CN105542559B - 环保油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保油墨。所述环保油墨按重量百分比计，所述环保油墨包括以下组分：水性聚氨酯树脂63‑70％；异丙醇12‑15％；水性颜料5‑10％；丙烯酸异辛酯2‑4％；环氧树脂4‑5％；甲基萘磺酸钠1‑3％。本发明提供的所述环保油墨，受环境温度影响小，且性能优。同时，本发明还提供一种所述环保油墨的制备方法。

Description

环保油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种环保油墨及其制备方法。
背景技术
水性油墨主要由连结料、颜料、助剂等成分组成，因其VOC含量低，污染小，被广泛应用于儿童玩具、药品、食品、饮料等包装要求严格的制品中。油墨配方中，连结料、助剂的选择，以及加工工艺中的具体参数对于油墨的性能影响较大。
相关技术中，因油墨配方的不合理，在使用过程中，环境温度对油墨性能的影响较大，如在环境温度较低时，易产生不上墨或油墨脱落等现象，从而影响制品的产品品质。
因此，有必要提供一种新的环保油墨及其制备方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种受环境温度影响小，且性能优的环保油墨及其制备方法。
本发明提供一种环保油墨，按重量百分比计，所述环保油墨包括以下组分：水性聚氨酯树脂63-70％；异丙醇12-15％；水性颜料5-10％；丙烯酸异辛酯2-4％；环氧树脂4-5％；甲基萘磺酸钠1-3％。
优选的，所述水性聚氨酯树脂的分子量为80000-100000。
优选的，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括异氰酸酯、聚酯多元醇和异氟尔酮二胺。
优选的，所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为(1.2-1.5)：1。
优选的，所述异氟尔酮二胺的重量为所述聚酯多元醇重量的1-3％。
优选的，按重量百分比计，所述环保油墨包括以下组分：水性聚氨酯树脂67％；异丙醇15％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠2％。
优选的，所述水性聚氨酯树脂的固含量为55-58％。
本发明还提供一种环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
提供环保油墨原料，所述环保油墨原料按重量百分比计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂63-70％；异丙醇12-15％；水性颜料5-10％；丙烯酸异辛酯2-4％；环氧树脂4-5％；甲基萘磺酸钠1-3％；
将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，搅拌并升温至75-80℃，得到中间混合物；
将所述中间产物降温至45-55℃，加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨。
与相关技术相比，本发明提供的环保油墨及其制备方法，具有如下有益效果：
一、本发明提供的环保油墨采用水性聚氨酯树脂作为连结料，并通过优化所述环保油墨的助剂组分及各组分的配比，提高分子间的内聚力，从而使所述环保油墨具有黏度高、附着力高的优点。
二、本发明提供的环保油墨通过优化配方及制备工艺，使得到的环保油墨具有稳定性好的效果，在使用过程中，受环境温度影响小。
具体实施方式
下面将结合实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的环保油墨，按重量百分比计，包括如下组分：水性聚氨酯树脂63-70％；异丙醇12-15％；水性颜料5-10％；丙烯酸异辛酯2-4％；环氧树脂4-5％；甲基萘磺酸钠1-3％。
其中，水性聚氨酯树脂为环保油墨的连结料，异丙醇作为溶剂，丙烯酸异辛酯作为增塑剂，环氧树脂作为固化剂，甲基萘磺酸钠作为减水剂。以制备1000g环保油墨为例，具体实施方式参照实施例1-8。
实施例1
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂63％；异丙醇15％；水性颜料10％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂5％；甲基萘磺酸钠3％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.2：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的1％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为55％，分子量为81000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至75℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至45℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例2
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂70％；异丙醇15％；水性颜料5％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠2％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.3：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的3％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为57％，分子量为87000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至78℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至55℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例3
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂70％；异丙醇14％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯3％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠1％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.5：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的2％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为56％，分子量为92000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至80℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至50℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例4
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂69％；异丙醇15％；水性颜料7％；丙烯酸异辛酯2％；环氧树脂5％；甲基萘磺酸钠2％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.4：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的1％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为58％，分子量为92000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至77℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至52℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例5
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂68％；异丙醇12％；水性颜料10％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠2％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.2：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的1.5％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为56％，分子量为96000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至76℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至47℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例6
