CN102942821A - 一种纳米抗菌凹印水性油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂65～70%、去离子水15～20%、水性有机颜料5～10%、乙醇3～6%、抗菌剂1～2%、分散剂1～2%、慢干剂0～1%、水性流平剂0.5～1%、水性蜡乳液0.5～1%、有机胺0.5～1%、消泡剂0.5～1%。本发明还提供上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法。本发明克服现有技术中凹印水性油墨抗菌效果差、影响人们的身体健康及不绿色环保等问题，具有符合绿色循环经济的理念，有高效的抗菌性能，能有效切断了病菌的传播途径，保障人们的健康，有良好的市场前景等特点。

Description

一种纳米抗菌凹印水性油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于印刷用油墨领域，涉及一种纳米抗菌凹印水性油墨及其制备方法。

背景技术

近年来，许多国家已在包装印刷方面增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件，尤其是对食品包装印刷。随着人们环境保护意识的不断提高，绿色环保成为21世纪的发展主题，使用公害小、污染少的水性油墨已成为绿色包装发展的必然趋势。在我国，凹印印刷是一种常用的印刷方式，积极开发符合环保要求的凹印水性油墨具有着很大的市场前景，也顺应了时代的发展。凹印水性油墨，是一种低毒、无刺激味、不燃、节能环保的新型油墨，适合于食品、药品等卫生要求较高的领域印刷。普通的水性油墨并不具备有抗菌性能，为满足人们日益增长的健康需求，提供一种具有高效抗菌性能的凹印水性油墨，可以赋予使用抗菌水性油墨印刷出来的印品具有高效的抗菌性能，人们接触这些印品便免受到上面的病菌侵染，有效切断了病菌的传播途径，保障人们的健康。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纳米抗菌凹印水性油墨。该纳米抗菌凹印水性油墨符合绿色循环经济的理念，有高效的抗菌性能，能有效切断了病菌的传播途径，保障人们的健康，具有良好的市场前景。

本发明的另一目的在于提供上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂65～70%、去离子水15～20%、水性有机颜料5～10%、乙醇3～6%、抗菌剂1～2%、分散剂1～2%、慢干剂0～1%、水性流平剂0.5～1%、水性蜡乳液0.5～1%、有机胺0.5～1%、消泡剂0.5～1%。

所述抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO10～20%，纳米CaCO₃80～90%。

所述纳米ZnO粒径为20～30nm纳米，纳米CaCO₃为40～60nm。其中纳米ZnO作为抗菌功能成分，具有高效、广谱、持久的抗菌性能和良好抗紫外线性能，耐热性能突出（>600℃）。其抗菌机理：纳米ZnO在与细菌接触时，锌离子缓慢释放出来，由于锌离子具有很强的氧化还原性，并能与有机物的羧基、羟基等反应，破坏其结构，进入细胞后破坏电子传递系统的酶并与-SH基反应，达到杀菌目的。

优选纳米CaCO₃作为抗菌剂的载体，是一种纳米无机多孔矿物，纳米ZnO粒子附着在其中能起到缓释功能，使抗菌效果更持久。而且纳米ZnO 附载到纳米CaCO₃后能与水性溶树脂很好相溶，充分发挥纳米ZnO的高效抗菌性能，油墨也具有良好的印刷适性，另外，纳米CaCO₃还能增强油墨的耐磨性。

所述水溶性树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水溶性醇酸树脂等中的任一种或多种组合；水性有机颜料为联苯胺黄、透明黄、酞青兰、紫红F2R等水性有机颜料中的任一种；有机胺为N-十八烷基亚丙基二胺和N-环己烷基亚丙基二胺中任意一种，保持油墨的PH值在8.0～9.5，PH值过低会延缓水性油墨的氧化聚合和挥发坚固墨膜的形成作用，PH值过高会导致内湿外干而影响附着力；消泡剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、硅油中的任意一种，用于消除气泡。

所述水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液，优选上述慢干剂为丙二醇甲醚。

所述分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度55～65℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌30～50min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌20～30min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1～2h后通过三辊研磨机研磨成细度为20～30μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为8.0～9.5，通过三辊研磨机研磨分散使之达到10～20μm的细度，使之具有良好光泽和着色力。

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

上述步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO10～20%，纳米CaCO₃80～90%，用螺旋搅拌器在转速为50～80r/min下搅拌1～2h；

