CN106497225B - 一种高附着力印刷油墨连接料及其制备方法 - Google Patents

一种高附着力印刷油墨连接料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高附着力印刷油墨连接料及其制备方法，该高附着力印刷油墨连接料是以溶于离子液体的微晶纤维素为基材，以聚丙烯腈静电纺丝纤维为添加剂，以增塑剂为辅助添加剂，利用微晶纤维素表面的活性羟基与聚丙烯腈静电纺丝纤维分子链结构中强电负性的氮原子形成氢键，进一步获得交联结构，从而得到高附着力印刷油墨连接料；制备方法包括纺丝液的制备、静电纺丝、微晶纤维素的溶解、静电纺丝纤维‑微晶纤维素混合物的制备以及高附着力印刷油墨连接料的制备等五个阶段；本发明的高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度可超过3MPa；本发明的高附着力印刷油墨连接料的制备方法简单，符合可持续发展的环保要求。

Description

一种高附着力印刷油墨连接料及其制备方法
技术领域
本发明属于有机高分子材料制备技术领域，具体地说，是涉及一种以溶解于离子液体的微晶纤维素为基材，以聚丙烯腈静电纺丝纤维为主要添加剂，以增塑剂为辅助添加剂的印刷油墨连接料及其制备方法。
背景技术
印刷油墨的性能直接受连接料各项理化指标的影响，随着对墨层黏结牢度的要求不断提高，高附着力的油墨连接料已经成为油墨行业的研究热点之一。
目前，关于印刷油墨连接料附着力的研究主要集中于连接料大分子的扩链[孔霞，翟金清，朱延安，等. 聚氨酯丙烯酸水性木器涂料附着力影响因素的研究，涂料工业，2010，2；王正祥，冉岚，陈洪. 聚酯型水性聚氨酯油墨连接料的研究，中国胶粘剂，2011，2；顾丽争，王正祥. 醇酯型聚氨酯油墨连接料的制备与性能研究，包装学报，2011，3]、添加附着力增进剂[陈芳，郑耀臣，宋永东. 丙烯酸聚氨酯清漆的层间附着力，涂料工业，2004，7；周铭.乳胶膜附着机理与附着力促进剂的选择，现代涂料与涂装，2007，8]以及提高连接料涂层的交联密度[Firas Awaja，Michael Gilbert，Georgina Kelly，et al. Adhesion ofpolymers，Progress in Polymer Science，2009，34；李玉南，崔嘉敏，何立凡，等. 水性油墨用聚丙烯酸酯乳液的合成及其在BOPP薄膜上的应用，化工新型材料，2014，8；陈曦，薛超霞，皮丕辉，等. PE、PP薄膜油墨用室温自交联水性丙烯酸酯树脂的制备，电镀与涂饰，2015，14]等三个方面。
目前常用于改善油墨连接料结构、提高附着力的方法普遍消耗大量化学合成产物，在制备和使用的过程中会消耗大量化学品并产生挥发性的污染物，不利于环境保护和可持续发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对印刷油墨连接料附着力不足的现象，提供一种高附着力印刷油墨连接料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下步骤：
一种高附着力印刷油墨连接料，其是以溶于离子液体的微晶纤维素为基材，以聚丙烯腈静电纺丝纤维为主要添加剂，以增塑剂为辅助添加剂，利用微晶纤维素表面的活性羟基与聚丙烯腈静电纺丝纤维分子链结构中强电负性的氮原子形成氢键，进一步获得交联结构，从而得到高附着力印刷油墨连接料，所述高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度能够超过3MPa。
所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，采取如下步骤：
(1) 将聚丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺混合后置于锥形瓶中进行水浴加热，水浴过程中上述混合物需机械搅拌直至完全溶解后获得聚丙烯腈纺丝液；
(2) 将步骤(1)制备获得的纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，阳极与针头连接，阴极与铝箔连接，连接阴极的铝箔为接收器，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维；
(3) 将微晶纤维素与离子液体进行混合后置于三口烧瓶中，在微波加热的同时进行机械搅拌，使微晶纤维素完全溶解制得微晶纤维素溶液；
(4) 经超声波处理使步骤(2)所得聚丙烯腈静电纺丝纤维均匀分散在步骤(3)所得微晶纤维素溶液中得到聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物，每100g微晶纤维素溶液中添加1.0g~10g聚丙烯腈静电纺丝纤维；
(5) 将步骤(4)得到的聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物与增塑剂按照一定的质量比混合后置于锥形瓶中，经机械搅拌均匀，制得高附着力印刷油墨连接料。
所述步骤(1)中，聚丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1:6~1:10，水浴温度为80℃，混合物的机械搅拌转速为120r/min。
所述步骤(2)中，静电纺丝过程的电压为16kV，接收距离为20cm，
注射泵流速为0.5mL/h~2.0mL/h，聚丙烯腈静电纺丝纤维的直径为50~80nm，长度为500~800nm。
所述步骤(3)中，微晶纤维素与离子液体的质量比为1:100，微晶纤维素的直径为50~80nm，长度为200~300nm，微晶纤维素溶解于离子液体的反应方程式如下：
其中：[X]+是[C2mim]+、[C4mim]+或 [C6mim]+。
所述步骤(3)中，微波加热温度为110℃，微波反应时间为40min；溶解过程中机械搅拌的转速为60r/min。
所述步骤(4)中，超声波处理的功率为1200w，处理时间为600s；微晶纤维素与聚丙烯腈静电纺丝纤维的反应方程式如下：
。
所述步骤(5)中，增塑剂采用邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异丁酯，机械搅拌转速为60r/min，时间为300s。
所述步骤(5)中，聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物与增塑剂的重量配比如下：
静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物 92wt%~95wt%。
增塑剂 5wt%~8wt%
