CN104387844A - 一种环保水性光油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保水性光油，由以下原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液，苯乙烯-丙烯酸酯乳液，水性溶剂，硅氧烷，有机硅爽滑剂，蜡浆，蜂胶。本发明还提供一种环保水性光油的制备方法，步骤如下：（1）常温搅拌改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液；（2）加苯乙烯-丙烯酸酯乳液，常温搅拌；（3）加水性溶剂、有机硅爽滑剂、蜡浆和蜂胶；（4）加入硅氧烷常温分散；（5）检验包装。采用本发明可以提高环保性能，同时简化工艺流程，降低化学制剂含量，提高光泽，提高耐磨性。

Description

一种环保水性光油及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性油墨领域，特别是涉及一种环保水性光油及其制备方法。

背景技术

随着人类社会文明的发展，对油墨的需求量是越来越大，各种印刷材料，包装印刷产品等铺满了市场，同时，对油墨品质的要求也越来越高，在环境污染日益剧烈的今天，环保型油墨也受到人们的瞩目，由于不会向大气散发挥发性有机气体VOC，水性油墨正在逐渐取代溶剂型油墨的地位。水性上光油作为一种新兴的绿色环保印刷材料，其环保性、安全性不言而喻。以目前水性上光油所达到的技术水平而言，取代溶剂型上光油已不是问题，但是由于溶剂型上光油生产历史较长，技术已很成熟，价格较低，而且印刷企业也适应了这种工艺，加之国家环保立法相对滞后，其在市场上仍将存在一段时间。UV上光油由于同属于环保材料，在技术上也有许多特性，因此，水性上光油不可能将其完全替代，会呈现并行发展的态势。水性上光油作为一种新型的印刷材料，正处于市场的培育期和发展期，技术发展日新月异。同时由于水性上光油中的主要原材料国产化程度不断提高，生产成本将不断下降，市场竞争力将不断增强。在今后一段时间，水性上光油这一绿色环保印刷材料，必将由弱到强，成为印刷品表面整饰市场的主流产品。上光油消耗量巨大，今后每年将以30%的速度递增。水性上光油主要由主剂、溶剂、辅助剂三大类组成，具有无色，无味、透明感强且无毒、无有机挥发物，成本低，来源广等特点，是其它溶剂性上光油所无法相比的。如果加入其它主剂和助剂，还可具有良好的光泽性，耐磨性和耐化学药品性，经济卫生，对包装印刷尤为适合。

中国专利CN102102311B公开了一种柔版印刷水性光油及其制备方法，由苯丙树脂、纯丙乳液、苯丙乳液、添加剂和去离子水组成，具有耐磨性优异、干燥速度快的特点，但是质量的好坏完全取决于添加剂的质量，且环保性能不高，添加剂并不环保。中国专利CN103666154A公开了一种丝印水性光油及其制备方法，由丙烯酸乳液、丙烯酸树脂液、水性溶剂、蜡乳液、流平剂、润湿剂、渗透剂和消泡剂组成，具有高光、耐磨的优点，但是对环境略有污染，成本高。中国专利CN103408994A公开了一种水性光油及其制备方法，由水性聚氨酯树脂、消泡剂、水性丙烯酸树脂、水性蜡乳液和溶剂组成，有很好的柔韧性能，但是耐磨性和光泽度不高。中国专利CN102517982B公开了一种瓦楞纸箱用防水高光的水性光油及其制备方法，由有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯树脂液、高光蜡乳液、防水蜡乳液、水和消泡剂责成，适用于瓦楞纸箱的上光，具有防水、高光泽和抗磨性能，但是不太稳定，寿命短。中国专利CN101906735B公开了一种啤酒纸箱用水性光油及其制备方法，由改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯乳液、抗磨蜡浆、消泡剂、防腐剂和异丙醇组成，具有高防滑、抗磨、抗粘连、防水性能，但是添加剂并不环保，影响环境。

