CN106318028A - 一种适用于铝板涂布的水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于铝板涂布的水性油墨及其制备方法。该水性油墨包括氟碳树脂45～50份、分散剂2～3份、水溶性丙烯酸树脂4～5份、滑石粉3～4份、颜料22～23份、亮光剂0.1～0.2份、促进剂2～3份、流平剂1.3～1.5份、消泡剂1.3～1.5份、混合催化剂0.3～0.5份、锡类催化剂0.1～0.2份，其余为纯水。本发明配制的水性油墨印刷适性好，耐湿摩擦性、高光泽性、附着力好，可用于不同硬度的铝板。

Description

一种适用于铝板涂布的水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于印刷油墨涂料技术领域，涉及一种适用于铝板涂布的水性油墨及其制备方法，具体涉及一种以氟碳树脂为主要成分且涂布于天花板吊顶铝板表面的水性油墨及其制备方法。
背景技术
在建筑物的装饰装修上，尤其是用铝板作为天花板吊顶用材时，铝基板上的涂料及制备方法存在一些不足。有些涂料(例如有机溶剂型油墨)制备使用时会排放碳氢化合物和残留溶剂，污染空气和包装物品、有损健康，环保性不足；有些涂料(例如单一色彩的涂漆)制备采用的色彩单一呆板，没有花纹图案，满足不了人们对时尚的追求，美观性不足；有些涂料(例如转印油墨)图案层易脱落、脆化、耐候性差、纹理模糊、图形虚假，不能在室外使用，稳定性不足。有些涂料(例如PVC膜)不能有效地阻隔铝板与空气的接触，或者容易使铝板发生氧化反应，抗氧化性不足等。
发明内容
本发明的一个目的就是针对现有涂料的不足，提供一种适用于铝板涂布的水性油墨。
本发明的水性油墨为共混物，其中重量份数为100份水性油墨包括氟碳树脂45～50份、分散剂2～3份、水溶性丙烯酸树脂4～5份、滑石粉3～4份、颜料22～23份、亮光剂0.1～0.2份、促进剂2～3份、流平剂1.3～1.5份、消泡剂1.3～1.5份、混合催化剂0.3～0.5份、锡类催化剂0.1～0.2份，其余为纯水。
水性油墨的溶解载体为水，具有显著的环保安全特点：安全、无毒、无害、不燃不爆、几乎无挥发性有机气体产生等。
所述的氟碳树脂，化学名称为氟烯烃-乙烯基醚共聚物(FEVE)。具体是由氟乙烯单体和乙烯基乙醚(或酯)单体交替联接构成，氟乙烯单体把乙烯基醚单体从两侧包围起来，形成屏敝式的交替共聚物，然后用含羟基、羧基的乙烯基醚单体与氟烯烃共聚，生成的氟树脂含羟基和少量羧基。其中氟摩尔含量为26％～46％，羟基摩尔含量为1％～2％，羧基摩尔含量为4％～6％。
所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺，也称乙撑基双硬脂酰胺(EBS)，是一种高熔点润滑剂；
所述滑石粉为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成。滑石主要成分是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg3[Si4O10](OH)2；
所述颜料主要成分为钛白粉、透明黄颜料、桃红颜料、炭黑颜料、酞菁蓝颜料中的一种；
所述亮光剂为硅油，即环状聚二甲基硅氧烷。
所述促进剂为三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡的一种；
所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷的一种；
所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚的一种；
所述混合催化剂为二氧化硅。
所述锡类催化剂为氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡中的一种。
本发明的另一个目的是针对现有涂料技术的不足，提供上述适用于铝板涂布的水性油墨的制备方法。