本发明的有益效果在于：(1) 本发明提供了一种以微晶纤维素为主体的高附着力印刷油墨连接料的制备方法；(2) 本发明利用纤维素表面的活性羟基与聚丙烯腈静电纺丝纤维分子链结构中强电负性的氮原子形成氢键，在连接料结构内部形成稳定的交联结构；(3) 本发明高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度可超过3MPa；(4) 本发明的高附着力印刷油墨连接料的制备方法易与现有技术结合，可实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围并不受此限制。
实施例1
本实施例的高附着力印刷油墨连接料的制备方法如下：
(1) 取1g聚丙烯腈和6g N，N-二甲基甲酰胺放于锥形瓶中混合，然后将锥形瓶置于80℃水浴锅中经120r/min机械搅拌至聚丙烯腈完全溶解，获得6.8g聚丙烯腈纺丝液；
(2) 取5.0g纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，设定电压为16kV，接收距离为20cm，流速为0.5mL/h，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维4.1g；
(3) 取1.0g微晶纤维素与100g [C2mim]Cl混合后置于三口烧瓶中进行微波加热到110℃，在60r/min的机械搅拌作用下反应40min，获得微晶纤维素溶液100.6g；
(4) 称取1.0g聚丙烯腈静电纺丝纤维添加到100g微晶纤维素溶液中，经功率为1200w的超声波处理600s，制得聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物100.3g；
(5) 称取92.0g聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物和8.0g邻苯二甲酸二甲酯置于锥形瓶中经60r/min的机械搅拌处理300s，制得高附着力印刷油墨连接料98.7g。
取20.0g该高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度为2.3MPa。
实施例2
本实施例的高附着力印刷油墨连接料的制备方法如下：
(1) 取2g聚丙烯腈和15g的N，N-二甲基甲酰胺放于锥形瓶中混合，然后将锥形瓶置于80℃水浴锅中经120r/min机械搅拌至聚丙烯腈完全溶解，获得15.9g聚丙烯腈纺丝液；
(2) 取8.0g聚丙烯腈纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，设定电压为16kV，接收距离为20cm，流速为1.0mL/h，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维7.3g；
(3) 取1.0g微晶纤维素与100g的[C4mim]Cl混合后置于三口烧瓶中进行微波加热到110℃，在60r/min的机械搅拌作用下反应40min，获得微晶纤维素溶液100.3g；
(4) 称取3.0g聚丙烯腈静电纺丝纤维添加到100g微晶纤维素溶液中，经功率为1200w的超声波处理600s，制得聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物102.5g；
(5) 称取93.0g静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物和7.0g邻苯二甲酸二丁酯置于锥形瓶中经60r/min的机械搅拌处理300s，制得高附着力印刷油墨连接料97.6g。
取20.0g该高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度为2.8MPa。
实施例3
本实施例的高附着力印刷油墨连接料的制备方法如下：
(1) 取1g聚丙烯腈和8gN，N-二甲基甲酰胺放于锥形瓶中混合，然后将锥形瓶置于80℃水浴锅中经120r/min机械搅拌至聚丙烯腈完全溶解，获得8.2g纺丝液；
(2) 取6.0g聚丙烯腈纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，设定电压为16kV，接收距离为20cm，流速为1.5mL/h，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维5.6g；
(3) 取1.0g微晶纤维素与100g[C6mim]Cl混合后置于三口烧瓶中进行微波加热到110℃，在60r/min的机械搅拌作用下反应40min，获得微晶纤维素溶液100.7g；
(4) 称取6.0g聚丙烯腈静电纺丝纤维添加到100g微晶纤维素溶液中，经功率为1200w的超声波处理600s，制得聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物105.6g；
(5) 称取94.0g的聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物和6.0g邻苯二甲酸二甲酯置于锥形瓶中经60r/min的机械搅拌处理300s，制得高附着力印刷油墨连接料98.9g。
取20.0g该高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度为3.1MPa。
实施例4
本实施例的高附着力印刷油墨连接料的制备方法如下：
(1) 取1g聚丙烯腈和10gN，N-二甲基甲酰胺放于锥形瓶中混合，然后将锥形瓶置于80℃水浴锅中经120r/min机械搅拌至聚丙烯腈完全溶解，获得10.3g聚丙烯腈纺丝液；
(2) 取7.0g聚丙烯腈纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，设定电压为16kV，接收距离为20cm，流速为2.0mL/h，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维6.6g；
(3) 取1.0g微晶纤维素与100g[C6mim]Cl混合后置于三口烧瓶中进行微波加热到110℃，在60r/min的机械搅拌作用下反应40min，获得微晶纤维素溶液100.5g；
(4) 称取10g聚丙烯腈静电纺丝纤维添加到100g微晶纤维素溶液中，经功率为1200w的超声波处理600s，制得聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物109.1g；
(5) 称取95.0g聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物和5.0g邻苯二甲酸二甲酯置于锥形瓶中经60r/min的机械搅拌处理300s，制得高附着力印刷油墨连接料98.3g。
取20.0g该高附着力印刷油墨连接料在45~55℃下干燥24h后其T型剥离强度为3.2MPa。

