CN104725935B - 一种水松纸抗菌水性油墨 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水性油墨技术领域，公开了一种无毒无害、分散性好、抗菌效果强的水松纸抗菌水性油墨，成分为纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液、水性树脂液B、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂和缓冲剂，其制备过程包括:先由纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂制备硅烷偶联剂改性无机纳米粒子；再由烷烃基丙烯酸酯单体、羟烷基丙烯酸酯单体、硅烷偶联剂改性无机纳米粒子、聚乙二醇、水溶性引发剂、乳化剂、氨水和去离子水制备纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液。最后由纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液、水性树脂液B、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂和缓冲剂制备成水松纸抗菌水性油墨。
Description
技术领域
本发明涉及水性油墨技术领域，尤其涉及一种水松纸抗菌油墨。
背景技术
水松纸，又名“接装纸”，是生产生产卷烟的重要材料之一。其以水松原纸为基材，通过印前设计、印刷加工及印后处理等工序，将滤嘴与卷烟烟支卷接起来的一种专用工业纸。由于水松纸在使用时是与嘴唇直接接触的，因此，水松纸的纸以及印刷在水松纸上的油墨必须是对人体无毒无害的。由于溶剂型油墨含有大量的有机挥发溶剂，不仅对人体有害，也不利于环保，因为水性油墨逐渐越来越得到了重视。但是对于水性油墨的发展，特别是用于水松纸的水性油墨，不能仅仅停留在自身无毒无害的研究上，因烟嘴频繁地与嘴接触，烟嘴的卫生要求非常高，不能有细菌的存在，如果水松纸用水性油墨具有抗菌功能，将能有效解决这一问题。
王灿才等在《包装工程》发表的“水松纸抗菌水性油墨研究”中公开了一种抗菌水性油墨，其配方为：联苯胺黄5%，二氧化钛25%，水性丙烯酸树脂液45%，乙醇15%以及去离子水10%。该水性油墨在水松纸上具有良好的印刷适性，并且具有良好的抗菌效果。但不足之处是二氧化钛与其他成分仅仅是物理混合，虽然起到了抗菌作用，但是分散性一般。
中国发明专利CN 102952431A公开了一种烟用水松纸水性油墨及其制作方法，包括水性乳化树脂油50-60份+氧化铁颜料10-20份+去离子水10-20份+消泡剂、防沉降剂、流平剂、润湿剂、抗菌剂、润湿分散剂、表面张力剂助剂中的一种或一种以上0.5-1份。该发明的烟用水松纸水性油墨具有细度小，干燥速度快，稠度高，粘度低，分散稳定性好，无硬结性沉淀，无凝聚，无残留异味等优点，但是该发明将杀菌剂直接配入水性油墨中，该杀菌剂虽然能够起到杀菌作用，但是可能也会对人体有害，造成副作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了自身无毒无害、分散性好、抗菌效果强的一种水松纸抗菌水性油墨。
本发明的具体技术方案为：一种水松纸抗菌水性油墨，按重量百分比计，其各组分含量如下：
30-40wt%水性树脂液A；
10-20 wt%水性树脂液B；
0.5-1.5wt%茶皂素；
5-15 wt%去离子水；
10-20 wt%乙醇；
10-30 wt%有机颜料；
0.5-1.5wt%消泡剂；
1-2 wt%流平剂；
1-2 wt%缓冲剂。
所述水性树脂液A为纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，所述水性树脂液B选自水性氨基树脂液、马来酸树脂液、水性聚氨酯树脂液中的一种。
上述的水松纸抗菌水性油墨按如下方法制备：
（1）将纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应8-16h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，所述纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂的重量用量比为1:30-50:5-15:1-3；
（2）将30-60份去离子水和1-3份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将10-20份烷烃基丙烯酸酯单体、10-20份羟烷基丙烯酸酯单体、15-25份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，3-5份聚乙二醇和0.25-0.5份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温0.5-1小时后，在2小时内匀速加入0.25-0.5份水溶性引发剂，然后再保温4-8小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数；
（3）将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与水性树脂液B、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
作为优选，所述的纳米二氧化钛的粒径在10-20nm。
作为优选，所述的烷烃基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯；所述羟烷基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。
本发明的有益效果是：本发明方法通过聚乙二醇对丙烯酸树脂引入了亲水结构，提高了丙烯酸树脂的亲水性，将水性丙烯酸树脂与水性氨基树脂液、马来酸树脂液或水性聚氨酯树脂液进行复配，融合了各种树脂的优点。
同时，采用硅烷偶联剂对纳米二氧化钛进行改性，使其能与丙烯酸酯单体共聚，将纳米二氧化钛和羟烷基引入到水性丙烯酸树脂上，经修饰后的纳米二氧化钛直接参与聚合，在树脂中的分布均匀，对水性丙烯酸树脂的改性效果更佳。
纳米二氧化钛具有出色的耐光老化性能和抗菌防霉性能，此外，在水性油墨的配方中添加了茶皂素，茶皂素拥有出色的乳化、润湿、分散性能，在水性油墨中能够起到分散剂的作用，不仅如此，茶皂素还具有一定的杀菌功能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等具有良好的抑制能力，茶皂素在醇水溶液中溶解性好，作为水性油墨的分散剂和抗菌剂具有广阔前景，虽然茶皂素会有在振荡情况下起泡的问题，但是通过消泡剂便可解决。
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
（1）硅烷偶联剂改性无机纳米粒子的制备
将重量用量比为1:40:10:2的纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应12h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子。所述纳米二氧化钛的粒径为10nm。
（2）纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液的制备
将45份去离子水和2份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将15份甲基丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酸羟乙酯、20份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，4份聚乙二醇和0.4份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温0.75小时后，在2小时内匀速加入0.4份水溶性引发剂，然后再保温6小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数。
（3）纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨的制备
水松纸抗菌水性油墨各组分含量如下：
35wt%纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液；
15 wt%水性氨基树脂液；
1wt%茶皂素；
10 wt%去离子水；
15 wt%乙醇；
20 wt%有机颜料；
1wt%消泡剂；
1.5 wt%流平剂；
1.5 wt%缓冲剂。
将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与水性氨基树脂液、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
