CN103725085A

CN103725085A - 一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨及其制备方法及应用

Info

Publication number: CN103725085A
Application number: CN201310738318.5A
Authority: CN
Inventors: 王小妹; 叶智元; 万彬; 朱贻顺; 伍雪芬
Original assignee: National Sun Yat Sen University
Current assignee: Haiyan Huada Ink Co., Ltd.
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: CN103725085B

Abstract

本发明公开了一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，由如下原料制成：精亚油、脂肪酸甲酯、松香改性酚醛树脂、二聚酸型聚酰胺树脂、改性醇酸树脂、铝凝胶剂、颜料、填料、蜡粉。该油墨的制备方法为：1）称取精亚油、松香改性酚醛树脂、二聚酸型聚酰胺树脂、改性醇酸树脂和脂肪酸甲酯，升温至树脂溶解，再升温，保温，即得树脂连接料；2）加入颜料、填料、铝凝胶，分散均匀，研磨，加入蜡粉，分散均匀即可。本发明以废弃植物油脚为原料，制备脂肪酸甲酯，化废为宝，且其作为溶剂，解决了植物油基油墨的一些问题；同时以废弃植物油脚为原料合成醇酸树脂，通过配方调整，控制油墨的干燥速度，且本发明的油墨既可用于纸张印刷，又可用于胶片印刷。

Description

一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨及其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨及其制备方法及应用。

背景技术

随着石油资源日益减少，以及全球环境问题的不断恶化，传统矿物油体系胶印油墨由于有较高的VOC排放以及存在印刷适应性方面的诸多问题，正日益受到冲击。而纯植物油油墨因其出色的环保性能和较好的印刷适应性，成为了传统油墨的理想替代品。然而到目前为止，世界主流油墨生产商中，掌握纯植油油墨生产技术的除日本的CIC和TOYO、美国的Sunchemical等几个大型油墨生产商外，其余大多数企业生产的大豆油油墨实际只含少量大豆油作稀释剂，大部分溶剂仍为矿物油。

目前，国内油墨生产商提供的绝大多数大豆油油墨只适应在某些特定的纸张上印刷，对于吸收性较差的纸张，存在干燥不良、易黏背、易蹭脏等问题。这主要是因为大豆油墨属半干性植物油，分子中双键含量较少，氧化干燥速度慢，而且其相对分子质量和分子体积较矿物油大，在纸张上渗透速度较小，导致油墨干燥不良。虽然添加干性油或干燥剂可加快油墨干燥速度，但容易造成油墨流变性不易控制、印刷转移性不良，堵版及干燥等问题。

醇酸树脂一般指植物油改性的聚酯树脂，它的基本原料为二元羧酸、多元醇和植物油。由于其对颜料润湿性好、用途广泛、价格低廉，同时还可用多种方法进行改性而获得所要求的特殊性能，因此在油墨、涂料工业中占有很重要的地位。但是醇酸树脂要耗用大量植物油，其中食用油如豆油、亚麻仁油占很大比例，给油料市场造成很大压力。

植物油脚是从毛油加工成精油过程中产生的脚料，约占精油质量分数的20％，在精炼加工过程中，年产生植物油脚近300万t。近年来，油脂加工行业得到了快速发展，油脚的利用相对不足，一般经过简单处理用于生产低档肥皂，因此，油脚的化废为宝刻不容缓。目前，一些采用植物油脚经酸化、酯化、酯交换的方法来制取生物柴油的研究已有报道，而专利ZL1052246也公开了一种以植物油残渣的脂肪酸为原料的醇酸树脂及其相关涂料，对于半干性油残渣制得的混合脂肪酸，该专利是通过配入定量的高碘值不饱和脂肪酸来制备自干型涂料的。目前，解决脂肪酸来源复杂造成的干燥性不稳定的问题，仍是推广废弃植物油脚制备脂肪酸的应用的一个难点。

随着社会的发展，人们对印刷品的要求越来越高。传统的印刷品不具备立体感，虽然后来采用孔版丝印的方式获得了具有立体感的印刷品，但是通过平版胶印却至今未能达到该目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨及其制备方法及应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其是由如下重量百分比的原料制备而成：5.0～6.5％的精亚油、25～40％的脂肪酸甲酯、18～35％的松香改性酚醛树脂、1～5％的二聚酸型聚酰胺树脂、10～18％的改性醇酸树脂、0～2％的铝凝胶剂、12～30％的颜料、0～8％的填料、0～3％的蜡粉。

