CN106519108A - 一种抗氧化乳液及应用其制得的抗氧化水性黑色油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明属于印刷油墨技术领域，具体涉及一种抗氧化乳液及应用其制得的抗氧化水性黑色油墨。该抗氧化乳液由如下重量百分比的原料制得：中性pH丙烯酸树脂溶液30‑50%，混合单体29‑41%，乳化剂0.5‑1%，引发剂0.3‑0.8%，氧化剂0.01‑0.05%，还原剂0.01‑0.05%，去离子水10‑25%，以上原料的质量百分比之和为100%。本发明的抗氧化乳液能减少可能存在的酸碱性物质，降低电化铝被氧化的机率，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能；应用该抗氧化乳液制得的抗氧化水性黑色油墨，不含有机溶剂，低/无VOCs、环保、无毒、抗氧化，能提高涂布后的纸张后续烫金的饱满度和稳定性。

Description

一种抗氧化乳液及应用其制得的抗氧化水性黑色油墨
技术领域
本发明涉及印刷油墨技术领域，具体涉及一种抗氧化乳液及应用其制得的抗氧化水性黑色油墨。
背景技术
烫金纸（也叫烫金箔）有金色、银色、彩色之分，烫印金色叫烫金，烫印银色叫烫银，一般俗称烫金。烫金纸具有特殊的金属光泽，给烫印带来了亮丽的色彩，提升了产品的档次，具有时尚的感观，因而被广泛的应用在包装领域，比如化妆品包装盒、礼品首饰盒、高档鞋盒等等。
烫金是通过合适的温度和压力以热转印的方式将烫金纸上的图案转印在底材上的工艺。一般地，先将水性油墨通过涂布的方式印刷在纸材上，再根据需求烫印不同的图案，最后通过热熔胶粘成包装盒。但在现实中，烫印的图案在后序加工过程中或之后经常出现局部变黑、失去金属光泽的现象，尤其是黑色涂布纸出现烫金氧化的现象频率最高。烫金纸俗称电化铝，化学性质非常活跃，遇酸碱性物质易氧化。目前水性油墨的体系基本是碱性体系，印刷在纸张上后若遇上高温高湿的环境，墨里可能残留的碱性物质若游离到烫金层里就会导致电化铝被氧化，出现斑点，且放置时间越长，斑点现象越严重。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种抗氧化乳液，该抗氧化乳液能减少可能存在的酸碱性物质，降低电化铝被氧化的机率，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能，可长期放置且不易氧化。
本发明的另一目的在于提供一种抗氧化乳液的制备方法，该制备方法操作简便、环保无污染，通过严格控制各原料的加入量、添加时间、反应温度和反应时间，能保持制备过程前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，使制得的抗氧化乳液减少可能存在的酸碱性物质，降低了电化铝被氧化的机率。
本发明还有一个目的在于提供一种应用抗氧化乳液制得的抗氧化水性黑色油墨，该抗氧化水性黑色油墨属于中性pH值体系，不含有机溶剂，低/无VOCs、环保、无毒、抗氧化，适用于高档纸张的表面涂布印刷，提高涂布后的纸张后续烫金的饱满度和稳定性，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种抗氧化乳液，由如下重量百分比的原料制得：
中性pH丙烯酸树脂溶液 30-50%
混合单体 29-41%
乳化剂 0.5-1%
引发剂 0.3-0.8%
氧化剂 0.01-0.05%
还原剂 0.01-0.05%
去离子水 10-25%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
本发明通过采用上述原料制备抗氧化乳液，并严格控制各原料的重量百分比，能减少可能存在的酸碱性物质，降低电化铝被氧化的机率，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能，可长期放置且不易氧化。
优选的，所述混合单体由苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸羟乙酯以重量比6-10：3-5：20-25：0.5-1组成的混合物。本发明通过采用苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸羟乙酯的混合物作为混合单体，并严格控制其重量比为6-10：3-5：20-25：0.5-1，能有效地提高了抗氧化乳液的稳定性、附着力和湿摩擦性能，以使油墨具有较优化的综合性能。