该方法具体是将氟碳树脂、分散剂、水溶性丙烯酸树脂、滑石粉、颜料、亮光剂、促进剂、流平剂、消泡剂、混合催化剂、纯水按上述共混比例加入到调墨桶内，然后置于搅拌机上进行搅拌处理，待固体颗粒与液体连结料充分混合，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里，反复进行2～4次轧墨，通过调节三个辊筒之间的压力来调节油墨的细度；再依次加入到反应器中,边搅拌边缓慢升温,待温度以1～1.2℃/min升至70℃～90℃后,加入相应份数的锡类催化剂,继续反应2～4小时后,缓慢冷却至室温,存放于干燥的密封容器中待测待用。
上述氟碳树脂(FEVE)的制备方法如下：
采用氟氯乙烯、乙烯基醚、水作为反应原料在70℃～80℃的条件下制备得到FEVE树脂。
作为优选，根据反应化学方程式，选择反应原料比例，使得FEVE树脂中氟摩尔含量为26％～46％，大量C-F的键赋予树脂优异的耐候性、耐热和化学稳定性；羟基摩尔含量为1％～2％，羟基的存在能够使树脂与不同的异氰酸酯或氨基树脂在常温至高温较广的范围内进行交联固化；羧基摩尔含量为4％～6％，可以满足对树脂的溶解、固化、光泽等性能的要求。
氟碳树脂单体分子为具有核-壳结构的高分子网状聚合物。制备反应中，氟乙烯单体和乙烯基乙醚(或酯)单体交替联接，氟乙烯单体把乙烯基醚单体从两侧包围起来，形成屏敝式的交替共聚物，形成核-壳结构。化学方程式中的单体结构继续反应，羟基和羧基进行缩水聚酯链接，形成网状结构。氟碳树脂单体结构中，羟基和羧基的聚酯形成高分子的不同结构与形貌。
本发明制备的氟碳树脂以牢固的C-F键为骨架，同其他树脂相比，其耐热性、耐化学品性、耐寒性、低温柔韧性、耐候性和电性能等均较好，且由于其结晶性好，故具有不黏附性、不湿润性。由于氟碳树脂均系高熔点(180～380℃)，不溶于溶剂的固态树脂，故制成水或溶剂的分散型涂料，用喷涂、静电喷涂、幕式淋涂、辊涂等方式涂装，或作成粉末涂料，用静电喷涂或流化床浸涂法涂装。
油墨制备完毕后，取样，进行质量检验。通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过4#杯对油墨的粘度进行检测，通过并列刮样方法对油墨的颜色进行检测，通过光电光泽计对油墨的光泽度进行检测，通过PH计对油墨的PH值进行检测。本发明的凹版水性油墨达到的指标如下：油墨颗粒度在5～15微米(比国标油墨颗粒度细)；粘度按GB/T13217.4检测，粘度在20"左右(涂4#杯)，PH值为8～9；光泽度参照GB/T13217.6-91检测，光泽度达到35～45；干燥速度检测(初干性)参照GB/T1321.5-91，初干性≥15mm/30s。完全符合油墨要求。达到要求后均匀涂覆在铝板表面,涂层干膜厚度为20～25微米,固化温度为120℃～175℃,固化时间为1～5min。
本发明配制的水性油墨印刷适性好，耐湿摩擦性、高光泽性、附着力好，可用于不同硬度的铝板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
实施例1-1.制备FEVE(1)。
采用三氟氯乙烯(CTFE)、乙烯基醚、水作为反应原料，在70℃条件下制备得到FEVE树脂。聚合部分的聚合反应如公式(1)所示。
化学方程式(1)充分反应，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得三氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝4:5:3。此时FEVE树脂中聚合单体的摩尔质量为217.5，其中氟元素摩尔质量为57，计算氟含量为26.21％；羟基元素摩尔质量为17，计算羟基含量为1.95％；羧基元素摩尔质量为45，计算羧基含量为5.17％。
实施例1-2.制备FEVE(2)。
采用四氟乙烯(TFE)、乙烯基醚、水作为反应原料，在75℃条件下制备得到FEVE树脂。聚合部分的聚合反应如公式(2)所示。
作为优选，化学方程式(2)充分反应，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得四氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝4:5:3。此时FEVE树脂中聚合单体的摩尔质量为201，其中氟元素摩尔质量为76，计算氟含量为37.81％；羟基元素摩尔质量为17，计算羟基含量为2.11％；羧基元素摩尔质量为45，计算羧基含量为5.60％。
实施例1-3.制备FEVE(3)。