所述松香改性酚醛树脂为对叔丁基苯酚松香改性树脂、松香改性t-辛基苯酚酚醛树脂、松香改性壬基苯酚酚醛树脂中的至少一种。

所述脂肪酸甲酯是由混合脂肪酸经甲醇酯化制备而成。

所述改性醇酸树脂由如下原料制备而成：45～60％的混合脂肪酸、25.5～34.2％的多元酸、12.4～20.8％的多元醇、0.01～0.05％的催化剂。

所述混合脂肪酸是由废弃植物油脚经酸化、水解、水洗、精馏除杂制备而成。

所述多元酸为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、癸二酸中的至少一种。

所述多元醇为乙二醇、二乙二醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。

所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、二乙二醇的混合物。

用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨的制备方法，包括以下步骤：

1)称取精亚油、松香改性酚醛树脂、二聚酸型聚酰胺树脂、改性醇酸树脂和脂肪酸甲酯，升温，待树脂溶解后，再升温至230～235℃，保温0.5～1小时，即得树脂连接料；

2)将颜料、填料、铝凝胶加入树脂连接料中搅拌分散，采用三辊机将分散均匀的物料研磨至细度小于10μm，最后加入蜡粉分散均匀后，即得产品。

所述的用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨在纸张印刷或塑胶片印刷中的应用。

本发明的有益效果是：本发明以废弃植物油脚为原料，制备脂肪酸甲酯，化废为宝，将其作为溶剂，解决了植物油基油墨的一些问题；同时以废弃植物油脚为原料，合成醇酸树脂，通过配方调整，控制油墨的干燥速度，且本发明的油墨既可用于纸张印刷，又可用于塑胶片印刷。

具体来说：

本发明将废弃植物油脚制备的脂肪酸用甲醇酯化，制得脂肪酸甲酯，并将脂肪酸甲酯代替传统矿物油用作胶印油墨的溶剂。植物油绿色环保，废弃植物油脚的回收利用更是化废为宝，实现了VOC的零排放。另外，脂肪酸甲酯的运动粘度与煤油接近，其油墨在纸张上的渗透速度及干燥速度比植物油做溶剂制备的油墨快，解决了植物油基油墨干燥不良、易黏背、易蹭脏等问题。

本发明通过控制醇酸树脂的油度、改变多元醇的官能度和顺丁烯二酸酐的用量来调节树脂的干燥速度，从而解决由于废弃植物油脚来源复杂所造成的干燥速度不稳定的问题。

本发明通过添加聚酰胺树脂，不仅使印刷的图文具有立体感，而且提高了油墨对聚烯烃等基材的附着牢度，而二聚酸的引入又提高了聚酰胺树脂的柔韧性和对极性材料的粘结强度，使得制备的胶印油墨既可用于纸张印刷，又可用于胶片印刷。

具体实施方式

所述脂肪酸甲酯是由混合脂肪酸经甲醇酯化制备而成。

所述改性醇酸树脂由如下质量百分比的原料制备而成：45～60％的混合脂肪酸、25.5～34.2％的多元酸、12.4～20.8％的多元醇、0.01～0.05％的催化剂。

优选的，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、二乙二醇的混合物。

所述的脂肪酸甲酯、改性醇酸树脂、混合脂肪酸的具体制备方法在下面文中有详细叙述。

2)将颜料、填料、铝凝胶剂加入树脂连接料中搅拌分散，采用三辊机将分散均匀的物料研磨至细度为1～10μm，最后加入蜡粉分散均匀后，即得产品。

所述的颜料为洋红、立索尔大红、酞菁蓝、联苯胺黄、永固黄、炭黑、钛白粉中的至少一种。

所述的填料为碳酸钙、苛化钙、硫酸钡、滑石粉中的至少一种。

所述铝凝胶剂为(乙酰乙酸乙酯)二异丙氧化铝、氧代-2-乙基己酸根合铝的均聚物、异辛酸铝、环烷酸铝中的至少一种。

所述蜡粉为聚乙烯蜡粉、聚四氟乙烯蜡粉、聚酰胺蜡粉中的至少一种。

所述用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨既可用于纸张印刷，又可用于塑胶片印刷。

1.混合脂肪酸的制备

将废弃植物油脚与20～30％wt硫酸(硫酸的加入量为废弃植物油脚质量的20～25％)混合进行酸化，然后按照植物油脚和水的体积比为2～4：1进行混合，在2.0～3.5MPa压力下进行水解；将水解得到的粗脂肪酸注入水洗塔，去除水和杂质，然后经过多级精馏得到混合脂肪酸；

2.脂肪酸甲酯的制备

按质量百分比称取上述制备的混合脂肪酸70～83％、甲醇15～28％，酸性催化剂1～3％；将甲醇和酸性催化剂置于反应釜内，升温至110～130℃，然后加入上述精制脂肪酸并升温至215～225℃，保温反应至酸值在1～2mgKOH/g，降温至50℃以下出料，即得脂肪酸甲酯。

