CN103950311A - 一种免酒精润版液中的醇替代物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种平版印刷机用润版液的组分，尤其是指一种用于免酒精润版液的醇替代物A。该醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：自合成含氟双子表面活性剂5-15％，聚乙二醇20-30％，N-乙基吡咯烷酮(NEP)20-30％，余量为水；其中自合成含氟双子表面活性剂化学式如下：
Description
技术领域
本发明涉及一种平版印刷机用润版液的组分，尤其是指一种用于免酒精润版液的醇替代物。
背景技术
现在国家正推行绿色印刷政策，其中一项是无醇润版，而目前实现无醇润版的最大问题是必须要有好的产品能做到酒精润版一样的效果。现在有很多无醇润版液技术还是不能实现该效果，如申请号为200910036695.8的中国专利公开的一种无酒精润版液浓缩物，该专利是利用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基葡萄糖苷、磺酰化氨基葡萄糖这三种表面活性剂作为醇的替代物，并且总添加量在8-32％，增加添加量是可以降低润版液表面张力，但也会引起油墨的过度乳化，容易产生堆墨现象，水墨平衡不易控制。另外，专利申请号为200910136080.2的中国专利公开了一种润版液及其制备方法，是添加0.1-10％润湿剂FY-3102(品牌氟缘硅)作为醇的替代物，此技术中由于润湿剂泡沫较多，所以需要添加消泡剂，同样，FY-3102为聚醚改性聚有机硅氧烷，是两亲大分子，添加量稍大，与油墨也会产生过度乳化；添加量少，润湿性能差。因此，需要找到一种添加量极少，表面活性高，与油墨不会过度乳化的醇替代物加入到润版液中实现无醇润版。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供一种能有效取代酒精润版中醇功能的替代物。
本发明为解决技术问题采用的技术方案为：
一种免酒精润版液中的醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：
其中自合成含氟双子表面活性剂的化学式如下：
其中m为6-8中的任意整数。
优选的，上述聚乙二醇分子量为2000-20000，进一步优选的，上述聚乙二醇分子量为4000-10000，进一步优选的，上述聚乙二醇分子量为4000-8000，更进一步优选的，上述聚乙二醇分子量为4000。
本发明还提供一种制备上述醇替代物A的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取上述原料，先将水加入反应釜中，升温到70℃，再添加聚乙二醇，搅拌溶解后降温到40℃以下；
(2)添加N-乙基吡咯烷酮(NEP)，待完全溶解；
(3)添加自合成含氟双子表面活性剂，搅拌1小时，即制成醇替代物A。
本发明还提供一种包含上述醇替代物A的免酒精润版液。
优选的，按重量百分率计，上述免酒精润版液中包含0.5-3％的所述醇替代物A，按该比例配成浓缩液后，再按4％配成工作润版液直接用在平版印刷机上，无需再添加酒精或异丙醇即可正常印刷。
本发明还提供一种用于制备免酒精润版液的含氟双子表面活性剂，其化学式如下：
其中m为6-8中的任意整数。
在现有的表面活性剂中，发现双子表面活性剂具有如下性质：(1)易吸附在气/液表面，有效地降低水的表面张力；(2)易聚集生成胶团，有更低的临界胶束浓度；(3)具有很低的Kraff点；(4)与普通表面活性剂复配能产生更大的协同效应；(5)具有良好的钙皂分散性能；(6)优良的润湿性能。
由于含氟表面活性剂的特殊结构，使其表现出其他表面活性剂所没有的一些特性，常被概括为“三高”、“两憎”，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性；它的含氟烃基既憎水又憎油，所以添加量更少，且在非图文区域水膜迅速均匀铺开，在油墨中影响更小，能快速达到水墨平衡。由于双子表面活性剂具有更低的临界胶束，对水溶液有增粘作用，所带来的好处就像醇类物质能对润版液有增粘作用一样，使水的传递更顺畅。
