CN105968943A - 一种用于凹版的水性快干油墨组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于凹版的水性快干油墨组合物包括如下重量份数的组分：聚合物乳液40～60份；成膜助剂10～25份；快干剂2～5份；颜料1～10份；流平剂2～5份；润湿分散剂1～5份；耐水解硅烷偶联剂0.1～2份；填料5～15份，本发明解决了凹版印刷水性油墨印刷过程中快干问题，消除了有机溶剂对人体的危害，减轻环境的压力，无味道。
Description
技术领域
本发明属于精细化工材料和凹版印刷领域，具体涉及一种用于凹版的水性快干油墨组合物。
背景技术
凹版油墨是印刷速度非常快的一种印刷方式。为实现印刷快的目的，通常是使用有机溶剂作为调整印刷速度，油墨粘度，改变油墨流变形态的物质。
近来年，由于雾霾的严重性，使油墨和产生厂家，以及国家行业部门不得不制定新的法规，控制有机溶剂的使用，减少有机溶剂向大气排放量，并考虑新的措施最终解决有机溶剂涂料对大气环境的污染问题。
水是最好的有机溶剂替代溶剂。但是，水是一种极性极强，分子间能够形成氢键物质，这造成了分子间作用力增大，使水蒸发热较大，需要环境中供给较大能量才能使液态水分子变成气态的水分子。
为达到快干目的，通常采用加热的方式。但是，加热方式有一定的局限性，加热到一定程度，将会导致印刷材料变形，因此加热设定温度不能超过印刷材料变形温度。
另外一条途径与思路是，就是通过外加剂，改变水的结构，使水的能够快速蒸发。
在使用能够改变水结构，并和水一起挥发的物质中，人们还在进行尝试与研究。目前，尚未形成一种新的认知，来改变的水的结构，使水分子之间的作用力减弱。
在设计外加物质方面，从环保，印刷工艺，印刷材料考虑，基本要求是：外加的物质不能大，不能对环境造成负面影响，同时，还要能够削弱水分子之间的氢键，从而改变水的蒸发热，加速水的蒸发能力，提高水的干燥速度，并在使用外加物质的时，不影响印刷油墨对基材的影响，这些基本要求，对水性环保油墨技术提出了新的挑战。
发明内容
基于我们对水认识与研究，我们惊讶的发现，水是可以通过外加物质，在水分子之间，插入另外一个分子，削弱分子之间的作用力，加快干燥速度的。基于我们获得认知与理解，我们发明了可以插入到水分子之间的物质。这为水分子作为快干剂奠定了研究基础与发明依据。
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一是提供一种环保，可满足凹版印刷高速印刷，120米/分要求的水性快干油墨组合物；另外一个目的，就是解决印刷过程中水快速干燥问题。
为实现上述技术目的，本发明的用于凹版的水性快干油墨组合物包括如下重量份数的组分：
其中，所述的快干剂具有如下结构式：
其中，R1、R2独立地为包含1～18碳原子的烷基，n取值为0～4。
其中，所述的聚合物乳液为醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液、有机硅乳液、聚酯树脂乳液、环氧树脂乳液、酚醛环氧树脂乳液、氨基树脂乳液、聚丙烯酸乳液以及上述乳液经过化学改性后得到的水溶高分子中的任意一种或几种的混合物。
优选地，所述的聚合物乳液的玻璃化温度在55-75℃之间，重均分子量为1000-30000。
进一步优选地，所述的聚合物乳液为聚酯树脂乳液、醇酸树脂乳液和聚丙烯酸树脂乳液的混合物，原则上依据工况条件可以调整乳液的混合比例，例如工况要求漆膜饱满可增加醇酸树脂的用量，增加硬度和抗划伤性可增加聚酯的含量。
上述的聚合物乳液混合物可以通过红外光谱与核磁共振以及色谱-质谱可以检测到具有上述特征官能团，分子结构以及分子骨架的物质。同时，上述聚合物乳液可以用于PVC印刷基材，但不限于PVC，还包括PET基材，且不限于这些基材，包括其它基材。
所述的成膜助剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、乙二醇、乙二醇醚、丙二醇醚、丙酮和丁酮中的任意一种或几种的混合物。在一个优选的实施方案中，所述的成膜助剂为甲醇、丁醇、乙二醇丁醚和丙二醇甲醚按照质量比20∶2∶∶1∶∶3。
所述的填料为碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、滑石粉、粘土、二氧化硅、蒙脱土中的任意一种或几种的混合物。优化的填料为二氧化硅与滑石粉的混合物，其质量比为1∶5。
所述的润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H或甲基，R为1～18个碳原子的烷基，X为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数，其制备方法采用本体聚合物，按照物质的摩尔比称重，在引发剂过氧化环己酮的作用反应16h制备得到。
所述的耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为1-4碳原子的烷基；R1为1～3碳原子的烷烃，或苯基，或环烷基；
Y为环氧基、氨基、羧基、羟基中的任意一种。
所述的流平剂具有如下结构式：
其中，x为1～4的整数，n为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数，其制备方法为采用本体聚合物，按照物质的摩尔比称重，在引发剂过氧化环己酮的作用下反应16h得到。
