CN104312285B - 一种水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性油墨及其制备方法，属于水性油墨技术领域。本发明的水性油墨的制备方法，包括以下步骤：1)水性丙烯酸树脂的制备；2)改性纳米二氧化硅制备；3)改性纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性；4)水性油墨的制备。本发明通过使用丙烯酸等其他物质，通过更优的反应方法生成水性丙烯酸树脂，并通过改性后的纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性，使最终得到的水性油墨印刷后成膜性更好，油墨亮度高，油墨适应性好，可应用于柔印和凹印来生产高档包装印刷品。

Description

一种水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于水性油墨技术领域，特别涉及一种水性油墨及其制备方法。
背景技术
现有技术是将水溶性树脂、颜料、助剂和溶剂等混合，通过高速分散机搅拌分散、研磨成备用色浆，再将备用色浆、助剂和溶剂等搅拌混合均匀过滤后即为水性油墨产品。
中国专利，公告号：CN1446865C，一种水性凹印油墨，各组分和百分比含量分别是丙烯酸树脂9.00～17.50％，醇类22.50～35.00％，润湿剂0.43～1.23％，颜料10.07～24.60％，中和剂3.51～7.26％，丙烯酸乳液18.85～33.08％，消泡剂0.17～0.37％，蜡0.43～0.99％，流平剂0.43～1.23％和水9.43～22.05％。现有技术中会存在以下技术问题：
(1)、印刷后油墨成膜性不好；
(2)、印刷适应性低；
(3)、包装印刷品有机挥发物VOC残留高；
(4)、油墨光泽度低。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种水性油墨的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述制备方法得到的水性油墨。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
1)水性丙烯酸树脂的制备：将溶剂、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、引发剂按质量份的组分各加入23-28份、3.5-4.5份、3.5-4.5份、3.5-4.5份、3.8-5.2份及0.2-0.5份，并混合均匀，然后用搅拌器搅拌并升温至90-100℃，反应13-18min，得到第一混合物；然后再将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯按质量份的组分各加入7.5-8.5份、6.8-8.2份、6.8-8.2份、7.5-8.5份混合均匀制备得到第二混合物，将第二混合物逐滴加入到第一混合物中，时间为2.5-3.5h，得到第三混合物；第三混合物制备完0.3-0.7h后，再将溶剂和引发剂按质量份的组分各23-28份、0.75-2.25份加入到第三混合物中，继续反应2.5-3.5h，然后降温至40℃-50℃；最后加入中和剂调节PH为8～9，反应时间为0.3-0.7h，得到水性丙烯酸树脂；
2)改性纳米二氧化硅制备：在纳米二氧化硅中加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷进行搅拌制得；其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量百分比为28～32％，反应条件为：振幅0.5～0.7mm，频率20HZ，反应温度190～210℃，反应时间8～12分钟，氮气流量1.5～2m3/h；
3)改性纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性：将改性后的纳米二氧化硅与生成的水性丙烯酸树脂按照摩尔比1:5进行混合，通过高速剪切机和球磨机作用，以1800r/min的转速，研磨7分钟，将改性后的纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂进行共混，并通过超声波进行辅助分散，得到改性后的水性丙烯酸树脂；
4)水性油墨的制备：将改性后的水性丙烯酸树脂和颜料按质量份的组分各50份和15份进行混合搅拌至无固体粉末后，加入分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂按质量份的组分各0.2份，正丁醇和水的混合液34.2份，其中，正丁醇和水按质量比2:1混合，最后使用研磨机研磨至粒径小于20um，然后过滤即得到水性油墨。
所述步骤1)中的溶剂为正丁醇和水的混合液，质量比为1:1-3：1。
所述步骤1)中的引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，步骤4)中颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类。
上述水性油墨的制备方法得到的水性油墨，各组分质量百分含量如下：