本发明人根据上述性质，按下述步骤合成一种含氟双子表面活性剂：
第一步：在三颈瓶中加入0.30mol全氟辛酸，于50℃下搅拌滴加0.35mol SOCl2；反应结束后减压蒸除过量的SOCl2；加入1g碘,搅拌下滴加0.34mol液溴,于85～90℃反应1h得产物1；
第二步：(接上步)接着滴加30mL无水甲醇,继续搅拌回流1h；冷却至室温后加入100mLH2O和2.5g Na2S2O3，静置分层；有机层经水洗、干燥后减压蒸馏得到产物2(α-溴基全氟辛酸甲酯)；
第三步：将1.8g质量分数60％的NaH和20mlDMF在N2气保护下加入三颈瓶中，边搅拌边滴加对应比例为2.2g/20mL的对苯二酚/DMF溶液；在60℃下滴加50mmol的α-溴基全氟辛酸甲酯,反应6h；用环己烷萃取、水洗、减压浓缩后得粗产物3；
第四步：在500ml的反应瓶中，加150mL无水四氢呋喃(THF)作溶剂，用氮气排尽空气，开启搅拌，冰盐浴冷到-5℃，迅速称取1.5克四氢铝锂，分多次加入，控温在0℃；把1克产物3溶解于60ml无水四氢呋喃中，控温滴入，反应1h,最后用乙醇淬灭，降温到室温，减压蒸馏得产物4；
第五步：将1.0克产物4和0.1克的氢氧化钾置于250毫升的高压釜内，封好釜盖，用氮气清扫釜内和管线中的空气；将7.0克的环氧乙烷置于加料罐中，用冰冷却，充氮，表压为5公斤左右；启动搅拌并升温；当温度升至120℃时，缓慢滴加环氧乙烷，环氧乙烷滴加完毕后，温度保持在120-130℃，继续反应1.5小时；冷却至100℃以下，取出反应产物为产物5，即得含氟双子表面活性剂。
免酒精润版液是在任意现有的普通酒精润版液浓缩液中添加0.5-3wt.％的醇替代物A用于替代醇，使用中无须添加酒精或异丙醇。例如在一个实施例中免酒精润版液可为如下配方：
本发明醇替代物A应用于免酒精润版液中相对于现有技术的有益效果为：1、本发明醇替代物A能更有效降低表面张力，润湿性好，润版速度快；2、在现有设备使用中传水性能良好，达到酒精润版液相当的传水性能；3、与油墨相容性好，迅速达到水墨平衡，因为含氟双子表面活性剂添加量极少，不会产生过度乳化现象。通过醇替代物A添加于现有的普通润版液中生产的免酒精润版液，用于平版印刷时，能免除酒精或异丙醇的添加，降低成本，提高质量，更安全，更环保，能助力于绿色印刷。
具体实施方式
实施例1
一种免酒精润版液中的醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：
按比例称取上述原料，先把水加入反应釜中，升温到70℃，再添加聚乙二醇-2000，搅拌溶解后降温到40℃以下，添加N-乙基吡咯烷酮(NEP)，完全溶解后再添加自合成含氟双子表面活性剂，搅拌1小时，即制成醇替代物A。
实施例2
一种免酒精润版液中的醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：
按比例称取上述原料，先把水加入反应釜中，升温到70℃,再添加聚乙二醇-4000，搅拌溶解后降温到40℃以下，添加N-乙基吡咯烷酮(NEP)，完全溶解后再添加自合成含氟双子表面活性剂，搅拌1小时，即制成醇替代物A。
实施例3：
一种免酒精润版液中的醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：
按比例称取上述原料，先把水加入反应釜中，升温到70℃,再添加聚乙二醇-20000，搅拌溶解后降温到40℃以下，添加N-乙基吡咯烷酮(NEP)，完全溶解后再添加自合成含氟双子表面活性剂，搅拌1小时，即制成醇替代物A。
实施例4