所述的酸性催化剂为磷酸、对甲苯磺酸、硫酸、苯甲酸、三氟乙酸、多聚磷酸、BF3、AlCl₃、FeCl₃、SnCl₄、Si0₂负载Zr(S0₄)₂固体酸催化剂中的至少一种。

优选的，所述的酸性催化剂为98％wt的浓硫酸。

3.改性醇酸树脂的制备

将45～60％wt的脂肪酸、25.5～34.2％wt的多元酸、12.4～20.8％wt的多元醇和0.01～0.05％wt的催化剂全部投入反应器中，不断搅拌并升温至240～260℃，回流、酯化、脱水至酸价在8～10mgKOH/g时降温至室温，即可得到改性醇酸树脂。

所述的催化剂为Al₂O₃、LiOH、Pb₃O₄、Cr₂O₃中的至少一种，优选的，为LiOH、Pb₃O₄中的至少一种，更进一步优选的，为LiOH。

按照上述工艺以及如下表1中所示的配方，制备得到了实施例中所用的改性醇酸树脂1、改性醇酸树脂2、改性醇酸树脂3、改性醇酸树脂4。

表1改性醇酸树脂的组成

a：改性醇酸树脂1、改性醇酸树脂2、改性醇酸树脂3、改性醇酸树脂4所用混合脂肪酸分别采用桐油油脚、大豆油脚、大豆油脚和亚麻油脚经酸化、水解、水洗和精馏除杂制备而成。

下面结合具体实施例对本发明的立体胶印油墨的配方做进一步的说明：

实施例1：

立体胶印油墨，其配方组成如下表：

表2：立体胶印油墨的配方组成

实施例2：

立体胶印油墨，其配方组成如下表：

表3：立体胶印油墨的配方组成

实施例3：

立体胶印油墨，其配方组成如下表：

表4：立体胶印油墨的配方组成

实施例4：

立体胶印油墨，其配方组成如下表：

表5：立体胶印油墨的配方组成

本发明的立体胶印油墨的制备方法，包括以下步骤：

2)将颜料、填料、铝凝胶加入树脂连接料中搅拌分散，采用研磨机将分散均匀的物料研磨至细度为1～10μm，最后加入蜡粉分散均匀后，即得产品。

以下为相应的测试结果：

表6胶印油墨的测试结果

从表6可以看出，本发明实施例所制备的立体胶印油墨的流动性能优于植物油基胶印油墨，且固着速度更快，与传统矿物油基胶印油墨接近，着色力和粘性等性能均达到胶印油墨的技术指标，且对纸张及塑胶片均有良好的附着牢度。此外，实施例所制备的胶印油墨印刷的图文呈微微凸起，具有立体感。

Claims

1.一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：其是由如下重量百分比的原料制备而成：5.0~6.5%的精亚油、25~40%的脂肪酸甲酯、18~35%的松香改性酚醛树脂、1~5%的二聚酸型聚酰胺树脂、10~18%的改性醇酸树脂、0~2%的铝凝胶剂、12~30%的颜料、0~8%的填料、0~3%的蜡粉。

2.根据权利要求1所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述松香改性酚醛树脂为对叔丁基苯酚松香改性树脂、松香改性t-辛基苯酚酚醛树脂、松香改性壬基苯酚酚醛树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述脂肪酸甲酯是由混合脂肪酸经甲醇酯化制备而成。

4.根据权利要求1所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述改性醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备而成：45~60%的混合脂肪酸、25.5~34.2%的多元酸、12.4~20.8%的多元醇、0.01~0.05%的催化剂。

5.根据权利要求3或4所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述混合脂肪酸是由废弃植物油脚经酸化、水解、水洗、精馏除杂制备而成。

6.根据权利要求4所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述多元酸为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、癸二酸中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述多元醇为乙二醇、二乙二醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨，其特征在于：所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、二乙二醇的混合物。

9.权利要求1所述的用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）称取精亚油、松香改性酚醛树脂、二聚酸型聚酰胺树脂、改性醇酸树脂和脂肪酸甲酯，升温，待树脂溶解后，再升温至230~235℃，保温0.5~1小时，即得树脂连接料；

2）将颜料、填料、铝凝胶剂加入树脂连接料中搅拌分散，采用三辊机将分散均匀的物料研磨至细度小于10μm，最后加入蜡粉分散均匀后，即得产品。

10. 权利要求1所述的用废弃植物油脚制备的立体胶印油墨在纸张印刷或塑胶片印刷中的应用。