优选的，所述乳化剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，所述引发剂为过硫酸铵，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢，所述还原剂为叼白块。
本发明通过采用烷基聚氧乙烯醚磷酸酯作为乳化剂，具有优良的乳化性、润湿性、分散性和渗透性，并能提高抗氧化乳液的附着力、耐候性和耐水性；通过采用过硫酸铵作为引发剂，引发速率快，且不引入杂质离子导致副反应的发生，并能提高抗氧化乳液的稳定性和耐水性；通过采用叔丁基过氧化氢作为氧化剂，具有氧化性好、选择性高和可重复利用等优点，使用安全，易于控制，能提高乳液聚合效果以及抗氧化乳液的热稳定性；通过采用叼白块作为还原剂，与氧化剂叔丁基过氧化氢反应，能使其产生自由基，促使残留单体反应更为充分，达到原料充分利用、反应的目的。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种上述的抗氧化乳液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将中性pH丙烯酸树脂溶液加入至反应装置中，升温至75-85℃；
（2）将引发剂加入去离子水混合，制得质量浓度为5-15%的引发剂溶液；将混合单体、乳化剂和去离子水混合，高速分散，制得预乳化液；
（3）在80-85℃条件下，将步骤（2）制得的引发剂溶液按体积总量的35-45%滴加至反应装置中，再将步骤（2）制得的预乳化液按体积总量的3-7%滴加至反应装置中，然后在80-85℃条件下保温15-25min；
（4）将步骤（3）滴加后剩余的引发剂溶液和预乳化液同时滴加至反应装置中，然后在80-85℃条件下保温0.8-1.2h，得到第一反应液；
（5）将步骤（4）得到的第一反应液降温至72-78℃，加入氧化剂，然后加入还原剂，保持72-78℃反应10-20min，得到第二反应液；
（6）将步骤（5）得到的第二反应液降温，制得抗氧化乳液。
本发明通过采用上述制备抗氧化乳液的步骤，并严格控制反应温度和反应时间，能有效地减少了制得的抗氧化乳液可能存在的酸碱性物质，降低了电化铝被氧化的机率，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能；另外，通过对引发剂和预乳化剂进行分批加入和剩余量的同时加入，能减少反应过程的变化，保持反应前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，进而提高抗氧化乳液的质量。
优选的，所述步骤（2）中，去离子水的加入量为混合单体加入量的25-35%，混合后高速分散的时间为8-12min, 分散转速为800-1000r/min。本发明通过严格控制制备预乳化液的去离子水的加入量以及混合后的高速分散时间和分散速度，能提高预乳化液的分散性、稳定性等性能，有利于均衡后续制备抗氧化乳液的反应进程和反应速率。
优选的，所述步骤（3）中，引发剂溶液的滴加时间为2-8min，预乳化液的滴加时间为8-12min；所述步骤（4）中，引发剂溶液的滴加时间为4-4.5h，预乳化液的滴加时间为3.5-4.5h；所述步骤（5）中，氧化剂的添加时间为8-12min，还原剂的添加时间为12-18min。本发明通过严格控制引发剂溶液和预乳化液的分批加入的滴加时间，以及控制氧化剂和还原剂的滴加时间，能保持反应前后期的反应速率均衡，使反应充分、完全，减少反应过程的变化，并能提高反应的稳定性和抗氧化乳液的质量。
本发明的还有一个目的通过下述技术方案实现：一种应用上述的抗氧化乳液制得的抗氧化水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
抗氧化乳液 50-70%
水性中性黑浆 25-40%
蜡助剂 1-2%
消泡剂 0.2-0.6%
去离子水 1-5%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
本发明通过采用上述原料制备水性黑色油墨，并严格控制各原料的重量百分比，能提高涂布后的纸张后续烫金的饱满度和稳定性，具有低/无VOCs、环保和无毒等特点，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能，适用于高档纸张的表面涂布印刷。
优选的，所述蜡助剂为HDPE蜡分散体，所述消泡剂由有机硅消泡剂和矿物油消泡剂以重量比1:1-2组成的混合物。
本发明通过采用HDPE蜡分散体作为蜡助剂，能明显改善并提高油墨的抗结块性能、耐磨擦性能、耐刮擦性能和耐磨损性能。本发明还通过采用有机硅消泡剂和矿物油消泡剂的混合物作为消泡剂，并严格控制其重量比为1:1-2，具有强消泡能力和强抑泡能力，并具有优良的热稳定性、耐酸碱性、扩散性、渗透性和化学稳定性。