发明内容

为了解决水性光油化学制剂含量高，工艺流程复杂，环保性能低的问题，我们提出了一种环保水性光油及其制备方法，采用本发明可以提高环保性能，同时简化工艺流程，降低化学制剂含量，提高光泽，提高耐磨性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为实现上述目的，本发明提供一种环保水性光油，由以下重量百分比的原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液60~80%，苯乙烯-丙烯酸酯乳液10~20%，水性溶剂4~10%，硅氧烷0.05~0.2%，有机硅爽滑剂0.1~0.5%，蜡浆3~10%，蜂胶0.01~0.05%。有机硅具有优良的耐高低温、耐紫外线和耐红外辐射、耐氧化降解等性能，用有机硅对苯丙乳液进行改性，可以明显提高其耐候性、保光性、弹性和耐久性等。苯乙烯-丙烯酸酯乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得，优点有：（1）水作介质，价廉安全。胶乳粘度低，有利于搅拌传热、输送和连续生产；（2）聚合速率快，同时产物分子量高，聚合可以在较低的温度下进行；（3）有利于胶乳的直接使用和环境友好的产品的生产，如水乳漆，粘结剂，纸张，皮革，织物处理剂等。硅氧烷对热和化学试剂稳定，不被水润湿，突出的耐老化性能、优异的疏水性与电绝缘性，用作防火剂、润滑剂、防潮剂、消泡剂。有机硅爽滑剂是一种超高分子量有机硅滑爽剂和流平剂，它与丙烯酸树脂和聚氨酯树脂相容，主要用以改善PU涂层或丙烯酸涂层的手感、耐磨性、泼水性、流平性等，具有优良的爽滑性能；柔软的手感；优异的耐磨性和耐刮擦性；优异的防水性，增加防污效果；还能防结霜。蜡浆主要用于提高耐磨性和高光度。蜂胶是蜜蜂从植物芽孢或树干上采集的树脂，将其混入其上腭腺、蜡腺的分泌物加工而成的一种具有芳香气味的胶状固体物，经过多次实践证明，蜂胶的加入能有效提高乳胶的粘结性能，提高蜡浆的耐磨性和高光度，同时也有消泡功能。

优选地，上述改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液为一种Tg值为-10~-30℃、酸值为50mgKOH/g、固含量为45~50%的成膜乳液。

优选地，上述苯乙烯-丙烯酸酯乳液为一种Tg值为90~110℃，酸值为220mgKOH/g，固含量为35~40%的水溶性树脂。

优选地，上述水性溶剂由以下重量百分比的原料组成：水40~60%，乙醇、甲醇、异丙醇中的至少一种40~60%。

优选地，上述蜡浆由以下重量百分比的原料组成：石蜡乳液80~90%，改性聚乙烯蜡5~15%，蜂蜡1~5%。石蜡乳液是包括石油蜡在内的各种蜡经物理改性制成的一种含蜡含水的均匀流体，是由石蜡与几种不同种类、性能的乳化剂及适当的调节剂经乳化反应制成的固-油-水多相分散体系的稳定乳状液，抗酸、抗碱、耐硬水、水溶性强、乳液稳定，任意比例水稀释不分层、不破乳、不结块、保质期长、固含量高、分散性好。改性聚乙烯蜡是聚乙烯蜡通过后续加工通人氧气制的，俗称氧化聚乙烯蜡，因其分子链上带有一定量的极性基团，所以相容性较好，它不但有聚乙烯蜡的外部润滑作用，同时具备内部润滑作用，为一类性能优良的新型润滑剂。蜂蜡是工蜂腹部下面四对蜡腺分泌的物质。其主要成分有：酸类、游离脂肪酸、游离脂肪醇和碳水化合物。此外，还有类胡萝卜素、维生素A、芳香物质等。经多次实践证明，蜂蜡的加入能提高石蜡乳液的特性，提高润滑作用，抗磨性，以及稳定性。

优选地，上述蜂蜡和蜂胶的纯度大于99.5%。

本发明还提供一种环保水性光油的制备方法，步骤如下：

（1）将改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液加入搅拌机中，常温搅拌1~4小时；充分分散；

（2）加入苯乙烯-丙烯酸酯乳液，常温搅拌1~4小时；

（3）加入水性溶剂、有机硅爽滑剂、蜡浆和蜂胶，常温搅拌10~60分钟；

（4）加入硅氧烷，常温分散5~30分钟；

（5）检验包装。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以提高环保性能，同时简化工艺流程，降低化学制剂含量，提高光泽，提高耐磨性。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围；且下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种环保水性光油，由以下重量百分比的原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液70%，苯乙烯-丙烯酸酯乳液15%，水性溶剂8.69%，硅氧烷0.1%，有机硅爽滑剂0.2%，蜡浆6%，蜂胶0.01%。

其中水性溶剂由以下重量百分比的原料组成：水50%，异丙醇50%。

其中蜡浆由以下重量百分比的原料组成：石蜡乳液85%，改性聚乙烯蜡10%，蜂蜡5%。

其制备方法步骤如下：

（1）将改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液加入搅拌机中，常温搅拌2小时；

（2）加入苯乙烯-丙烯酸酯乳液，常温搅拌2小时；

（3）加入水性溶剂、有机硅爽滑剂、蜡浆和蜂胶，常温搅拌30分钟；

（4）加入硅氧烷，常温分散10分钟；

（5）检验包装，取本方法制得的水性光油，用油墨展色仪在未上光油的牛皮纸盒白卡纸上展一层薄光油，待光油涂层充分干燥后，分别进行光泽、耐水性、抗磨性和抗粘性的测试。

实施例2：

一种环保水性光油，由以下重量百分比的原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液70%，苯乙烯-丙烯酸酯乳液15%，水性溶剂8.65%，硅氧烷0.1%，有机硅爽滑剂0.2%，蜡浆6%，蜂胶0.05%。

