间4.5小时。注意，滴加过程中保持温度在75～78℃。滴加完毕后，继续搅拌4.0小时，控制温度在75～78℃。然后开启冷却水降温，并加入质量浓度为95％乙醇40g降温至室温即可出料。
实施例4
先将200.2克醋酸乙酯加入到反应釜中，开动搅拌并升温至80℃，搅拌速度为200转/分，匀速加入引发剂的溶液(1.20克偶氮二异丁氰溶于52.4g的醋酸乙酯)，搅拌50分钟，开始匀速滴加单体混合物(丙烯酸丁酯102.05克，甲基丙烯酸甲酯15.24克，醋酸乙烯酯115.01克，丙烯酸羟乙酯13.02克，丙烯酸1.2克，甲基丙烯酸1.4克，丙烯酰胺0.8克，偶氮二异丁氰1.20克，甲基苯乙烯10g，苯乙烯10.5克)滴加时间5.0小时。注意，滴加过程中保持温度在75～78℃。滴加完毕后，继续搅拌2.5小时，控制温度在75～78℃。然后开启冷却水降温，并加入质量浓度为95％的乙醇35g降温至室温即可出料。
实施例5
用本发明实施例1、2、3或4制备得到的油墨树脂35Kg生产凹版印刷油墨的工艺如下：将上述原料分别放入容器内，并在容器内均加入颜料钛白粉35Kg，醋酸乙酯3Kg，工业酒精27Kg；然后高速搅拌20分钟让物料充分混合分散均匀，再经砂磨机研磨，研磨时保持物料不高于40℃，研磨至细度为5微米以下即可。得到的4种凹版印刷油墨的主要技术指标如表1：
表1
  项目   技术指标
  储藏稳定性   大于2年
  抗返粘性   60℃加热不返黏
  抗摩擦性(干磨)   ＞80次
  细度(细度刮板计)   4～5微米
  粘度(察恩杯2号)   小于40秒
。

Claims (10)

1.一种用于凹版印刷的油墨树脂，其特征是：所述的油墨树脂由30～50wt％的醋酸乙酯，18～26wt％的丙烯酸酯聚合物，3～6wt％的苯乙烯类聚合物，18～25wt％的醋酸乙烯酯聚合物，2～4wt％的活性功能聚合物，0.2～0.6wt％的引发剂及6～10wt％的醇稀释剂组成；
所述的活性功能聚合物的反应单体选自丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酸，顺丁烯二酸，丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯及甲基丙烯酸羟丙酯中的一种以上。
2.根据权利要求1所述的油墨树脂，其特征是：所述的丙烯酸酯聚合物的反应单体选自丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的油墨树脂，其特征是：所述的苯乙烯类聚合物的反应单体是苯乙烯、甲基苯乙烯或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的油墨树脂，其特征是：所述的引发剂是过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰。
5.根据权利要求1所述的油墨树脂，其特征是：所述的醇是乙醇。
6.根据权利要求5所述的油墨树脂，其特征是：所述的乙醇的质量浓度为95％。
7一种根据权利要求1～6任一项所述的油墨树脂的制备方法，其采用溶液聚合体系的制备方法为：
先将溶剂醋酸乙酯总重量的75～85％加入到反应釜中，开动搅拌并升温至65～80℃，搅拌，匀速加入引发剂总重量的一半溶解在其余的醋酸乙酯溶剂中的引发剂溶液；搅拌10～60分钟后，在温度为75～78℃下开始匀速滴加醋酸乙烯酯单体、丙烯酸酯单体、苯乙烯类单体和活性功能单体及剩余的另一半引发剂的混合液，滴加时间3～5小时；滴加完毕后，保持温度为75～78℃继续搅拌2～4小时；然后开始降温，并加入醇稀释剂降温至室温得到用于凹版印刷的油墨树脂；
其中，醋酸乙烯酯单体占单体总重量的41.0～43.9％，丙烯酸酯单体占单体总重量的42.6～43.9％，苯乙烯类单体占单体总重量的7.32～9.84，活性功能单体占单体总重量的4.88～6.56％；引发剂为单体总用量的0.49～0.98％，醋酸乙酯在油墨树脂中的含量为30～50wt％，引发剂在油墨树脂中的含量为0.2～0.6wt％，醇稀释剂在油墨树脂中的含量为6～10wt％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的搅拌速度为100～250转/分。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的溶液聚合体系自开始加入引发剂后的总反应时间为6～10小时。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是：所述的溶液聚合体系自开始加入引发剂后的总反应时间为7～8小时。
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