优选的，所述水性中性黑浆由以下重量百分比的原料经研磨装置研磨制成：
中性pH丙烯酸树脂溶液 20-40%
色素炭黑 20-40%
分散剂 0.5-1.5%
消泡剂 0.05-0.15%
去离子水 35-40%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
本发明通过采用上述原料制备水性中性黑浆，并严格控制各原料的重量百分比，能使制得的黑浆处于中性pH值体系，环保、无毒、分散性高，使后续制得的黑色油墨的颜料分散性高、稳定性好。
优选的，所述中性pH丙烯酸树脂溶液的pH值为7.0-8.0，固含量为30-35%，酸值为200-250mg·KOH/g，Tg值为90-120℃，相对分子量为8000-15000。本发明通过采用上述特性的中性pH丙烯酸树脂溶液，无毒、无污染，稳定性高，既可以作为制备抗氧化乳液的保护胶体，又可以用于中性pH值体系油墨的颜料分散。
本发明的有益效果在于：本发明的抗氧化乳液能减少可能存在的酸碱性物质，降低电化铝被氧化的机率，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能，可长期放置且不易氧化。
本发明的抗氧化乳液的制备方法操作简便、环保无污染，通过严格控制各原料的加入量、添加时间、反应温度和反应时间，能保持制备过程前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，使制得的抗氧化乳液减少可能存在的酸碱性物质，降低了电化铝被氧化的机率。
本发明的抗氧化水性黑色油墨属于中性pH值体系，不含有机溶剂，低/无VOCs、环保、无毒、抗氧化，适用于高档纸张的表面涂布印刷，提高涂布后的纸张后续烫金的饱满度和稳定性，使烫金后的纸张具有优异的抗氧化性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种抗氧化乳液，以中性pH丙烯酸树脂溶液Joncryl LMV 7025为保护胶体，以混合单体、乳化剂、引发剂和去离子水为原料，经预乳化、种子反应、聚合反应制备而成，具体由如下重量百分比的原料制得：
中性pH丙烯酸树脂溶液（Joncryl LMV 7025） 400
混合单体 346
乳化剂 8
引发剂 6.6
氧化剂 0.2
还原剂 0.2
去离子水 239。
所述混合单体由苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸羟乙酯以重量比8：4：23：0.7组成的混合物。
所述乳化剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，所述引发剂为过硫酸铵，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢，所述还原剂为叼白块。
一种上述的抗氧化乳液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将400kg中性pH丙烯酸树脂溶液（Joncryl LMV 7025）和46.6kg去离子水加入至反应装置中，升温至80℃；
（2）将6.6kg过硫酸铵和59.4kg去离子水混合，制得质量浓度为5%的引发剂溶液；将混合单体（80kg苯乙烯、40kg丙烯酸丁酯、220kg丙烯酸异辛酯、6kg甲基丙烯酸羟乙酯）、8kg乳化剂和103kg去离子水混合，高速分散，分散转速为900r/min，制得预乳化液；
（3）在80℃条件下，将26.4kg步骤（2）制得的引发剂溶液滴加至反应装置中，再将23kg步骤（2）制得的预乳化液滴加至反应装置中，然后在80℃条件下保温15min；
（4）将步骤（3）滴加后剩余的引发剂溶液和预乳化液同时滴加至反应装置中，滴加完引发剂溶液后用5kg去离子水冲洗高位槽，滴加完预乳化液用10kg去离子水冲洗高位槽，然后在80℃条件下保温0.8h，得到第一反应液；
（5）将步骤（4）得到的第一反应液降温至75℃，加入0.2kg氧化剂和5kg去离子水的混合液，然后加入0.2kg还原剂和10kg去离子水的混合液，保持75℃反应16min，得到第二反应液；
（6）将步骤（5）得到的第二反应液降温，制得固含量约47%、pH值7.0-7.5、粘度130s/（30℃，涂4#杯）的抗氧化乳液。
所述步骤（2）中，去离子水的加入量为混合单体加入量的25%，混合后高速分散的时间为10min，分散转速为900r/min。