所述引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类，溶剂为去离子水。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明通过使用丙烯酸等其他物质，通过更优的反应方法生成水性丙烯酸树脂，并通过改性后的纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性，使最终得到的水性油墨印刷后成膜性更好，油墨亮度高，油墨适应性好，可应用于柔印和凹印来生产高档包装印刷品。
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
一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
1)水性丙烯酸树脂的制备：将溶剂、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、引发剂按质量份的组分各加入23份、4.5份、4.5份、4.5份、5.2份及0.5份，并混合均匀，然后用搅拌器搅拌并升温至90℃，反应13min，得到第一混合物；然后再将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯按质量份的组分各加入8.5份、6.8份、6.8份、7.5份混合均匀制备得到第二混合物，将第二混合物逐滴加入到第一混合物中，时间为2.5h，得到第三混合物；第三混合物制备完0.3h后，再将溶剂和引发剂按质量份的组分各23份、0.75份加入到第三混合物中，继续反应2.5h，然后降温至40℃；最后加入中和剂调节PH为8，反应时间为0.3h，得到水性丙烯酸树脂；
2)改性纳米二氧化硅制备：在纳米二氧化硅中加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷进行搅拌制得；其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量百分比为28％，反应条件为：振幅0.5mm，频率20HZ，反应温度190℃，反应时间8分钟，氮气流量1.5m3/h；
3)改性纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性：将改性后的纳米二氧化硅与生成的水性丙烯酸树脂按照摩尔比1:5进行混合，通过高速剪切机和球磨机作用，将改性后的纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂进行共混，并通过超声波进行辅助分散，得到改性后的水性丙烯酸树脂；
4)水性油墨的制备：将改性后的水性丙烯酸树脂和颜料按质量份的组分各50份和15份进行混合搅拌至无固体粉末后，加入分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂按质量份的组分各0.2份，正丁醇和水的混合液34.2份，其中，正丁醇和水按质量比2:1混合，最后使用研磨机研磨至粒径小于20um，然后过滤即得到水性油墨。
所述步骤1)中的溶剂为正丁醇和水的混合液，质量比为1:1。
所述步骤1)中的引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，步骤4)中颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂，润湿剂为表面活性剂类。
上述水性油墨的制备方法得到的水性油墨，各组分质量百分含量如下：
所述引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类，溶剂为去离子水。
实施例2
一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
1)水性丙烯酸树脂的制备：将溶剂、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、引发剂按质量份的组分各加入28份、3.5份、3.5份、3.5份、3.8份及0.2份，并混合均匀，然后用搅拌器搅拌并升温至100℃，反应18min，得到第一混合物；然后再将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯按质量份的组分各加入8.5份、8.2份、8.2份、8.5份混合均匀制备得到第二混合物，将第二混合物逐滴加入到第一混合物中，时间为3.5h，得到第三混合物；第三混合物制备完0.7h后，再将溶剂和引发剂按质量份的组分各28份、2.25份加入到第三混合物中，继续反应3.5h，然后降温至50℃；最后加入中和剂调节PH为9，反应时间为00.7h，得到水性丙烯酸树脂；
2)改性纳米二氧化硅制备：在纳米二氧化硅中加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷进行搅拌制得；其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量百分比为32％，反应条件为：振幅0.7mm，频率20HZ，反应温度210℃，反应时间12分钟，氮气流量2m3/h；
3)改性纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性：将改性后的纳米二氧化硅与生成的水性丙烯酸树脂按照摩尔比1:5进行混合，通过高速剪切机和球磨机作用，将改性后的纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂进行共混，并通过超声波进行辅助分散，得到改性后的水性丙烯酸树脂；
