CN104610809B - 一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计水性油墨领域，为了解决现有水性油墨干燥性能不佳以及现有水性油墨快干剂或慢干剂不够环保的技术问题，本发明提供了一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，包括埃洛石和海泡石的热活化、酸活化以及硅烷偶联剂改性，然后将所得的改性无机材料与水性丙烯酸树脂复合即得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料。按本发明方法制备的无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，在复配成水性油墨后，水性油墨的干燥速度先快后慢，有利于印刷。同时本发明制备的水性油墨连接料无毒环保，而且由于无机材料的填充，还增强了水性油墨的耐热性能和耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及水性油墨领域，尤其涉及一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法。
背景技术
水性油墨是以水为溶剂制成的油墨，是由特定的水性高分子树脂、颜料、水和助溶剂等经物理化学过程组合制备而成的。相比有油性和机溶剂型油墨，水性油墨不会造成大量有机溶剂的挥发，毒性低，对生产工人的身体健康影响小，在越来越重视环境保护和人身健康的今天，水性油墨有着巨大的发展前景。但是，由于水性油墨的发展没有溶剂型油墨的发展成熟，在许多性能上存在不足，例如，水性油墨与溶剂型油墨相比，其干燥性能较差，而水性油墨的干燥性能，很大一部分取决于其连接料，一般水性油墨的连接料为水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂等，这些树脂的吸水性较强，不利于水分的进出。如果水性油墨干燥太慢，会造成印刷品干燥不良，油墨粘到导纸辊上，印刷品失去光泽，还会影响叠印效果，造成印刷品质量问题；水性油墨干燥太快，容易在印刷过程中油墨还没有在承印材料表面渗透就已经干，造成油墨悬浮在承印材料表面，附着力变差。因此水性油墨在印刷过程中在刚铺开到承印材料表面时，干燥速度要快，但是干燥到一定程度时，需要放慢干燥速度，以利于水性油墨有足够的时间渗透到承印材料中去。
为了改善水性油墨的干燥性能以使其便于印刷，一般会在水性油墨中加入慢干剂或快干剂，一般慢干剂或快干剂的主要成分为酮类等有机溶剂，不仅不够环保，对人体也有害，而且对于水性油墨干燥性能的调节，也只是简单地加快干燥速度或者降低干燥速度，与水性油墨在印刷过程中要求的干燥性能不符。
埃洛石和海泡石均属于无机矿物材料，埃洛石的晶体呈直的或者弯曲的中空管状形态，海泡石具有层链状结构，因此埃洛石与海泡石的表面和内部具有微孔结构，是理想的调湿材料，微孔的孔径越大，越有利于水分的进出，其放湿性能就越好。
发明内容
为了解决现有水性油墨干燥性能不佳以及现有水性油墨快干剂或慢干剂不够环保的技术问题，本发明提供了一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，该方法制备的水性油墨连接料能够自动分阶段调节水性油墨在印刷时的干燥性能，且无毒环保，提高了水性油墨的印刷适性。
本发明的具体方案为：一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过300-600目筛，再将其在400-600℃温度下焙烧2-4小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为2-5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在30-40℃温度下搅拌2-4小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过300-600目筛，再将其在300-400℃温度下焙烧2-4小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为2-5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在40-50℃温度下搅拌3-5小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到乙醇水溶液中，并在60-80℃温度下进行超声波分散0.5-1h，然后加入硅烷偶联剂，继续保温并超声波分散1-1.5h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂的重量用量比为：1:1:20-30:3-5；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到水性丙烯酸树脂溶液中，在30-50℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸溶液的重量用量比为：1:1:50-100。
埃洛石和海泡石中含有部分结晶水、吸附水和杂质，由于结晶水、吸附水和杂质存在于埃洛石和海泡石中的微孔或层间，会堵塞后期水分子的进出，因此分别对埃洛石和海泡石进行热活化处理，可以去除埃洛石和海泡石中结晶水、吸附水和杂质，增大微孔孔径，改善其放湿性能。分别对埃洛石和海泡石进行酸活化处理，一方面可以去除埃洛石和海泡石结构单元中的金属离子，另一方面氢离子表面会与表面的硅氧键结合生成Si-OH，有利于后续与树脂进行交联反应。对热活化和酸活化后的埃洛石和海泡石再进行硅烷偶联剂改性，使其拥有更好的分散性，并更好地与水性丙烯酸树脂进行交联，不容易发生团聚现象。此外无机材料填充进了树脂后，无机材料拥有较大的比表面积，并且微孔孔径增大后，放湿效率大大提高。
将本发明方法制备的无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料与颜料以及其他助剂复配后制成的水性油墨，在印刷过程中，当水性油墨刚铺开到承印材料表面上时，形成一层膜，比表面积突然变大，由于无机材料较大的比表面积，大量水分从微孔中逃离，水性油墨干燥速度较快，当干燥到一定程度时，由于水性油墨内外部的渗透压，干燥速度逐渐变缓，使得水性油墨有足够的时间渗透到承印材料中，增强与承印材料的附着力，而此时水分的含量较少，已不会导致属性油墨粘到导纸辊上，时印刷品失去光泽。
作为优选，步骤c中所述的乙醇水溶液的质量浓度为10-20%。
作为优选，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570或硅烷偶联剂KH-590。
作为优选，步骤d中所述的水性丙烯酸树脂溶液的固含量为30-40wt%。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：按本发明方法制备的机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，在复配成水性油墨后，水性油墨的干燥速度先快后慢，有利于印刷。同时本发明制备的水性油墨连接料无毒环保。此外，由于无机材料的填充，还增强了水性油墨的耐热性能和耐磨性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过500目筛，再将其在500℃温度下焙烧3小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为3%盐酸溶液先后加入到100份水中，在35℃温度下搅拌3小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过500目筛，再将其在350℃温度下焙烧3小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为3%盐酸溶液先后加入到100份水中，在45℃温度下搅拌4小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到质量浓度为15%的乙醇水溶液中，并在70℃温度下进行超声波分散0.75h，然后加入硅烷偶联剂KH-550，继续保温并超声波分散1.25h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH-550的重量用量比为1:1:25:4；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到固含量为35wt%的水性丙烯酸树脂溶液中，在40℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸溶液的重量用量比为1:1:75。
