CN105820651B - 一种平版印刷机用水性油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平版印刷机用水性油墨及其制备方法。按质量份计，其组成包括30‑85份的超支化聚合物、2‑20份的填料、5‑20份颜料和1‑15份的水。所述的超支化聚合物为超支化羟甲基苯酚、超支化多羟基环氧、超支化聚酰胺的一种或几种。本发明配制的水性油墨为平版印刷专用水性油墨，完全不同于凹印、柔印、丝印等其他印刷方式的水性油墨。为适应平版印刷机高速运转及平版板材无明显物理凹凸结构的特点，本发明采用超支化聚合物为油墨主体连接料，使得本发明的水性油墨具有一般水性油墨不具备的可适用于平版印刷的高固含、高粘度的特征。与现有平版印刷油墨技术相比，本发明配制的这种专用水性油墨无须使用到臭味、有毒性、高沸点的有机溶剂，绿色环保。

Description

一种平版印刷机用水性油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于印刷油墨制备技术领域，特别涉及一种平版印刷机用水性油墨及其制备方法。

背景技术

平版印刷是目前主要的印刷方法之一，也是应用最为广泛的印刷方式。有别于凹版印刷、凸版印刷等传统印刷工艺，平版印刷的印版，其空白部分和图文部分几乎在同一平面上。平版印刷是利用油、水互斥的规律，在同一平面的印版上构成了亲油疏水的图文部分和亲水疏油的空白部分。印刷时，印版先被“水”润湿，再涂布油墨，经过橡皮布的转移，在承印物上形成印迹。随着技术的演进，出现了“无水胶印”的平版印刷方式，即印刷过程中不需要“水”保护空白区，而只有油墨，在同一平面的印版上构成亲油的图文区和斥油的空白区(《胶印机工作原理与操作技术》韩玄武郑莉编著化学工业出版社)。但无论“油水分离”的传统平版印刷，还是新型的“无水胶印”，均不可避免的需要采用溶剂型油墨。溶剂型油墨采用毒性较强的有机溶剂，在溶剂型油墨的生产、使用过程中，机溶剂的挥发(VOC)会对人体造成一定的伤害。

油墨一般是由连结料、颜料、填充料、溶剂、助剂等物质组成的均匀混合物。能进行印刷并在承印物体上干燥，具有颜色与一定流动度的浆状胶连体。环保油墨就是用水、植物油等无污染或可降解的物质部分或全部替代原有的矿物油、树脂等成分，实现油墨印刷全过程的无污染或低VOC。水性油墨(Water-based ink)简称为水墨，是由有机颜料、连结料、溶剂和相关助剂经复合研磨加工而成。一般的水性油墨具有两个显著的特点：一是粘度低，流动性好；二是利于环保。水性油墨与溶剂型油墨的最大区别，在于其使用的溶剂是水而不是有机溶剂，明显减少VOC排放量，能防止大气污染，不影响人体健康。水性油墨价格便宜，不易燃烧，墨性稳定，不腐蚀版材，操作简单，因此特别适用于食品、饮料、药品等包装印刷品，是世界公认的环保型印刷材料，也是目前所有印刷油墨中唯一经美国食品药品协会认可的油墨。此外，它不仅可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，还可以减少印刷表面残留的毒性，而且清洗印刷设备方便。

但是，到目前为止，印刷领域只有凹印、柔印等印刷方式可以采用环保的水性油墨，而平版印刷方式由于原理限制，而无法采用水性油墨。并且，不管是进口水性油墨还是国产水性油墨，印刷性能和质量都达不到溶剂型油墨的标准。目前水性油墨都存在不抗碱、不抗乙醇和水、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。这主要是由于水的表面张力较高导致油墨难润湿、干燥缓慢。目前，水性油墨在市场上生产和使用很少。

超支化聚合物是树枝状大分子的同系物，其结构是从一个中心核出发，由支化单体ABx逐级伸展开来，或者是由中心核、数层支化单元和外围基团通过化学键连接而成的。超支化聚合物由于其独特的支化分子结构，分子间无缠结，并且含有大量的端基，因此表现出高溶解度、低黏度、高的化学反应活性等许多线形聚合物所不具有的特殊性能。超支化聚合物分子结构虽然没有树形分子完美，但它的合成采用一锅法，合成方法简单，无需繁琐耗时的纯化与分离过程，大大降低了成本。(《水性树脂制备与应用》张洪涛黄锦霞编化学工业出版社)