实施例2
（1）硅烷偶联剂改性无机纳米粒子的制备
将重量用量比为1:30:5:1的纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应8h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子。所述纳米二氧化钛的粒径为20nm。
（2）纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液的制备
将30份去离子水和1份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将10份甲基丙烯酸乙酯、10份甲基丙烯酸羟丙酯、15份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，3份聚乙二醇和0.25份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温0.5小时后，在2小时内匀速加入0.25份水溶性引发剂，然后再保温4小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数。
（3）纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨的制备
水松纸抗菌水性油墨各组分含量如下：
30wt%纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液；
20 wt%水性聚氨酯树脂液；
0.5wt%茶皂素；
15 wt%去离子水；
10wt%乙醇；
19 wt%有机颜料；
1.5wt%消泡剂；
2 wt%流平剂；
2 wt%缓冲剂。
将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与水性聚氨酯树脂液、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
实施例3
（1）硅烷偶联剂改性无机纳米粒子的制备
将重量用量比为1:50:15:3的纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应16h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子。所述纳米二氧化钛的粒径为15nm。
（2）纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液的制备
将60份去离子水和3份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将20份丙烯酸丁酯、20份甲基丙烯酸羟乙酯、25份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，5份聚乙二醇和0.5份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温1小时后，在2小时内匀速加入0.5份水溶性引发剂，然后再保温8小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数。
（3）纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨的制备
水松纸抗菌水性油墨各组分含量如下：
40wt%纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液；
10 wt%马来酸树脂液；
1.5wt%茶皂素；
5 wt%去离子水；
20 wt%乙醇；
20 wt%有机颜料；
1.5wt%消泡剂；
1 wt%流平剂；
1wt%缓冲剂。
将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与马来酸树脂液、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
实施例4
（1）硅烷偶联剂改性无机纳米粒子的制备
将重量用量比为1:35:8:1的纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应10h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子。所述纳米二氧化钛的粒径为10nm。
（2）纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液的制备
将40份去离子水和2份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将13份甲基丙烯酸乙酯、13份甲基丙烯酸羟丙酯、18份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，3份聚乙二醇和0.3份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温0.5小时后，在2小时内匀速加入0.3份水溶性引发剂，然后再保温5小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数。
（3）纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨的制备
水松纸抗菌水性油墨各组分含量如下：
30wt%纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液；
10 wt%水性氨基树脂液；
1wt%茶皂素；
10wt%去离子水；
15wt%乙醇；
30 wt%有机颜料；
1wt%消泡剂；
1.5 wt%流平剂；
1.5 wt%缓冲剂。
将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与水性氨基树脂液、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
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 (3)
1.一种水松纸抗菌水性油墨，其特征在于按重量百分比计，其各组分含量如下：
30-40wt%水性树脂液A；
10-20 wt%水性树脂液B；
0.5-1.5wt%茶皂素；
5-15 wt%去离子水；
10-20 wt%乙醇；
10-30 wt%有机颜料；
0.5-1.5wt%消泡剂；
1-2 wt%流平剂；
1-2 wt%缓冲剂;
所述水性树脂液A为纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，所述水性树脂液B选自水性氨基树脂液、马来酸树脂液、水性聚氨酯树脂液中的一种；
所述的水松纸抗菌水性油墨按如下方法制备：
（1）将纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂混合均匀后在60℃水浴回流反应8-16h，然后降至室温，产物经过离心分离和洗涤，得到硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，所述纳米二氧化钛、乙醇、去离子水和硅烷偶联剂的重量用量比为1:30-50:5-15:1-3；
（2）将30-60份去离子水和1-3份乳化剂放入反应器加热至80℃，再将10-20份烷烃基丙烯酸酯单体、10-20份羟烷基丙烯酸酯单体、15-25份步骤（1）所得的硅烷偶联剂改性无机纳米粒子，3-5份聚乙二醇和0.25-0.5份水溶性引发剂放入反应器后搅拌均匀，保温0.5-1小时后，在2小时内匀速加入0.25-0.5份水溶性引发剂，然后再保温4-8小时，之后一边搅拌一边加入氨水进行中和，使溶液pH维持在7.5-8.5之间，再抽真空去除游离的氨水，最后过滤得到纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液，以上物质份数均为重量份数；
（3）将步骤（2）所得的纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂液与水性树脂液B、茶皂素、去离子水、乙醇、有机颜料、消泡剂、流平剂、缓冲剂按配比混合均匀，再通过研磨分散得到水松纸抗菌水性油墨。
2.如权利要求1所述的水松纸抗菌水性油墨，其特征在于，所述的纳米二氧化钛的粒径在10-20nm。
3.如权利要求1所述的水松纸抗菌水性油墨，其特征在于，所述的烷烃基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯；所述羟烷基丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯。
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