CN101284966B - 一种聚氨酯基水性油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯基水性油墨，按质量百分比由以下组分组成：水性聚氨酯乳液为50％～58％；水性色浆为38％～46％；润湿剂为1％～1.5％；表面活性剂为1％～2％；消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％。本发明还公开了该种聚氨酯基水性油墨的制备方法，首先按照上述的质量百分比称取水性聚氨酯乳液、水性色浆、润湿剂、表面活性剂、消泡剂，总质量为100％；然后将称取的全部组分混合搅拌1～1.5小时；最后经过120目的滤网过滤后即得。本发明的水性油墨能解决目前水性油墨抗水性不理想、光泽度差等性能缺点，其抗水性优良，同时具有良好的耐磨性；水性油墨光泽度好、附着力强，满足高档水性印刷的需求，工艺简单，制作方便。
Description
技术领域
本发明属于印刷材料技术领域，涉及一种聚氨酯基水性油墨，本发明还涉及该聚氨酯基水性油墨的制备方法。
背景技术
溶剂型油墨(也称油性油墨)是印刷工业中最大的污染源，溶剂型油墨是由连接料、填充料、助剂等物质组成，其连接料中含有40～50％左右的有机溶剂，长期接触会损害人体的皮肤；同时，被动吸入高含量有机溶剂的空气，会引起慢性中毒，对人体健康造成极大威胁。溶剂型油墨中有机溶剂挥发后会与空气中的一些气体发生化学反应，产生臭氧及烟雾，严重污染空气，破坏生态平衡。2006年世界油墨年产量突破1000万吨，溶剂型油墨约占30～40％，由此带来的有机溶剂的用量高达100万吨以上，对人类生存环境造成了严重威胁，引起了世界各国的普遍关注。正是在这种情况下，水性油墨应运而生。
水性油墨简称水墨，由水溶性或水分散性高分子树脂连结料、颜料、溶剂(水)和相关助剂组成。水性油墨与溶剂型油墨的主要区别在于，溶剂型油墨以有机溶剂为溶剂，而水性油墨以水(占总质量的45％～50％)为溶剂，水性油墨由于不含挥发性有机溶剂，大大减少了有机挥发物(VOC)的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境，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。
早在上个世纪60年代初，人们就开始了水性油墨的研究和应用，最初水性油墨主要使用糊精、虫蛟、酪素、木质酸钠等物质作为连接料，制备的水性油墨主要用于一些低档产品的印刷。到了上个世纪60年代末期，随着材料科学的发展，松香改性马来酸树脂成功的取代了酪素、虫蛟等材料，成为水性油墨的主要连结料，但是这些初级产品依然存在如光泽差、抗水性不佳、附着力差、易起泡、存放稳定性差等弊病，此为水性油墨的第一代产品。到了上个世纪70年代，出现了溶液型苯乙烯～丙烯酸共聚树脂为连接料的第二代水性油墨，该产品弥补了第一代水性油墨抗水性和存放稳定性差的弊病，但是在光泽和印刷适性方面与溶剂型油墨对比仍有差距。在第二代水性油墨的基础上，通过引进丙烯酸之类单体与苯乙烯聚合，又出现了一种具有核壳结构和网状结构的聚丙烯乳液树脂，该系列树脂大大改善了油墨的光泽和干燥性，促进了水性油墨的发展，使水性油墨不断拓宽其应用领域，此为水性油墨的第三代产品。
目前，水性油墨普遍采用马来松香脂、聚丙烯酸树脂及改性丙烯酸乳液等作为连结料，而松香、马来酸改性树脂在光泽度、抗水性和稳定性上存在较多问题；丙烯酸共聚物树脂在光泽度和印刷适性上与溶剂型油墨仍然有差距。现有的水性油墨已成功解决了大多数原先存在的难点，如难以使用、油墨的储存、基材的局限性以及电晕处理和表面张力等问题，但仍存在一些技术难点亟待解决：比如1)、干燥时间仍是水性油墨应用中最重要的问题，除非印刷机配有足够的干燥设备，否则印刷速度将受其约束，这也是影响水性油墨取代溶剂型油墨进程快慢的最重要的因素之一；2)、水性油墨的抗水性能有待进一步提高；3)、水性油墨在冷冻食品包装上的应用仍不具有溶剂型油墨的耐性，即其耐低温性能还需要进一步改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氨酯基水性油墨，解决了现有水性油墨存在的抗水性不理想、光泽度差及干燥时间控制难的问题。