所述填料的粒径为0.5～2.5微米。
所述的颜料为有机颜料、无机颜料、有机染料中的任意一种。
所述的助剂包括消泡剂、润滑剂和耐磨剂。所述的消泡助剂是指可以消除搅拌、生产、施工过程中的助剂，例如有机硅消泡剂，丙烯酸消泡剂、醇类消泡剂；所述的润滑剂，包括有机硅润滑剂、蜡、石墨。对于消泡剂、润滑剂和耐磨剂的用量可以根据实际需要根据一些公知常识进行添加。
更近一步地，本发明提出了上述水性快干油墨组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照提供的物质含量，进行称重，按照比例向反应釜中依次加入填料和耐水解硅烷偶联、助剂、润湿分散剂、快干剂、聚合物乳液，同时，不断搅拌，混合均匀；
(2)将反应釜的温度控制在45℃～60℃，向其中加入颜料，加完毕之后保温5～15分钟，再加入流平剂。
有益效果：本发明解决水性凹版油墨快干问题，消除了有机溶剂对人体的危害，减轻环境的压力，无味道。
具体实施方式
下面通过具体的实施例详细说明本发明。下述实施例中使用的聚合物乳液的玻璃化温度均在55-75℃之间，重均分子量为1000-30000。
其中，实用的流平剂具有如下结构通式：
其中，x为1～4的整数，n为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数，其制备方法为采用本体聚合物，按照物质的摩尔比称重，在引发剂过氧化环己酮的作用下反应16h得到；
所用的润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H或甲基，R为1～18个碳原子的烷基，X为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数，其制备方法采用本体聚合物，按照物质的摩尔比称重，在过氧化环己酮作用反应16h制备得到。
实施例1
本实施例提供的水性快干油墨组合物包括如下质量百分比的组分：
其中，聚合物乳液为聚酯乳液、醇酸树脂乳液以及聚丙烯酸树脂乳液按照质量比3∶5∶2的混合物；填料为二氧化硅与滑石粉按照质量比为1∶5混合的混合物，填料的粒径为0.5～2.5微米；润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为甲基，R为10个碳原子的烷基，X为10的整数，Y为30的整数，Z为20的整数；
耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为3个碳原子的烷基；R1为苯基；Y为环氧基；
流平剂具有如下结构式：
其中，x为1，n为10，Y为30，Z为20。
制备方法：按照提供的物质含量，进行称重，按照比例向反应釜中依次加入填料和耐水解硅烷偶联、助剂、润湿分散剂、、聚合物乳液，同时，不断搅拌，混合均匀；
(2)将反应釜的温度控制在45℃～60℃，向其中加入颜料，加完毕之后保温5～15分钟，再加入流平剂，即得。
产品效果：无味道，180耐热时间5分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度110米/分，PVC薄膜不变形，耐紫外线辐照600小时。
实施例2
本实施例提供的水性快干油墨组合物包括如下质量百分比的组分：
其中，聚合物乳液为醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液和有机硅乳液按照质量比4∶5∶8的混合物；填料为二氧化硅与滑石粉按照质量比为1∶5混合的混合物，填料的粒径为0.5～2.5微米；润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H，R为2个碳原子的烷基，X为20的整数，Y为20的整数，Z为10的整数；
耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为2个碳原子的烷基；R1为3个碳原子的烷烃；Y为氨基；
流平剂具有如下结构式：
其中，x为4，n为30，Y为10，Z为10。
其制备方法同实施例1。
效果：无味道，180耐热时间16分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度120米/分，PVC薄膜不变形，耐紫外线辐照600小时。
实施例3
本实施例提供的水性快干油墨组合物包括如下质量百分比的组分：
其中，聚合物乳液为醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液以及有机硅乳液按照质量比3∶5∶2的混合物；填料为二氧化硅与滑石粉按照质量比为1∶5混合的混合物，填料的粒径为0.5～2.5微米；润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H，R为15个碳原子的烷基，X为30的整数，Y为10的整数，Z为0；
耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为4个碳原子的烷基；R1为2个碳原子的烷烃；Y为羧基；
流平剂具有如下结构式：
其中，x为3，n为20，Y为20，Z为0。
其制备方法同实施例1。