Claims (9)

1.一种高附着力印刷油墨连接料，其特征在于：所述的高附着力印刷油墨连接料是以溶于离子液体的微晶纤维素为基材，以聚丙烯腈静电纺丝纤维为主要添加剂，以增塑剂为辅助添加剂，利用微晶纤维素表面的活性羟基与聚丙烯腈静电纺丝纤维分子链结构中强电负性的氮原子形成氢键，进一步获得交联结构，从而得到高附着力印刷油墨连接料。
2.权利要求1所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于采取如下步骤：
(1) 将聚丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺混合后置于锥形瓶中进行水浴加热，水浴过程中上述混合物需机械搅拌直至完全溶解后获得聚丙烯腈纺丝液；
(2) 将步骤(1)制备获得的纺丝液装入注射器中进行静电纺丝，阳极与针头连接，阴极与铝箔连接，连接阴极的铝箔为接收器，获得聚丙烯腈静电纺丝纤维；
(3) 将微晶纤维素与离子液体进行混合后置于三口烧瓶中，在微波加热的同时进行机械搅拌，使微晶纤维素完全溶解制得微晶纤维素溶液；
(4) 经超声波处理使步骤(2)所得聚丙烯腈静电纺丝纤维均匀分散在步骤(3)所得微晶纤维素溶液中得到聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物，每100g微晶纤维素溶液中添加1.0g~10g聚丙烯腈静电纺丝纤维；
(5) 将步骤(4)得到的聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物与增塑剂按照一定的质量比混合后置于锥形瓶中，经机械搅拌均匀，制得高附着力印刷油墨连接料。
3.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，聚丙烯腈与N，N-二甲基甲酰胺的质量比为1:6~1:10，水浴温度为80℃，混合物的机械搅拌转速为120r/min。
4.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，静电纺丝过程的电压为16kV，接收距离为20cm，
注射泵流速为0.5mL/h~2.0mL/h，聚丙烯腈静电纺丝纤维的直径为50~80nm，长度为500~800nm。
5.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，微晶纤维素与离子液体的质量比为1:100，微晶纤维素的直径为50~80nm，长度为200~300nm，微晶纤维素溶解于离子液体的反应方程式如下：
其中：[X]+是[C2mim]+、[C4mim]+或 [C6mim]+。
6.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，微波加热温度为110℃，微波反应时间为40min；溶解过程中机械搅拌的转速为60r/min。
7.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，超声波处理的功率为1200w，处理时间为600s；微晶纤维素与聚丙烯腈静电纺丝纤维的反应方程式如下：
。
8.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，增塑剂采用邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异丁酯，机械搅拌转速为60r/min，时间为300s。
9.根据权利要求2所述的高附着力印刷油墨连接料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，聚丙烯腈静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物与增塑剂的重量配比如下：
静电纺丝纤维-微晶纤维素混合物 92wt%~95wt%
增塑剂 5wt%~8wt%。
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