以下通过实验对比现有技术中的无酒精润版液与本发明的免酒精润版液，进一步说明本发明的优势。如申请号为200910036695.8的中国专利中公开的一种无酒精润版液浓缩物的工作液用最大气泡法测量动态张力，25℃时，100ms时表面张力仅为67×10-3N/m,虽然静态表面张力是在35×10-3N/m；含12％异丙醇的润版液的工作液同样条件测量结果为：100ms为39.5×10-3N/m,静态表面张力是在35.5×10-3N/m；应用本发明实施例2生产的醇替代物A，按1％添加量来配制的免酒精润版液的工作液同样条件测量结果为：100ms为38.0×10-3N/m,静态表面张力是在34.5×10-3N/m；因为高速印刷时到版水辊与印版接触时间非常短，必需在非常短的时间降低表面张力才能有效润湿印版，从数据看应用醇替代物A能达到酒精润版液一样的润湿速度。
在实际应用中，同一台四色印刷机器，同等条件下，测量方法及比较项目为：第一项：先是各色水辊到版，看版面水膜厚薄(判断同等条件的传水性能)，然后各色水辊离版；接着各色墨辊到版30s,然后各色墨辊离版，最后各色水辊再到版，看多少秒能把版上无图文部位的墨清干净；第二项：清干净后墨辊又到版，看各色印版是否脏版；第三项：最后以8000张/小时过纸速度印3000张，看印刷过程中水位及印刷品质是否稳定(注：每换不同润版液，都洗车、重新上墨)。对比结果如下：
通过上表可知，本发明的含醇替代物A的免酒精润版液传水性能良好，与油墨相容性好，清洁力比酒精的好；而且水墨平衡稳定性高，是一种更安全，更环保的免酒精润版液。
Claims (9)
1.一种免酒精润版液中的醇替代物A，按重量百分率计，组成如下：
其中自合成含氟双子表面活性剂的化学式如下：
其中m为6-8中的任意整数。
2.根据权利要求1所述的醇替代物A，其特征在于，聚乙二醇分子量为2000-20000。
3.根据权利要求2所述的醇替代物A，其特征在于，聚乙二醇分子量为4000-10000。
4.根据权利要求3所述的醇替代物A，其特征在于，聚乙二醇分子量为4000。
5.一种制备根据上述权利要求中任意一项所述的醇替代物A的方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取上述原料，先将水加入反应釜中，升温到70℃，再添加聚乙二醇，搅拌溶解后降温到40℃以下；
(2)添加N-乙基吡咯烷酮，待完全溶解；
(3)添加自合成含氟双子表面活性剂，搅拌1小时，即制成醇替代物A。
6.一种包含根据权利要求1-4中任意一项所述的醇替代物A的免酒精润版液。
7.根据权利要求6所述的免酒精润版液，其特征在于，按重量百分率计，所述免酒精润版液中包含0.5-3％的所述醇替代物A。
8.一种用于制备免酒精润版液的含氟双子表面活性剂，化学式如下：
其中m为6-8中的任意整数。
9.一种制备权利要求8所述的含氟双子表面活性剂的方法，包括如下步骤：
第一步：在三颈瓶中加入0.30mol全氟辛酸,于50℃下搅拌滴加0.35mol SOCl2；反应结束后减压蒸除过量的SOCl2；加入1g碘,搅拌下滴加0.34mol液溴,于85～90℃反应1h得产物1；
第二步：接着滴加30mL无水甲醇,继续搅拌回流1h；冷却至室温后加入100mLH2O和2.5g Na2S2O3，静置分层；有机层经水洗、干燥后减压蒸馏得到产物2(α-溴基全氟辛酸甲酯)；
第三步：将1.8g质量分数60％的NaH和20ml DMF在N2气保护下加入三颈瓶中，边搅拌边滴加对应比例为2.2g/20mL的对苯二酚/DMF溶液；在60℃下滴加50mmol的α-溴基全氟辛酸甲酯,反应6h；用环己烷萃取、水洗、减压浓缩后得粗产物3；
第四步：在500ml的反应瓶中，加150mL无水四氢呋喃(THF)作溶剂，用氮气排尽空气，开启搅拌，冰盐浴冷到-5℃，迅速称取1.5克四氢铝锂，分多次加入，控温在0℃；把1克产物3溶解于60ml无水四氢呋喃中，控温滴入，反应1h,最后用乙醇淬灭，降温到室温，减压蒸馏得产物4；
第五步：将1.0克产物4和0.1克的氢氧化钾置于250毫升的高压釜内，封好釜盖，用氮气清扫釜内和管线中的空气；将7.0克的环氧乙烷置于加料罐中，用冰冷却，充氮，表压为5公斤左右；启动搅拌并升温；当温度升至120℃时，缓慢滴加环氧乙烷，环氧乙烷滴加完毕后，温度保持在120-130℃，继续反应1.5小时；冷却至100℃以下，取出反应产物为产物5，即得含氟双子表面活性剂。
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