实施例2
一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过300目筛，再将其在400℃温度下焙烧4小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为2%盐酸溶液先后加入到100份水中，在30℃温度下搅拌4小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过300目筛，再将其在300℃温度下焙烧4小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为2%盐酸溶液先后加入到100份水中，在40℃温度下搅拌5小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到质量浓度为10%的乙醇水溶液中，并在60℃温度下进行超声波分散1h，然后加入硅烷偶联剂KH-570，继续保温并超声波分散1.5h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH-570的重量用量比为1:1:20:3；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到固含量为40wt%的水性丙烯酸树脂溶液中，在30℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸溶液的重量用量比为1:1:50。
实施例3
一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过600目筛，再将其在600℃温度下焙烧2小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在40℃温度下搅拌2小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过600目筛，再将其在400℃温度下焙烧2小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在50℃温度下搅拌3小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到质量浓度为20%的乙醇水溶液中，并在80℃温度下进行超声波分散0. 5h，然后加入硅烷偶联剂KH-590，继续保温并超声波分散1.5h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH-590的重量用量比为1:1:30:5；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到固含量为30wt%的水性丙烯酸树脂溶液中，在50℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸溶液的重量用量比为1:1:100。
实施例4
一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过400目筛，再将其在450℃温度下焙烧2.5小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为4%盐酸溶液先后加入到100份水中，在38℃温度下搅拌2.5小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过400目筛，再将其在380℃温度下焙烧2.5小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为4%盐酸溶液先后加入到100份水中，在46℃温度下搅拌3.5小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到质量浓度为17%的乙醇水溶液中，并在75℃温度下进行超声波分散0.8h，然后加入硅烷偶联剂KH-550，继续保温并超声波分散1.3h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂KH-550的重量用量比为1:1:28:4.5；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到固含量为39wt%的水性丙烯酸树脂溶液中，在45℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸溶液的重量用量比为1:1:80。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
a、将埃洛石粉过300-600目筛，再将其在400-600℃温度下焙烧2-4小时后得到热活化埃洛石；然后将10份所述热活化埃洛石、100份质量浓度为2-5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在30-40℃温度下搅拌2-4小时后过滤干燥得到酸活化埃洛石；
b、将海泡石粉过300-600目筛，再将其在300-400℃温度下焙烧2-4小时后得到热活化海泡石；然后将10份所述热活化海泡石、100份质量浓度为2-5%盐酸溶液先后加入到100份水中，在40-50℃温度下搅拌3-5小时后过滤干燥得到酸活化海泡石；
c、将上述所得的酸活化埃洛石和酸活化海泡石加入到乙醇水溶液中，并在60-80℃温度下进行超声波分散0.5-1h，然后加入硅烷偶联剂，继续保温并超声波分散1-1.5h，之后抽滤、洗涤、干燥得到改性海泡石和改性埃洛石，上述酸活化埃洛石、酸活化海泡石、乙醇水溶液、硅烷偶联剂的重量用量比为：1:1:20-30:3-5；
d、将上述所得的改性海泡石和改性埃洛石加入到水性丙烯酸树脂溶液中，在30-50℃下搅拌均匀后得到无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料，所述改性埃洛石、改性海泡石和水性丙烯酸树脂溶液的重量用量比为：1:1:50-100。
2.如权利要求1所述的无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，其特征在于，步骤c中所述的乙醇水溶液的质量浓度为10-20%。
3.如权利要求1所述的无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-570或硅烷偶联剂KH-590。
4.如权利要求3所述的无机材料与水性丙烯酸树脂复合的水性油墨连接料的制备方法，其特征在于，步骤d中所述的水性丙烯酸树脂溶液的固含量为30-40wt%。
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