（2） 将转速增至200～500r/min搅拌10～12h，制得抗菌剂粉末。

所述步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明不仅能够满足各种型号的轮转凹印机的印刷需要，而且印品具有高效、持久、稳定、广谱的抗菌性能。

（2）本发明在200米/min左右的高速凹印机，使用本发明的纳米抗菌凹印水性油墨，印刷出来的产品色相稳定，与原稿的色差ΔE值小于或等于1，能满足食品、药品、烟酒和日用品等包装印刷的需求。

（3）本发明抗紫外性能突出，根据国标GB/T21510-2008《纳米无机材料抗菌性能检测方法》对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌这两种在生活中严重威胁人类健康的病菌的抗菌率达到99%以上，具有显著的抗菌性能，能为人类带来了更多的健康，有广阔的市场前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂65%、去离子水15%、水性有机颜料10%、乙醇6%、抗菌剂1%、分散剂1%、慢干剂0%、水性流平剂0.5%、水性蜡乳液0.5%、有机胺0.5%、消泡剂0.5%。本实施例中的总重量为10KG。

本实施例中的抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO，10%，纳米CaCO₃，90%。

纳米ZnO粒径为20nm纳米，纳米CaCO₃为40nm。

水溶性树脂为水性丙烯酸树脂；水性有机颜料为联苯胺黄；有机胺为N-十八烷基亚丙基二胺，保持油墨的PH值在8.0；消泡剂为磷酸三丁酯。

水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度55℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌30min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌20min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1～2h后通过三辊研磨机研磨成细度为20μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为8.0，通过三辊研磨机研磨分散使之达到10的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO，10%，纳米CaCO₃，90%，用螺旋搅拌器在转速为50r/min下搅拌1h；

（2） 将转速增至200r/min搅拌10h，制得抗菌剂粉末。

步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

实施例2

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂68%、去离子水15%、水性有机颜料5%、乙醇3%、抗菌剂2%、分散剂2%、慢干剂1%、水性流平剂1%、水性蜡乳液1%、有机胺1%、消泡剂1%。

本实施例中的总重量为1KG。

抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO，20%，纳米CaCO₃，80%。

纳米ZnO粒径为30nm纳米，纳米CaCO₃为60nm。

水溶性树脂为水性环氧树脂；水性有机颜料为透明黄；有机胺为N-环己烷基亚丙基二胺，保持油墨的PH值在9.5；消泡剂为磷酸二丁酯。

水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度65℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌50min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌30min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌2h后通过三辊研磨机研磨成细度为30μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为9.5，通过三辊研磨机研磨分散使之达到20μm的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO 20%，纳米CaCO₃ 90%，用螺旋搅拌器在转速为80r/min下搅拌2h；

（2） 将转速增至500r/min搅拌12h，制得抗菌剂粉末。

步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

实施例3

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂70%、去离子水18%、水性有机颜料5%、乙醇3%、抗菌剂1%、分散剂1%、慢干剂0%、水性流平剂0.5%、水性蜡乳液0.5%、有机胺0.5%、消泡剂0.5%。本实施例中的总重量为10KG。

抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO，15%，纳米CaCO₃，85%。

纳米ZnO粒径为25nm纳米，纳米CaCO₃为50nm。

水溶性树脂为水溶性醇酸树脂；水性有机颜料为酞青兰；有机胺为N-十八烷基亚丙基二胺，保持油墨的PH值在9.0；消泡剂为磷酸三丁酯。

水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度60℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌40min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌25min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1.5h后通过三辊研磨机研磨成细度为25μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为9.0，通过三辊研磨机研磨分散使之达到15μm的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO，15%，纳米CaCO₃，85%，用螺旋搅拌器在转速为65r/min下搅拌1.5h；

（2） 将转速增至350r/min搅拌11h，制得抗菌剂粉末。

步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

实施例4

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂65%、去离子水20%、水性有机颜料5%、乙醇4.5%、抗菌剂1%、分散剂1%、慢干剂0.5%、水性流平剂0.75%、水性蜡乳液0.75%、有机胺0.75%、消泡剂0.75%。

抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO，10%，纳米CaCO₃， 90%。

纳米ZnO粒径为20nm纳米，纳米CaCO₃为40nm。

水溶性树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水溶性醇酸树脂的组合物；水性有机颜料为紫红F2R；有机胺为N-环己烷基亚丙基二胺，保持油墨的PH值在9.5；消泡剂为硅油。

