CN103205157B - 一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨及其制备方法 - Google Patents

一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其采用按重量份计的以下组分制备而成：改性聚乙烯树脂5－10份、丁酮10－40份、水溶性染料1－5份、导电助剂0.5－2份、增塑剂0.5－2.5份、乳化剂0.5－5份、水40－90份。本发明通过选择适合的连接料以及与之相配合的助剂，使得喷码油墨在喷印过程中在PE材料上的附着性能较好，并且体系性能稳定、印迹清晰；另外，本发明的喷码油墨配方中完全摒弃使用有机溶剂，大大降低了喷码油墨在制备和使用过程中，对人体和环境的危害性。

Description

一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，特别涉及一种以水为溶剂的喷码油墨，其应用在聚乙烯材料表面具备优良的附着力。
背景技术
随着人类社会日益关注食品、药品及化妆口等安全性问题，许多国家明确要求食品、药品以及化妆品等产品的标签或其它包装上必须喷印上生产日期、批号和保持期等信息，使得喷码油墨获得广泛的应用。据相关市场分析统计，国内外用于包装食品、药品以及化妆品等产品的薄膜类制品中，聚乙烯材料用量份额已经高达1/4，并且使用率逐年增加。但是，目前市场上所售的多数喷码油墨只适用于某些极性材料表面的喷印，在表面能很低、难于粘接的非极性材料聚乙烯表面很难获得满意的附着牢度。附着性能不理想，极易被擦掉。同时，绝大多数喷码油墨产品主要是使用苯类、卤代烃类酯类或酮类溶剂，会对人体和环境带来严重的污染，应用范围受到较大的限制。如申请号为200810054117.2的中国发明专利申请公开了一种以松香改性树脂和硝化棉为连接料的有机溶剂型喷码油墨及其制备方法，其配方为：松香改性树脂15－35，硝化棉3－15，颜料或染料2－10，丁酮20－50，异丙醇5－20，甲苯10－30。该油墨在聚乙和聚丙烯材料表面的附着力相当小，附着牢度很差，而且配方中使用的是有机溶剂，对身体健康和环境都有负面影响。申请号为03116083.2的中国发明专利申请公开了一种以丙烯酸树脂为连接料的喷码油墨配方，同样存在在PE材料表面的附着牢度很差的缺陷，而且油墨溶剂也全部为不环保的有机溶剂。
降低油墨的挥发性有机物的一条有效途径是将油墨水性化，但是，目前尚没有一款水基喷码油墨能在PE材料表面获得较好的附着力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨及其制备方法，该油墨在聚乙烯材料表面附着力优异并且对环境友好。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于按重量份计包括以下组分：
所述改性聚乙烯树脂为氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、马来酸酐接枝改性聚乙烯、丙烯酸接枝改性聚乙烯中的一种或两种以上混合。这些树脂为热塑性树脂，对聚乙烯材料具有较好的附着效果，不需要使用对人体和环境有害的苯类、烃类和卤代烃类溶剂溶解，但仍需要使用酯类或酮类溶剂。因此为了提高本发明产品的环保性能，本发明以水作为主体溶剂而制得水基喷码油墨。值得注意的是，水的使用量有一个限度，过多时会降低乳液的稳定性，给水基喷码油墨产品的性能带来极大的负面影响。
所述水溶性染料为直接黑38、还原黑BB、C.I.直接黑112、C.I.直接黑132、C.I.直接黑154、C.I.直接黑117、C.I.直接黑146、C.I.直接黑159、C.I.直接黑51、C.I.直接黑173、C.I.直接黑62、还原直接黑RB、还原直接黑SNA、直接黑168、直接黑FF、直接黑HEF、直接黑19、直接黑80、直接黑38中的一种或两种以上混合。这些水溶性金属染料在水中溶解度很大，避免了由于使用染料而带来的不稳定问题，有利于油墨的存储性能，并且在喷印时不易堵塞喷头；而且，它们着色性优良，较少用量时墨层的颜色就相当鲜艳。
所述导电助剂为盐酸二甲基胺、醋酸四甲基铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基六氟磷酸盐中的一种或两种以上混合。导电助剂主要作用是给体系提供足够多的电荷，使得油墨能在喷码机上正常使用，能够产生预定偏转的效果。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酯或磷酸甲苯二苯酯中的一种或两种以上混合。因为改性聚乙烯树脂的内聚力和较低，导致喷印在PE材料表面的墨层较易破裂，为了提高墨层的耐摩擦和抗刮伤等性能，需要加入合适的增塑剂以提高墨层的附着性能、耐摩擦和抗刮伤性能。这些增塑剂通过提高墨层的弹性从而增强墨层的耐摩擦性和抗刮伤性能，并在一定程度上间接地提高墨层对PE材料的附着效果。
所述乳化剂为Span-20、Span-40、Span-60、Span-80、Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-65、Tween-80、Tween-85、TX-4、TX-8、TX-10、TX-20、OP-6、OP-8、OP-9、OP-10、OP-15中的一种或两种以上混合。乳化剂的作用主要是提高改性聚乙烯树脂溶于丁酮后在水中的稳定性，同时改善油墨的可喷印性，降低油墨的自粘性，减少墨层表面的粘连。