所述步骤（3）中，引发剂溶液的滴加时间为5min，预乳化液的滴加时间为10min；所述步骤（4）中，引发剂溶液的滴加时间为4.3h，预乳化液的滴加时间为4h；所述步骤（5）中，氧化剂的添加时间为10min，还原剂的添加时间为15min。
一种应用上述的抗氧化乳液制得的抗氧化水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
抗氧化乳液 64kg
水性中性黑浆 30kg
蜡助剂 1kg
消泡剂 0.3kg
去离子水 4.7kg。
所述蜡助剂为HDPE蜡分散体，所述消泡剂由有机硅消泡剂和矿物油消泡剂以重量比1:2组成的混合物。
所述抗氧化水性黑色油墨由如下步骤制得：将抗氧化乳液加入至分散装置中，分散转速为700r/min，再依次加入水性中性黑浆、蜡助剂和消泡剂，搅拌15min，用去离子水调整粘度，即得粘度为42s/（涂4#杯，30℃）的抗氧化水性黑色油墨。
所述水性中性黑浆以中性pH丙烯酸树脂溶液Joncryl LMV 7085-E作为研磨树脂，由以下重量百分比的原料经研磨装置研磨制成：
中性pH丙烯酸树脂溶液（Joncryl LMV 7085-E） 150 kg
色素炭黑1800R（德欣化学） 150 kg
分散剂（迪高760W） 5kg
消泡剂 （迪高3062） 0.5kg
去离子水 194.5kg。
所述水性中性黑浆由如下步骤制得：
（1）将中性pH丙烯酸树脂溶液（Joncryl LMV 7085-E）和去离子水加入至分散装置中进行分散，分散转速为550 r/min，分散时间为5min，然后在加入消泡剂和分散剂进行分散，分散转速为550 r/min，分散时间为10min；
（2）在分散速度为550 r/min的条件下，缓慢加入色素炭黑；
（3）提高分散速度至1100 r/min，继续分散30min，得到预分散好的黑浆；
（4）将步骤（3）得到的预分散好的黑浆在研磨装置中研磨三遍，然后检测细度，细度达到10μm时停止研磨，调整粘度即得粘度50~80s/（30℃，涂4#杯），pH=7.0~7.5的水性中性黑浆。
所述中性pH丙烯酸树脂溶液的pH值为7.0-8.0，固含量为30-35%，酸值为200-250mg·KOH/g，Tg值为90-120℃，相对分子量为8000-15000。
实施例2
本实施例与上述实施例1的区别在于：
一种抗氧化水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
抗氧化乳液 55kg
水性中性黑浆 40kg
蜡助剂 1kg
消泡剂 0.3kg
去离子水 3.7kg。
对比例1
一种水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
抗氧化乳液 55kg
普通水性黑浆 40kg
蜡助剂 1kg
消泡剂 0.3kg
去离子水 3.7kg。
所述普通水性黑浆为英科的普通水性黑浆H1#。
对比例2
一种水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
普通乳液 55kg
中性水性黑浆 40kg
蜡助剂 1kg
消泡剂 0.3kg
去离子水 3.7kg。
所述普通乳液为英科的普通乳液YK805。
对比例3
一种水性黑色油墨，由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
普通乳液 55kg
普通水性黑浆 40kg
蜡助剂 1kg
消泡剂 0.3kg
去离子水 3.7kg。
所述普通乳液为英科的普通乳液YK805。
所述普通水性黑浆为英科的普通水性黑浆H1#。
按照上述实施例1-2以及对比例1-3制得的以上水性黑色油墨，用RDS 12号线棒分别在涂布纸上刮一层水性黑色油墨，放在60℃烘箱中干燥30分钟，再室温放置2小时后对其进行烫金，然后放在恒温恒湿箱里进行氧化等级测试。
测试结果如下表所示：
样品 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3
抗氧化等级 9 8 7 6 2
耐久性 优异 优异 优异 优异 优异
测试条件：
（1）抗氧化等级：将烫印纸张放置于透气塑料盒中，并将塑料盒放于恒温恒湿箱中，设置参数为50℃，湿度为90%，指定时间内未出现氧化斑点即为当前抗氧化等级，测试结果如下表所示：
等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9
时间 ＜8h ＜16h ＜24 h ＜32 h ＜40 h ＜48 h ＜56 h ＜64 h ＜72 h
（2）耐久性：将烫印纸张放于实验室内（温度25℃，湿度50%），15天后观察是否出现氧化斑点，若不出现氧化黑斑即说明耐久性好。