效果：无味道，180耐热时间7分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度111米/分，PVC薄膜不变形，耐紫外线辐照600小时。
实施例4
本实施例提供的水性快干油墨组合物包括如下质量百分比的组分：
其中，聚合物乳液为环氧树脂乳液、酚醛环氧树脂乳液以及氨基树脂乳液按照质量比2∶5∶3的混合物；填料为二氧化硅与滑石粉按照质量比为1∶5混合的混合物，填料的粒径为0.5～2.5微米；润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为甲基，R为5个碳原子的烷基，X为40的整数，Y为10的整数，Z为5；
耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为3个碳原子的烷基；R1为3个碳原子的烷烃；Y为环烷基；
流平剂具有如下结构式：
其中，x为2，n为25，Y为25，Z为5。
其制备方法同实施例1。
效果：无味道，180耐热时间15分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度100米/分，PVC薄膜不变形，耐紫外线辐照600小时。
实施例5
本实施例提供的水性快干油墨组合物包括如下质量百分比的组分：
其中，聚合物乳液为聚氨酯乳液、醇酸树脂乳液以及氨基树脂乳液按照质量比4∶3∶5的混合物；填料为二氧化硅与滑石粉按照质量比为1∶5混合的混合物，填料的粒径为0.5～2.5微米；润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H，R为2个碳原子的烷基，X为20的整数，Y为20的整数，Z为10的整数；
耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为2个碳原子的烷基；R1为3个碳原子的烷烃；Y为氨基；
流平剂具有如下结构式：
其中，x为4，n为30，Y为10，Z为10。
其制备方法同实施例1。
效果：无味道，180℃耐热时间13分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度117米/分，PVC薄膜不变形，耐紫外线辐照600小时。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于凹版的水性快干油墨组合物，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
其中，所述的快干剂具有如下结构式：
其中，R1、R2为包含1～18碳原子的烷基，n取值为0～4。
2.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的聚合物乳液为醇酸树脂乳液、聚氨酯乳液、有机硅乳液、聚酯树脂乳液、氧树脂乳液、酚醛环氧树脂乳液、氨基树脂乳液、酚醛树脂乳液、聚丙烯酸乳液以及上述乳液经过化学改性后得到的水溶高分子中的任意一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的聚合物乳液的玻璃化温度在55-75℃之间，重均分子量为1000-30000。
4.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的成膜助剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、乙二醇、乙二醇醚、丙二醇醚、丙酮和丁酮中的任意一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的填料为碳酸钙、硅灰石、硫酸钡、滑石粉、粘土、二氧化硅、蒙脱土中的任意一种或几种的混合物。优化的填料为二氧化硅与滑石粉的混合物，其质量比为1∶5.
6.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的润湿分散剂具有如下分子结构式：
其中，R1为H或甲基，R为1～18个碳原子的烷基，X为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数。
7.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的耐水解硅烷偶联剂具有如下结构式：
其中，R为1-4碳原子的烷基；R1为1～3碳原子的烷烃，或苯基，或环烷基；
Y为环氧基、氨基、羧基、羟基中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的流平剂具有如下结构式：
其中，x为1～4的整数，n为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数。
9.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述填料的粒径为0.5～2.5微米。
10.根据权利要求1所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的颜料为有机颜料、无机颜料、有机染料中的任意一种。
11.根据权利要求1任一项所述的水性快干油墨组合物，其特征在于，所述的助剂包括消泡剂、润滑剂和耐磨剂。
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