水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度55℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌50min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌30min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1～2h后通过三辊研磨机研磨成细度为30μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为9.0，通过三辊研磨机研磨分散使之达到20μm的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO10%，纳米CaCO₃90%，用螺旋搅拌器在转速为80r/min下搅拌1～2h；

（2） 将转速增至500r/min搅拌12h，制得抗菌剂粉末。

步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

实施例5

一种纳米抗菌凹印水性油墨，由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂66.5%、去离子水15%、水性有机颜料7.5%、乙醇4.5%、抗菌剂1.5%、分散剂1.5%、慢干剂0.5%、水性流平剂0.75%、水性蜡乳液0.75%、有机胺0.75%、消泡剂0.75%。

抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO20%，纳米CaCO₃80%。

纳米ZnO粒径为30nm纳米，纳米CaCO₃为60nm。

水溶性树脂为水性丙烯酸树脂和水性环氧树脂的组合物或水性丙烯酸树脂和水溶性醇酸树脂的组合物；水性有机颜料为紫红F2R；有机胺为N-十八烷基亚丙基二胺，保持油墨的PH值在8.0；消泡剂为硅油。

水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物，其中六聚偏磷酸钠能防止油墨在贮存和运输中聚结。

由上述纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度65℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌50min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌30min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1后通过三辊研磨机研磨成细度为20μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为8.0，通过三辊研磨机研磨分散使之达到10μm的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO20%，纳米CaCO₃80%，用螺旋搅拌器在转速为50r/min下搅拌1h；

（2） 将转速增至200r/min搅拌10h，制得抗菌剂粉末。

步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于由以下按重量百分比计的成分制备得到：水溶性树脂65～70%、去离子水15～20%、水性有机颜料5～10%、乙醇3～6%、抗菌剂1～2%、分散剂1～2%、慢干剂0～1%、水性流平剂0.5～1%、水性蜡乳液0.5～1%、有机胺0.5～1%、消泡剂0.5～1%。

2.权利要求1所述的纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于，所述抗菌剂包括如下的重量份组分：纳米ZnO10～20%，纳米CaCO₃80～90%。

3.权利要求2所述的纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于：所述纳米ZnO粒径为20～30nm纳米，纳米CaCO₃为40～60nm。

4.权利要求1所述的纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于：所述水溶性树脂为水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水溶性醇酸树脂等中的任一种或多种组合；水性有机颜料为联苯胺黄、透明黄、酞青兰、紫红F2R等水性有机颜料中的任一种；有机胺为N-十八烷基亚丙基二胺和N-环己烷基亚丙基二胺中任意一种，保持油墨的PH值在8.0～9.5；消泡剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、硅油中的任意一种。

5.权利要求1所述的纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于：所述水性流平剂为水性流平剂HP-855；水性蜡乳液为E-340 FM的水性蜡乳液。

6.权利要求1所述的纳米抗菌凹印水性油墨，其特征在于：所述分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。

7.根据权利要求1~6任一项所述的纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1） 抗菌剂粉末的制备；

（2） 将水溶性树脂和步骤（1）制得的抗菌剂粉末投入到反应釜中，保持温度55～65℃、1000r/min的转速；

（3） 在步骤（2）的条件下，依次加入去离子水、乙醇和分散剂进行混合搅拌；

（4） 步骤（3）的混合物搅拌30～50min后加入有机颜料并将搅拌速度调节为1500r/min，边搅拌边加入，搅拌20～30min后加入消泡剂；

（5） 将步骤（4）的混合物继续搅拌1～2h后通过三辊研磨机研磨成细度为20～30μm的备用色浆；

（6） 在备用色浆中依次加入去离子水、乙醇、水性蜡乳液、水性流平剂和慢干剂，在1500r/min的转速下搅拌均匀后，缓慢加入有机胺调节PH为8.0～9.5，通过三辊研磨机研磨分散使之达到10～20μm的细度；

（7） 将步骤（6）制备的混合物进行过滤包装，完成制备。

8.权利要求7所述的纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤（1）抗菌剂粉末的制备，包括以下步骤：

（1） 称取纳米ZnO10～20%，纳米CaCO₃80～90%，用螺旋搅拌器在转速为50～80r/min下搅拌1～2h；

（2） 将转速增至200～500r/min搅拌10～12h，制得抗菌剂粉末。

9.权利要求7所述的纳米抗菌凹印水性油墨的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的分散剂为六聚偏磷酸钠和聚丙烯酸钠以质量比1:1的混合物。