本发明的另一目的是提供上述的聚氨酯基水性油墨的制备方法，克服现有制备方法设备复杂，工艺繁多，成本高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种聚氨酯基水性油墨，按质量百分比由以下组分组成：
水性聚氨酯乳液为50％～58％；水性色浆为38％～46％；润湿剂为1％～1.5％；表面活性剂为1％～2％；消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％。
本发明的特点还在于：
水性聚氨酯乳液选用固含量为39％±2％、PH值为8～9的半透明型乳液。
水性色浆选用固含量为30％±2％、PH值为8～9、布氏粘度为120～600cps的色浆。
润湿剂选用氟碳改性聚醚或氟碳改性聚丙烯酸酯。
表面活性剂选用阴离子氟碳或阴离子有机氟。
消泡剂选用改性聚硅氧烷或改性硅硐。
本发明所采用的另一技术方案是，上述聚氨酯基水性油墨的制备方法，该方法按照以下步骤实施：
首先按照质量百分比称取各组分：水性聚氨酯乳液为50％～58％，水性色浆为38％～46％，润湿剂为1％～1.5％，表面活性剂为1％～2％，消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％；然后将称取的全部组分混合搅拌1～1.5小时；最后经过120目的滤网过滤后即得。
本发明的有益效果是，提高了水性油墨的抗水性，容易控制干燥时间，具有无污染、不可燃、无毒性、无异味等特点，本发明的水性油墨还具有配比合理、制备简单、生产成本低的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于水性油墨稳定性、抗水性、干燥机理等理论基础的研究，选用聚氨酯乳液作为连结料，利用其成膜性好、有机挥发物含量低，以及极好的耐磨性、耐擦伤性、耐溶剂性、粘接性能以及良好的低温性能、高光泽、保光性和广泛的可调性等性能优势，替代传统的树脂粘结料，通过添加适量助剂、优化混合配方及其工艺，得到综合性能优异、环境适应性强的环保型水性油墨。
本发明的水性油墨按质量百分比由以下组分组成：
水性聚氨酯乳液为50％～58％；水性色浆为38％～46％；润湿剂为1％～1.5％；表面活性剂为1％～2％；消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％。
水性聚氨酯乳液选用固含量为39％±2％、PH值为8～9的半透明型乳液。
水性色浆选用固含量为30％±2％、PH值为8～9、布氏粘度为120～600cps的色浆，如酞青蓝色浆或钛白色浆以及其他色彩的水性色浆。
润湿剂选用氟碳改性聚合物，如氟碳改性聚醚或氟碳改性聚丙烯酸酯聚合物。
表面活性剂选用水溶性阴离子型表面活性剂，如阴离子氟碳或阴离子有机氟。
消泡剂选用改性硅类，如改性聚硅氧烷或改性硅硐。
本发明的水性油墨的制备方法是，
首先按照质量百分比称取水性聚氨酯乳液为50％～58％，水性色浆为38％～46％，润湿剂为1％～1.5％，表面活性剂为1％～2％，消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％；然后将称取的全部组分混合搅拌1～1.5小时；最后经过120目的滤网过滤后即得。
实施例1
分别按照表1所示的各组分的含量百分比，制备四组蓝色的聚氨酯基水性油墨，并对所制备水性油墨的主要性能指标进行测试，结果见表3。
表1四组水性蓝色聚氨酯基油墨的混合质量配比表
| 组别 | 水性聚氨酯乳液 | 酞青蓝色浆 | 润湿剂 | 表面活性剂 | 消泡剂 | 搅拌时间 |
| 蓝1 | 56.5％ | 39％ | 氟碳改性聚醚1.2％ | 阴离子有机氟1.5％ | 改性聚硅氧烷1.8％ | 1小时 |