4)水性油墨的制备：将改性后的水性丙烯酸树脂和颜料按质量份的组分各50份和15份进行混合搅拌至无固体粉末后，加入分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂按质量份的组分各0.2份，正丁醇和水的混合液34.2份，其中，正丁醇和水按质量比2:1混合，最后使用研磨机研磨至粒径小于20um，然后过滤即得到水性油墨。
所述步骤1)中的溶剂为正丁醇和水的混合液，质量比为3：1。
所述步骤1)中的引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，步骤4)中颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂，润湿剂为表面活性剂类。
上述水性油墨的制备方法得到的水性油墨，各组分质量百分含量如下：
所述引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类，溶剂为去离子水。
对比实施例：
将上述实施例1-2所得的水性油墨，进行性能检测，测试方法参照《柔性版水性油墨QB/T2825-2006》和《油墨的标准化性能检测标准》，结果见表1。
表1：油墨性能测试结果
实施例1 实施例2
颜色 7级 7级
着色力 ≥98％ ≥98％
耐水性 不变色 不变色
流动性 ≥98％ ≥98％
将上述实施例1-2所得的水性油墨和现有油墨性能进行比较如表2，测试方法参照《柔性版水性油墨QB/T2825-2006》和《油墨的标准化性能检测标准》。
表2：水性油墨性能
实施例1 实施例2 现有油墨
颜色 优 优 优
耐磨性 优 优 良
光泽性 优 优 良
流动性 优 优 优
表干性 优 优 良
颜料分散性 优 优 良
耐水性 良 良 差
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 (5)

1.一种水性油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)水性丙烯酸树脂的制备：将溶剂、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、引发剂按质量份的组分各加入23-28份、3.5-4.5份、3.5-4.5份、3.5-4.5份、3.8-5.2份及0.2-0.5份，并混合均匀，然后用搅拌器搅拌并升温至90-100℃，反应13-18min，得到第一混合物；然后再将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯按质量份的组分各加入7.5-8.5份、6.8-8.2份、6.8-8.2份、7.5-8.5份混合均匀制备得到第二混合物，将第二混合物逐滴加入到第一混合物中，时间为2.5-3.5h，得到第三混合物；第三混合物制备完0.3-0.7h后，再将溶剂和引发剂按质量份的组分各23-28份、0.75-2.25份加入到第三混合物中，继续反应2.5-3.5h，然后降温至40℃-50℃；最后加入中和剂调节pH为8～9，反应时间为0.3-0.7h，得到水性丙烯酸树脂；
2)改性纳米二氧化硅制备：在纳米二氧化硅中加入γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷进行搅拌制得；其中，γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量百分比为28～32％，反应条件为：振幅0.5～0.7mm，频率20Hz，反应温度190～210℃，反应时间8～12分钟，氮气流量1.5～2m3/h；
3)改性纳米二氧化硅对水性丙烯酸树脂进行改性：将改性后的纳米二氧化硅与生成的水性丙烯酸树脂按照摩尔比1:5进行混合，通过高速剪切机和球磨机作用，将改性后的纳米二氧化硅与水性丙烯酸树脂进行共混，并通过超声波进行辅助分散，得到改性后的水性丙烯酸树脂；
4)水性油墨的制备：将改性后的水性丙烯酸树脂和颜料按质量份的组分各50份和15份进行混合搅拌至无固体粉末后，加入分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂按质量份的组分各0.2份，正丁醇和水的混合液34.2份，其中，正丁醇和水按质量比2:1混合，最后使用研磨机研磨至粒径小于20μm，然后过滤即得到水性油墨。
2.根据权利要求1所述的水性油墨的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的溶剂为正丁醇和水的混合液，质量比为1:1-3：1。
3.根据权利要求1所述的水性油墨的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，步骤4)中颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类。
4.根据权利要求1所述的水性油墨的制备方法得到的水性油墨，其特征在于，各组分质量百分含量如下：
5.根据权利要求4所述的水性油墨的制备方法得到的水性油墨，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酰，中和剂为氨水，颜料为彩色消泡剂类颜料，分散剂为离子型分散剂或非离子型分散剂，流平剂为丙烯酸酯型流平剂，消泡剂为硅聚醚类消泡剂，润湿剂为非离子型表面活性剂类，溶剂为去离子水。
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