发明内容

本发明突破平版印刷传统印刷原理，提供一种平版印刷机用水性油墨及其制备方法。该方法利用超支化聚合物发明出适应于平版印刷的水性油墨，实现了人类历史上第一次平版水性油墨印刷。

本发明所述的平版印刷机用水性油墨，按质量份计，其组成包括30-85份的超支化聚合物、2-20份的填料、5-20份颜料和1-15份的水。

所述的超支化聚合物为超支化羟甲基苯酚、超支化多羟基环氧、超支化聚酰胺的一种或几种。

所述的超支化羟甲基苯酚的数均分子量为1000-50000，重均分子量为3000-150000，支化度10-90％，优选30-80％；超支化多羟基环氧的数均分子量为2000-100000，重均分子量为10000-500000，支化度10-90％，优选30-80％；超支化聚酰胺的数均分子量为1000-50000，重均分子量为5000-250000，支化度10-90％，优选30-80％。

所述的填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米硅酸镁。

所述的颜料为有机颜料。

本发明配制的水性油墨为平版印刷专用水性油墨，完全不同于凹印、柔印、丝印等其他印刷方式的水性油墨。为适应平版印刷机高速运转及平版板材无明显物理凹凸结构的特点，本发明采用超支化聚合物为油墨主体连接料，使得本发明的水性油墨具有一般水性油墨不具备的可适用于平版印刷的高固含、高粘度的特征。

与现有平版印刷油墨技术相比，本发明配制的这种专用水性油墨无须使用到臭味、有毒性、高沸点的有机溶剂，避免了有机溶剂挥发排放到大气中，不会对大气环境造成污染。另外，版材生产人员也不会因要长期接触有机溶剂而导致身体健康特别是神经系统会受到的损害。同时，由于本发明的水性油墨适用于平版印刷机体系，使得使用本发明的水性油墨的印刷品具有印刷速度快，高精度等凹印与柔印等印刷方式不具备的优势。本发明的水性油墨操作简单、经济、可规模化生产，而且干燥快速，克服其他类型水性油墨干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的这种平版印刷机用水性油墨及其在平版印刷制备中的应用做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

制备单体二羟甲基苯酚a：取苯酚加入三口瓶中，加入苯酚质量4倍的水搅拌溶解，加入苯酚摩尔2倍的甲醛(37％水溶液)搅拌均匀，加入占总溶液质量10％的氢氧化钠为催化剂，室温搅拌反应12小时，反应结束后(可用薄层色谱监控反应过程)，加入稀盐酸中和至中性，用乙酸乙酯萃取后得到单体a(二羟甲基苯酚)。

制备超支化羟甲基苯酚A：单体a配置成10％(质量百分比)的乙醇溶液，加入总溶液质量4％的氨水作为催化剂，加热60℃反应6小时得到超支化高分子A(超支化羟甲基苯酚)，经测定，数均分子量1100，重均3350，支化度80％。

取上述制备的超支化羟甲基苯酚(A)65份(质量)，在转速>600r/min下，加入10份纳米碳酸钙(质量)，15份黄色有机染料(质量)，10份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例2

制备(4-((4-hydroxyphenyl)(4-((oxiran-2-yloxy)methyl)phenyl)methyl)phenol)二羟基环氧b：取三羟基三甲苯加入三口瓶中，加入三羟基三甲苯质量1倍的水及3倍的四氢呋喃搅拌溶解，加入三羟基三甲苯等摩尔的环氧氯丙烷搅拌均匀，加入占总溶液质量5％的氢氧化钠，室温搅拌反应6小时，反应结束后(可用薄层色谱监控反应过程)，减压蒸馏，乙酸乙酯萃取得到单体b(二羟基环氧)。

超支化多羟基环氧B的制备方法：单体b配置成10％(质量百分比)的乙醇溶液，加入总溶液质量1％的氢氧化钠作为催化剂，加热60℃反应4小时得到超支化高分子B(超支化多羟基环氧)，经测定，数均分子量2450，重均10800，支化度60％。