| 蓝2 | 50％ | 46％ | 氟碳改性聚醚1.5％ | 阴离子氟碳1％ | 性硅硐1.5％ | 1.2小时 |
| 蓝3 | 52.5％ | 42％ | 氟碳改性聚丙烯酸酯1.5％ | 阴离子氟碳2％ | 性硅硐2％ | 1.25小时 |
| 蓝4 | 58％ | 38％ | 氟碳改性聚丙烯酸酯1％ | 阴离子有机氟1％ | 改性聚硅氧烷2％ | 1.5小时 |
实施例2
分别按照表2所示的各组分的含量百分比，制备四组白色的聚氨酯基水性油墨，并对所制备水性油墨的主要性能指标进行测试，结果见表3。
表2四组水性白色聚氨酯基水性油墨的混合质量配比表
| 组别 | 水性聚氨酯乳液 | 钛白色浆 | 润湿剂 | 表面活性剂 | 消泡剂 | 搅拌时间 |
| 白5 | 54％ | 42％ | 氟碳改性聚内烯酸酯1.5％ | 阴离子氟碳1％ | 改性硅硐1.5％ | 1小时 |
| 白6 | 50％ | 46％ | 氟碳改性聚醚1％ | 阴离子氟碳1.5％ | 改性硅硐1.5％ | 1.2小时 |
| 白7 | 51％ | 44％ | 氟碳改性聚内烯酸酯1.3％ | 阴离子有机氟2％ | 改性聚硅氧烷1.7％ | 1.25小时 |
| 白8 | 58％ | 38％ | 氟碳改性聚醚1％ | 阴离子有机氟1％ | 改性聚硅氧烷2％ | 1.5小时 |
表3上述8组聚氨酯基水性油墨制品的主要性能指标表
| 性能指标 | 抗水性 | 细度 | 光泽度 | PH值 |
| 蓝1 | 5级 | 20.0μm | 67 | 8～9 |
| 蓝2 | 5级 | 20.2μm | 66.5 | 8～9 |
| 蓝3 | 5级 | 20.1μm | 68 | 8～9 |
| 蓝4 | 5级 | 20.2μm | 67 | 8～9 |
| 白5 | 5级 | 25.1μm | 62 | 8～9 |
| 白6 | 5级 | 25.0μm | 62.5 | 8～9 |
| 白7 | 5级 | 25.2μm | 63 | 8～9 |
| 白8 | 5级 | 25.1μm | 62 | 8～9 |
由表3的8组聚氨酯基水性油墨的性能指标测试结果可以看出，试验所制备的水性油墨抗水性强，颜料分散均匀，光泽度好，干燥速度快，满足现代水性印刷的要求，为高档水性油墨。
本发明使用水性聚氨酯乳液作为水性油墨的连接料，能解决目前水性油墨抗水性不理想、光泽度差、难干燥等性能缺点。所制备的水性油墨同时具有良好的抗水性、耐磨性；水性油墨光泽度好、附着力强，满足高档水性印刷的需求。
Claims (2)
1.一种聚氨酯基水性油墨，其特征在于：按质量百分比由以下组分组成：
水性聚氨酯乳液为50％～58％；水性色浆为38％～46％；润湿剂为1％～1.5％；表面活性剂为1％～2％；消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％；
所述水性聚氨酯乳液选用固含量为39％±2％、PH值为8～9的半透明型乳液；水性色浆选用固含量为30％±2％、PH值为8～9、布氏粘度为120～600cps的色浆；
所述润湿剂选用氟碳改性聚醚或氟碳改性聚丙烯酸酯；
所述表面活性剂选用阴离子氟碳或阴离子有机氟；
所述消泡剂选用改性聚硅氧烷或改性硅硐。
2.一种权利要求1所述的聚氨酯基水性油墨的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤实施：
首先，按照质量百分比称取各组分：水性聚氨酯乳液为50％～58％，水性色浆为38％～46％，润湿剂为1％～1.5％，表面活性剂为1％～2％，消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％；
然后，将称取的全部组分混合搅拌1～1.5小时；
最后，经过120目的滤网过滤后即得。
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