其中水性溶剂、蜡浆及制备步骤与实施例1相同。

实施例3：

一种环保水性光油，由以下重量百分比的原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液70%，苯乙烯-丙烯酸酯乳液15%，水性溶剂8.69%，硅氧烷0.1%，有机硅爽滑剂0.2%，蜡浆6%，蜂胶0.01%。

其中蜡浆由以下重量百分比的原料组成：石蜡乳液89%，改性聚乙烯蜡10%，蜂蜡1%。

其中水性溶剂及制备步骤与实施例1相同。

实施例4：

一种环保水性光油，由以下重量百分比的原料组成：有机硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液70%，苯乙烯-丙烯酸酯乳液15%，水性溶剂8.65%，硅氧烷0.1%，有机硅爽滑剂0.2%，蜡浆6%，蜂胶0.05%。

其中水性溶剂、蜡浆及制备步骤与实施例3相同。

对比例：

市购水性光油。

测试方法：

光泽：参照国标《GB/T 13217.2-2009液体油墨光泽检测方法》检测，采用TASCO光泽度计进行测试。

耐水性：将1ml水滴于已上光纸张表面，计算被水浸透时间。

抗磨性：Sutherland 2000摩擦仪，4磅压力，Speed4，200来回。

抗粘性：Specac6000测粘仪，2T压力、30℃、30分钟。

测试结果如下：

		上光前光泽/GS	上光后光泽/GS	耐水时间/min	抗磨性	抗粘性
							实施例1	牛皮纸	5	12	10	不磨损	不粘连
	白卡纸	14	90	5	不磨损	不粘连
							实施例2	牛皮纸	5	15	10	不磨损	不粘连
	白卡纸	14	95	5	不磨损	不粘连
							实施例3	牛皮纸	5	11	9	不磨损	不粘连
	白卡纸	14	90	4	不磨损	不粘连
							实施例4	牛皮纸	5	13	10	不磨损	不粘连
	白卡纸	14	95	5	不磨损	不粘连
							对比例	牛皮纸	5	8	3	轻微磨损	轻微粘连
	白卡纸	14	70	2	轻微磨损	轻微粘连

由表可知：采用本发明的水性光油，光泽度和耐水时间较市购水性光油有很大提升，且抗磨性和抗粘性也有较大提升。根据使用蜂胶和蜂蜡的量不同，对水性光油的性能提升也不同，从测试量来看，蜂胶和蜂蜡的使用量越大，对性能提升越大，但是超过一定量之后，成本过高，不适宜于市场竞争，因此控制在0.05%以内的蜂胶用量最为恰当。

Claims (7)

1.一种环保水性光油，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：

改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液60~80%，

苯乙烯-丙烯酸酯乳液10~20%，

水性溶剂4~10%，

硅氧烷0.05~0.2%，

有机硅爽滑剂0.1~0.5%，

蜡浆3~10%，

蜂胶0.01~0.05%。

2.如权利要求1所述的一种环保水性光油，其特征在于，所述改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液为一种Tg值为-10~-30℃、酸值为50mgKOH/g、固含量为45~50%的成膜乳液。

3.如权利要求1所述的一种环保水性光油，其特征在于，所述苯乙烯-丙烯酸酯乳液为一种Tg值为90~110℃，酸值为220mgKOH/g，固含量为35~40%的水溶性树脂。

4.如权利要求1所述的一种环保水性光油，其特征在于，所述水性溶剂由以下重量百分比的原料组成：

水40~60%，

乙醇、甲醇、异丙醇中的至少一种40~60%。

5.如权利要求1所述的一种环保水性光油，其特征在于，所述蜡浆由以下重量百分比的原料组成：

石蜡乳液80~90%，

改性聚乙烯蜡5~15%，

蜂蜡1~5%。

6.如权利要求1和5所述的一种环保水性光油，其特征在于，所述蜂蜡和蜂胶的纯度大于99.5%。

7.一种环保水性光油的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液加入搅拌机中，常温搅拌1~4小时；

（2）加入苯乙烯-丙烯酸酯乳液，常温搅拌1~4小时；

（3）加入水性溶剂、有机硅爽滑剂、蜡浆和蜂胶，常温搅拌10~60分钟；

（4）加入硅氧烷，常温分散5~30分钟；

（5）检验包装。