采用四氟乙烯(TFE)、乙烯基醚、水作为反应原料，在80℃条件下制备得到FEVE树脂。聚合部分的聚合反应如公式(3)所示。
化学方程式(3)充分反应，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得四氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝6:5:3。此时FEVE树脂中聚合单体的摩尔质量为251，其中氟元素摩尔质量为114，计算氟含量为45.42％；羟基元素摩尔质量为17，计算羟基含量为1.69％；羧基元素摩尔质量为45，计算羧基含量为4.48％。
然后利用上述的水性油墨主剂氟碳树脂(FEVE)制备得到适用于铝板涂布水性油墨。
实施例2-1
取实施例1-1制备得到的氟碳树脂50g、分散剂乙烯基双硬脂酰胺2g、水溶性丙烯酸树脂4g、硅酸镁滑石粉3g、钛白粉颜料22g、亮光剂硅油0.1g、促进剂辛酸亚锡2g、流平剂聚醚聚酯改性有机硅氧烷1.3g、消泡剂乳化硅油1.3g、二氧化硅混合催化剂0.3g、纯水13.9g。将上述剂料置于调墨桶内，在搅拌机上进行搅拌处理，固体颗粒与液体连结料充分混合，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里，反复进行2次轧墨，通过调节三个辊筒之间的压力来调节油墨的细度。再依次加入到反应器中,边搅拌边缓慢升温,待温度以1℃/min升至75℃,加入锡类催化剂氧化单丁基锡0.1g,继续反应2小时后,缓慢冷却至室温,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制备完毕后，取样，进行质量检验。通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过4#杯对油墨的粘度进行检测，通过并列刮样方法对油墨的颜色进行检测，通过光电光泽计对油墨的光泽度进行检测，通过PH计对油墨的PH值进行检测。本发明的凹版水性油墨达到的指标如下：油墨颗粒度为5微米(比国标油墨颗粒度细)；粘度按GB/T13217.4检测，粘度为20"(涂4#杯)，PH值为8；光泽度参照GB/T13217.6-91检测，光泽度达到35；干燥速度检测(初干性)参照GB/T1321.5-91，初干性为15mm/30s。完全符合油墨要求。达到要求后,均匀涂覆在铝板表面,涂层干膜厚度为20微米,固化温度为120℃,固化时间为2min。
实施例2-2.
取实施例1-2制备得到的氟碳树脂45g、分散剂乙烯基双硬脂酰胺2.5g、水溶性丙烯酸树脂4.5g、硅酸镁滑石粉3.5g、炭黑颜料23g、亮光剂硅油0.2g、促进剂三乙烯二胺2.5g、流平剂烷基改性有机硅氧烷1.5g、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1.5g、二氧化硅混合催化剂0.5g、纯水15.2g。将上述剂料置于调墨桶内，在搅拌机上进行搅拌处理，固体颗粒与液体连结料充分混合，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里，反复进行3次轧墨，通过调节三个辊筒之间的压力来调节油墨的细度。再依次加入到反应器中,边搅拌边缓慢升温,待温度升至80℃,加入锡类催化剂单丁基三异辛酸锡0.1g,继续反应2.5小时后,缓慢冷却至室温,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制备完毕后，取样，进行质量检验。通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过4#杯对油墨的粘度进行检测，通过并列刮样方法对油墨的颜色进行检测，通过光电光泽计对油墨的光泽度进行检测，通过PH计对油墨的PH值进行检测。本发明的凹版水性油墨达到的指标如下：油墨颗粒度为10微米(比国标油墨颗粒度细)；粘度按GB/T13217.4检测，粘度为20"(涂4#杯)，PH值为8.5；光泽度参照GB/T13217.6-91检测，光泽度达到40；干燥速度检测(初干性)参照GB/T1321.5-91，初干性为16mm/30s。完全符合油墨要求。达到要求后均匀涂覆在铝板表面,涂层干膜厚度为22微米,固化温度为150℃,固化时间为3min。
实施例2-3.