优选地，本发明的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨按重量份计包括以下组分：
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将改性聚乙烯树脂溶于丁酮中；
（2）将乳化剂用部分水溶解，配制成乳化剂水溶液备用；
（3）将水溶性染料用部分水溶解，配制成水溶性染料溶液备用；
（4）将步骤（1）得到的树脂溶液滴入乳化剂水溶液中乳化；
（5）往步骤（4）的混合溶液中依次加入增塑剂、导电助剂以及水溶性染料溶液，搅拌即得产品。
优选地，步骤（4）乳化时间为4～10h，乳化时不断地进行搅拌。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过选择适合的连接料以及与之相配合的助剂，使得喷码油墨在喷印过程中在PE材料上的附着性能较好，并且体系性能稳定、印迹清晰。
2、本发明的喷码油墨配方中完全摒弃使用有机溶剂，大大降低了喷码油墨在制备和使用过程中，对人体和环境的危害性。
3、本发明的喷码油墨的粘度较低，配方中可以不添加消泡剂，减少成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例子对本发明作进一步详细介绍，以便清楚本发明所保护的技术方案。
实施例1
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取6重量份高氯化改性聚乙烯树脂，投入20份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用50份水溶解1份Tween-20，得溶液B。用19份水溶解2份水溶性染料还原直接黑RB，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入1份邻苯二甲酸二丁酯、1份盐酸二甲基胺以及溶液C，室温下充分搅拌即制得聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE材料表面，墨层附着力（附着力测定仪：GLS002附着力测定仪，英国Elcometer公司；单位：N/mm2,以下实施例也相同）的测试结果为0.12N/mm2。
实施例2
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨,其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取5份氯磺化聚乙烯树脂，投入25份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用50份水溶解0.5份Tween-60和1份Span-40，得溶液B。用15份水溶解1.5份水溶性染料直接黑168，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入1份邻苯二甲酸二丁酯、1份四丁基溴化铵以及溶液C，室温下充分搅拌即制得聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE表面，墨层附着力的测试结果为为0.23N/mm2。
实施例3
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨,其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取6份马来酸酐接枝改性的聚乙烯树脂，投入20份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用50份水溶解0.5份Tween-80、1份Span-60以及0.5份OP-10，得溶液B。用17份水溶解2份水溶性染料C.I.直接黑62，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入1.5份邻苯二甲酸二丁酯、1.5份四丁基溴化铵以及溶液C，室温下充分搅拌即制得聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE表面，墨层附着力的测试结果为为0.19N/mm2。
实施例4
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取2份马来酸酐接枝改性的聚乙烯树脂和3份丙烯酸接枝改性的聚乙烯树脂，投入24份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用50份水溶解0.5份TX-8、0.5份Span-80以及0.5份OP-6，得溶液B。用15份水溶解2份水溶性染料C.I.直接黑FF，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入1份邻苯二甲酸二乙酯、1份盐酸二甲基胺以及溶液C，室温下充分搅拌即制得乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE表面，墨层附着力的测试结果为为0.27N/mm2。
实施例5