由测试结果可知，与对比例1-3制得的水性黑色油墨对比，本发明制得的抗氧化水性黑色油墨经印刷及烫金后图案抗氧化性能优异，耐高温烫印，经长期放置未见氧化，大大提高包装印品烫金图案使用周期，具有显著的性能改善和突出的抗氧化效果。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗氧化乳液，其特征在于：由如下重量百分比的原料制得：
中性pH丙烯酸树脂溶液 30-50%
混合单体 29-41%
乳化剂 0.5-1%
引发剂 0.3-0.8%
氧化剂 0.01-0.05%
还原剂 0.01-0.05%
去离子水 10-25%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化乳液，其特征在于：所述混合单体由苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸羟乙酯以重量比6-10：3-5：20-25：0.5-1组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种抗氧化乳液，其特征在于：所述乳化剂为烷基聚氧乙烯醚磷酸酯，所述引发剂为过硫酸铵，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢，所述还原剂为叼白块。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的抗氧化乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将中性pH丙烯酸树脂溶液加入至反应装置中，升温至75-85℃；
（2）将引发剂加入去离子水混合，制得质量浓度为5-15%的引发剂溶液；将混合单体、乳化剂和去离子水混合，高速分散，制得预乳化液；
（3）在80-85℃条件下，将步骤（2）制得的引发剂溶液按体积总量的35-45%滴加至反应装置中，再将步骤（2）制得的预乳化液按体积总量的3-7%滴加至反应装置中，然后在80-85℃条件下保温15-25min；
（4）将步骤（3）滴加后剩余的引发剂溶液和预乳化液同时滴加至反应装置中，然后在80-85℃条件下保温0.8-1.2h，得到第一反应液；
（5）将步骤（4）得到的第一反应液降温至72-78℃，加入氧化剂，然后加入还原剂，保持72-78℃反应10-20min，得到第二反应液；
（6）将步骤（5）得到的第二反应液降温，制得抗氧化乳液。
5.根据权利要求4所述的一种抗氧化乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，去离子水的加入量为混合单体加入量的25-35%，混合后高速分散的时间为8-12min, 分散转速为800-1000r/min。
6.根据权利要求4所述的一种抗氧化乳液的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，引发剂溶液的滴加时间为2-8min，预乳化液的滴加时间为8-12min；所述步骤（4）中，引发剂溶液的滴加时间为4-4.5h，预乳化液的滴加时间为3.5-4.5h；所述步骤（5）中，氧化剂的添加时间为8-12min，还原剂的添加时间为12-18min。
7.一种应用权利要求1-3任一项所述的抗氧化乳液制得的抗氧化水性黑色油墨，其特征在于：由如下重量百分比的原料经混合分散制得：
抗氧化乳液 50-70%
水性中性黑浆 25-40%
蜡助剂 1-2%
消泡剂 0.2-0.6%
去离子水 1-5%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
8.根据权利要求7所述的一种抗氧化水性黑色油墨，其特征在于：所述蜡助剂为HDPE蜡分散体，所述消泡剂由有机硅消泡剂和矿物油消泡剂以重量比1:1-2组成的混合物。
9.根据权利要求7所述的一种抗氧化水性黑色油墨，其特征在于：所述中性黑浆由以下重量百分比的原料经研磨装置研磨制成：
中性pH丙烯酸树脂溶液 20-40%
色素炭黑 20-40%
分散剂 0.5-1.5%
消泡剂 0.05-0.15%
去离子水 35-40%；
以上原料的质量百分比之和为100%。
10.根据权利要求9所述的一种抗氧化水性黑色油墨，其特征在于：所述中性pH丙烯酸树脂溶液的pH值为7.0-8.0，固含量为30-35%，酸值为200-250mg·KOH/g，Tg值为90-120℃，相对分子量为8000-15000。
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