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂67％；异丙醇15％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠2％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.3：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的1.5％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为58％，分子量为84000。
所述环保油墨的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：按照上述比例，提供所述环保油墨原料；
步骤S2：将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，以500-600r/min的速率进行搅拌，并升温至78℃，得到中间混合物；
步骤S3：将所述中间产物降温至48℃，按比例加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨；其中，过滤所述环保油墨采用320-500目筛网。
实施例7
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂65％；异丙醇15％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂5％；甲基萘磺酸钠3％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.2：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的2.3％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为58％，分子量为93000。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
实施例8
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂66％；异丙醇13％；水性颜料10％；丙烯酸异辛酯3％；环氧树脂5％；甲基萘磺酸钠3％。
其中，所述水性聚氨酯树脂的制备采用异氰酸酯、聚酯多元醇作为主要原料，异氟尔酮二胺作为扩链剂反应得到；所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为1.3：1，所述异氟尔酮二胺的重量为所述异氰酸酯重量的2％。所述水性聚氨酯树脂的固含量为56％，分子量为87000。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
参照实施例6的环保油墨的制备方法，进行对比试验。以制备1000g环保油墨为例，制备环保油墨，得到对比实施例9-13。
实施例9
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂60％；异丙醇15％；水性颜料15％；丙烯酸异辛酯2％；环氧树脂5％；甲基萘磺酸钠3％。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
实施例10
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂73％；异丙醇12％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯2％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠1％。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
实施例11
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂65％；异丙醇14％；水性颜料10％；丙烯酸异辛酯6％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠1％。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
实施例12
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂64％；异丙醇15％；水性颜料5％；丙烯酸异辛酯7％；环氧树脂6％；甲基萘磺酸钠3％。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
实施例13
所述环保油墨，各组分按重量百分比计分别为：
水性聚氨酯树脂67％；异丙醇13％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠4％。
所述环保油墨的制备方法参照实施例6。
将实施例1-13制备得到的环保油墨在不同的环境温度下进行性能测试，测试结果如表1-4：
表1：-10℃条件下性能测试表
表2：0℃条件下性能测试表
表3：25℃条件下性能测试表
表4：38℃条件下性能测试表
上述实验数据中，附着力的测试方法如下：用3M胶带拉扯基材上的墨层，根据基材上墨层残余量的多少确定油墨附着力的好坏，其中基材选用聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)基材。
剥离强度强度测试方法，同样采用将油墨附着在PET基材上，采用聚乙烯(Polyethylene，PE)基材进行剥离实验，油墨部分转移到PE基材上需要的力的大小。
通过上述分析可以得知，本发明提供的环保油墨溶剂残留量小，具有环保无污染的效果；且附着力高、墨层不易脱落；同时，油墨性能受环境温度的影响较小，在-10℃-38℃的范围内，油墨的附着力、剥离强度、耐水性、粘度等几乎无变化或变化非常小，说明本发明提供的环保油墨具有较好的稳定性。
其中，作为连结料的水性聚氨酯树脂对环保油墨的性能具有重要作用，当其含量大于70％时，将会降低环保油墨的附着力、剥离强度的性能；同时，丙烯酸异辛酯和环氧树脂作为环保油墨中的助剂，其含量对环保油墨的性能具有重要的影响，随着其含量的增加，均会减弱环保油墨的附着力和剥离强度。
与相关技术相比，本发明提供的环保油墨采用水性聚氨酯树脂作为连结料，并通过优化所述环保油墨的助剂组分及各组分的配比，提高分子间的内聚力，从而使所述环保油墨具有黏度高、附着力高的优点；且通过优化配方及制备工艺，使得到的环保油墨具有稳定性好的效果，在使用过程中，受环境温度影响小。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种环保油墨，其特征在于，按重量百分比计，所述环保油墨包括以下组分：
所述水性聚氨酯树脂的分子量为80000-100000；其中所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括异氰酸酯、聚酯多元醇和异氟尔酮二胺。
2.根据权利要求1所述的环保油墨，其特征在于，所述异氰酸酯与所述聚酯多元醇的重量比为(1.2-1.5)：1。
3.根据权利要求2所述的环保油墨，其特征在于，所述异氟尔酮二胺的重量为所述聚酯多元醇重量的1-3％。
4.根据权利要求1所述的环保油墨，其特征在于，按重量百分比计，所述环保油墨包括以下组分：水性聚氨酯树脂67％；异丙醇15％；水性颜料8％；丙烯酸异辛酯4％；环氧树脂4％；甲基萘磺酸钠2％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的环保油墨，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的固含量为55-58％。
6.一种环保油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供环保油墨原料，所述环保油墨原料按重量百分比计，包括以下组分：水性聚氨酯树脂63-70％；异丙醇12-15％；水性颜料5-10％；丙烯酸异辛酯2-4％；环氧树脂4-5％；甲基萘磺酸钠1-3％；所述水性聚氨酯树脂的分子量为80000-100000，所述水性聚氨酯树脂的制备原料包括异氰酸酯、聚酯多元醇和异氟尔酮二胺；
将所述异丙醇、所述水性聚氨酯树脂按比例混合，搅拌并升温至75-80℃，得到中间混合物；
将所述中间产物降温至45-55℃，加入所述水性颜料、所述丙烯酸异辛酯、所述环氧树脂及所述甲基萘磺酸钠，搅拌并保温1-2小时，冷却后过滤得到所述环保油墨。
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