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨,其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取5份氯磺化聚乙烯树脂，投入10份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用30份水溶解0.5份Tween-60，得溶液B。用10份水溶解1份水溶性染料直接黑168，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入2.5份邻苯二甲酸二丁酯、2份四丁基溴化铵以及溶液C，室温下充分搅拌即制得聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE表面，墨层附着力的测试结果为为0.19N/mm2。
实施例6
一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨,其原料配方按重量份计如下：
制备方法：
按上述原料配比，称取10份氯磺化聚乙烯树脂，投入40份丁酮中，室温下搅拌直至树脂完全溶解，得溶液A。同时用70份水溶解5份Span-40，得溶液B。用20份水溶解5份水溶性染料直接黑168，得到溶液C。在搅拌速度不低于1000RPM的搅拌条件下，缓慢地将溶液A滴入溶液B中进行乳化，连续强烈搅拌4～10h。最后依次加入0.5份邻苯二甲酸二丁酯、0.5份四丁基溴化铵以及溶液C，室温下充分搅拌即制得聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨。
将聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨喷印在PE表面，墨层附着力的测试结果为为0.21N/mm2。
部分市售进口水基喷码油墨在PE材料表面的附着力见以下表1。
表1部分市售进口水基喷码油墨在PE材料表面上的附着力
将实施例1至6的本发明的水基喷码油墨与现有市售进口水基喷码油墨相比可知，本发明的水基喷码油墨在PE材料表面的附着力大小是进口水基喷码油墨的几十倍，墨层几乎达到了发生附着破坏的程度，解决了当前水基喷码油墨环保型和附着性能的矛盾，远远优于市面上的进口喷码油墨。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于按重量份计包括以下组分：
所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酯或磷酸甲苯二苯酯中的一种或两种以上混合；所述改性聚乙烯树脂为氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、马来酸酐接枝改性聚乙烯、丙烯酸接枝改性聚乙烯中的一种或两种以上混合。
2.如权利要求1所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于：所述水溶性染料为直接黑38、还原黑BB、C.I.直接黑112、C.I.直接黑132、C.I.直接黑154、C.I.直接黑117、C.I.直接黑146、C.I.直接黑159、C.I.直接黑51、C.I.直接黑173、C.I.直接黑62、还原直接黑RB、还原直接黑SNA、直接黑168、直接黑FF、直接黑HEF、直接黑19、直接黑80中的一种或两种以上混合。
3.如权利要求1所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于：所述导电助剂为盐酸二甲基胺、醋酸四甲基铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基六氟磷酸盐中的一种或两种以上混合。
4.如权利要求1所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于：所述乳化剂为Span-20、Span-40、Span-60、Span-80、Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-65、Tween-80、Tween-85、TX-4、TX-8、TX-10、TX-20、OP-6、OP-8、OP-9、OP-10、OP-15中的一种或两种以上混合。
5.如权利要求1所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨，其特征在于按重量份计包括以下组分：
6.权利要求1至5任意一项所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将改性聚乙烯树脂溶于丁酮中；
(2)将乳化剂用部分水溶解，配制成乳化剂水溶液备用；
(3)将水溶性染料用部分水溶解，配制成水溶性染料溶液备用；
(4)将步骤(1)得到的树脂溶液滴入乳化剂水溶液中乳化；
(5)往步骤(4)的混合溶液中依次加入增塑剂、导电助剂以及水溶性染料溶液，搅拌即得产品；所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酯或磷酸甲苯二苯酯中的一种或两种以上混合。
7.如权利要求6所述的聚乙烯用高性能乳液型水基喷码油墨的制备方法，其特征在于：步骤(4)乳化时间为4～10h，乳化时不断地进行搅拌。
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