取实施例1-3制备得到的氟碳树脂45g、分散剂乙烯基双硬脂酰胺3g、水溶性丙烯酸树脂5g、硅酸镁滑石粉4g、桃红颜料23g、亮光剂硅油0.2g、促进剂DC-829二月桂酸二丁基锡3g、流平剂烷基改性有机硅氧烷1.5g、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚1.5g、二氧化硅混合催化剂0.5g、纯水13.1g。将上述剂料置于调墨桶内，在搅拌机上进行搅拌处理，固体颗粒与液体连结料充分混合，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里，反复进行4次轧墨，通过调节三个辊筒之间的压力来调节油墨的细度。再依次加入到反应器中,边搅拌边缓慢升温,待温度以1.2℃/min升至85℃,加入锡类催化剂单丁基三异辛酸锡0.2g,继续反应3小时后,缓慢冷却至室温,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制备完毕后，取样，进行质量检验。通过刮板细度计对油墨的细度和初干性进行检测，通过4#杯对油墨的粘度进行检测，通过并列刮样方法对油墨的颜色进行检测，通过光电光泽计对油墨的光泽度进行检测，通过PH计对油墨的PH值进行检测。本发明的凹版水性油墨达到的指标如下：油墨颗粒度为15微米(比国标油墨颗粒度细)；粘度按GB/T13217.4检测，粘度为20"(涂4#杯)，PH值为9；光泽度参照GB/T13217.6-91检测，光泽度达到45；干燥速度检测(初干性)参照GB/T1321.5-91，初干性为16mm/30s。完全符合油墨要求。达到要求后均匀涂覆在铝板表面,涂层干膜厚度为25微米,固化温度为175℃,固化时间为5min。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于铝板涂布的水性油墨，为共混物，其特征在于重量份数为100份水性油墨包括氟碳树脂45～50份、分散剂2～3份、水溶性丙烯酸树脂4～5份、滑石粉3～4份、颜料22～23份、亮光剂0.1～0.2份、促进剂2～3份、流平剂1.3～1.5份、消泡剂1.3～1.5份、混合催化剂0.3～0.5份、锡类催化剂0.1～0.2份，其余为纯水；
所述的氟碳树脂为具有核-壳结构的高分子网状聚合物，其中氟摩尔含量为26％～46％，羟基摩尔含量为1％～2％，羧基摩尔含量为4％～6％。
2.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨的制备方法，其特征在于该方法是将氟碳树脂、分散剂、水溶性丙烯酸树脂、滑石粉、颜料、亮光剂、促进剂、流平剂、消泡剂、混合催化剂、纯水按一定比例加入到调墨桶内，然后置于搅拌机上进行搅拌处理，待固体颗粒与液体连结料充分混合，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里，反复进行多次轧墨，通过调节三个辊筒之间的压力来调节油墨的细度；再依次加入到反应器中,边搅拌边缓慢升温,待温度以1～1.2℃/min升至70℃～90℃后,加入相应份数的锡类催化剂,继续反应2～4小时后,缓慢冷却至室温,存放于干燥的密封容器中待测待用；
制备重量份数为100份水性油墨，以下各原料的加入量如下：氟碳树脂45～50份、分散剂2～3份、水溶性丙烯酸树脂4～5份、滑石粉3～4份、颜料22～23份、亮光剂0.1～0.2份、促进剂2～3份、流平剂1.3～1.5份、消泡剂1.3～1.5份、混合催化剂0.3～0.5份、锡类催化剂0.1～0.2份，其余为纯水。
3.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。
4.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述滑石粉为硅酸镁盐类矿物滑石族滑石，主要成分为含水硅酸镁，经粉碎后，用盐酸处理，水洗，干燥而成。
5.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述颜料主要成分为钛白粉、透明黄颜料、桃红颜料、炭黑颜料、酞菁蓝颜料中的一种。
6.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述亮光剂为硅油。
7.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述促进剂为三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡的一种。
8.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述流平剂为聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷的一种。
9.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述消泡剂为乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚的一种。
10.如权利要求1所述的一种适用于铝板涂布的水性油墨或如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述混合催化剂为二氧化硅；所述锡类催化剂为氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡中的一种。
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