取上述制备的超支化多羟基环氧(B)70份(质量)，在转速>600r/min下，5份纳米硅酸镁(质量)，15份蓝色有机染料(质量)，10份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例3

超支化聚酰胺C的制备方法：取氨基间苯二甲酸加入三口瓶中，加入其质量1倍的水及3倍的乙醇搅拌溶解，加热60℃，搅拌反应6小时，反应结束后(可用薄层色谱监控反应过程)，减压蒸馏，乙酸乙酯萃取得到超支化高分子C(超支化聚酰胺)，经测定，数均分子量1020，重均5900，支化度75％。

取上述制备的超支化聚酰胺(C)60份(质量)，在转速>600r/min下，10份纳米二氧化硅(质量)，20份红色有机染料(质量)，10份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例4

取实施例1制备的超支化羟甲基苯酚(A)40份(质量)，取实施例2制备的超支化多羟基环氧(B)40份(质量)，在转速>600r/min下，5份纳米硅酸镁(质量)，10份黑色有机染料(质量)，5份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例5

取实施例2制备的超支化多羟基环氧(B)35份(质量)，取实施例3制备的超支化聚酰胺(C)35份(质量)，在转速>600r/min下，5份纳米硅酸镁(质量)，15份黄色有机染料(质量)，10份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例6

取实施例1制备的超支化羟甲基苯酚(A)40份(质量)，取实施例3制备的超支化聚酰胺(C)30份(质量)，在转速>600r/min下，5份纳米硅酸镁(质量)，15份蓝色有机染料(质量)，10份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

实施例7

取实施例1制备的超支化羟甲基苯酚(A)25份(质量)，取实施例2制备的超支化多羟基环氧(B)25份(质量)，取实施例3制备的超支化聚酰胺(C)25份(质量)，在转速>600r/min下，7份纳米硅酸镁(质量)，15份红色有机染料(质量)，3份水(质量)，高速分散充分润湿粉料，三辊机研磨，细度<10μm，即得平版印刷机用水性油墨。

将上述实施例1-7制备的平版印刷机用水性油墨进行测试，结果如下：

Claims (2)

1.一种平版印刷机用水性油墨，其特征在于，按质量份计，其组成包括30-85份的超支化聚合物、2-20份的填料、5-20份颜料和1-15份的水；

所述的超支化聚合物为超支化羟甲基苯酚、超支化多羟基环氧、超支化聚酰胺中的一种或几种；

所述的超支化羟甲基苯酚的制备方法为：取苯酚加入三口瓶中，加入苯酚质量4倍的水搅拌溶解，加入苯酚摩尔2倍的甲醛水溶液搅拌均匀，甲醛水溶液浓度为37％，加入占总溶液质量10％的氢氧化钠为催化剂，室温搅拌反应12小时，反应结束后加入稀盐酸中和至中性，用乙酸乙酯萃取后得到单体a；将单体a配制成质量百分比为10％的乙醇溶液，加入总溶液质量4％的氨水作为催化剂，加热60℃反应6小时得到超支化羟甲基苯酚；

所述的超支化多羟基环氧的制备方法为：取三羟基三甲苯加入三口瓶中，加入三羟基三甲苯质量1倍的水及3倍的四氢呋喃搅拌溶解，加入三羟基三甲苯等摩尔的环氧氯丙烷搅拌均匀，加入占总溶液质量5％的氢氧化钠，室温搅拌反应6小时，反应结束后减压蒸馏，乙酸乙酯萃取得到单体b；将单体b配制成质量百分比为10％的乙醇溶液，加入总溶液质量1％的氢氧化钠作为催化剂，加热60℃反应4小时得到超支化多羟基环氧；

所述的超支化聚酰胺的制备方法：取氨基间苯二甲酸加入三口瓶中，加入其质量1倍的水及3倍的乙醇搅拌溶解，加热60℃，搅拌反应6小时，反应结束后减压蒸馏，乙酸乙酯萃取得到超支化聚酰胺；

所述的填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米硅酸镁。

2.根据权利要求1所述的平版印刷机用水性油墨，其特征在于，所述的颜料为有机颜料。