CN106632817A - 一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法 - Google Patents

一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法，属于水性油墨技术领域。本发明提供了一种蓖麻油与环氧乙烷在氧化铬催化下，在甲醇钠作用下，反应合成环氧蓖麻油，再与失水山梨醇脂肪酸酯混合形成混合乳化液，将聚丙烯酸单体在混合乳化液中进行聚合反应，在反应过程中添加马来酸酐进行环氧化反应，增加环氧基，提高附着力及耐水性，最后通过硅烷偶联剂进行偶联聚合，以丙醇作为连接料，通过硼氢化钠促进双键形成，进一步提高附着力及耐水性，从而制备复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的方法。本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液具有色浅、附着力强、耐候性优、透明度高的优点，具有较大的应用价值和市场前景。

Description

一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法，属于水性油墨技术领域。
背景技术
水性油墨是以水溶性丙烯酸树脂为主体，再添加助剂、颜料、填料等所制成的一种水性涂料。随着现代经济的迅速发展，人们的环保和安全意识不断提高，对水性油墨也提出了更高的要求。各种自然因素的作用，是影响水性油墨使用寿命的主要原因。由于西北地区沙尘天气频繁发生，风沙对水性油墨的使用寿命产生了很大的影响。因此，提高水性油墨的耐磨擦性能成为了在我国西北地区使用水性油墨的必要前提。越来越多的科研人员开始对水性油墨的耐磨擦性能进行越来越深入的研究。
目前市场上有二种类型的水性油墨；一是松香树脂水性油墨，松香树脂水性油墨又称之为普通水性油墨，是将固体松香进行转性胺化，使之成为PH值在8.5～9.5之间的液态，继而将有机颜料和液态松香树脂液进行搅拌、研磨，再将色浆和胺化好的松香液进行调配，加入一些稳定剂、等助剂进行调配；松香水墨具有亮度好，干燥慢，价格低廉等特点，比较适用于普通链条式低速印刷机，廉价的黄板纸箱印刷（如：普通烟酒外箱、电器外箱、水果外箱等），对于颜色的光泽、细度、气味都没有要求。但是由于其干燥速度太慢，性能不稳定，不能在高速印刷机上印刷，印刷版面粗糙，无法印出精细的图案等缺点，所以此类配方早已在发达国家被淘汰，松香树脂水墨目前在国内约占30%的市场份额，但是随着人们对印刷质量的感官提升，此种水墨的市场空间正在进一步被压缩。二是丙烯酸树脂水性油墨，丙烯酸树脂水性油墨又称为高档水性油墨，是将不同颜色的有机颜料按照其耐性的区别，选用不同的丙烯酸树脂进行乳化、搅拌、研磨成色浆，再选用适合其相溶性的丙烯酸树脂进行调配，加入相应的助剂而来，由于丙烯酸树脂和松香树脂的分子量、玻璃化温度等不同，其印刷出来效果要比松香水墨要好的多，国产丙稀酸类型的水墨适用于白皮纸，对于颜色、光泽、细度、气味都比普通水墨要求高一些，丙烯酸树脂水性油墨具有着色强度高，耐磨、防水、干燥快、抗冻等优点。水性油墨普遍存在光泽度不够、抗水性差、附着牢度不高的问题，严重阻碍了水性油墨在印刷领域中的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对传统水性油墨存在着抗水性以及附着牢度不高的问题，提供了一种蓖麻油与环氧乙烷在氧化铬催化下，在甲醇钠作用下，反应合成环氧蓖麻油，再与失水山梨醇脂肪酸酯混合形成混合乳化液，将聚丙烯酸单体在混合乳化液中进行聚合反应，在反应过程中添加马来酸酐进行环氧化反应，增加环氧基，提高附着力及耐水性，最后通过硅烷偶联剂进行偶联聚合，以丙醇作为连接料，通过硼氢化钠促进双键形成，进一步提高附着力及耐水性，从而制备复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的的方法，本发明首先将丙烯酸酯异辛酯和去离子水等放入反应釜中，进行氮气保护，再依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯酐放入四口烧瓶中，并置于水浴锅中设温搅拌，并再滴入硼氢化钠溶液继续搅拌，待冷却，使用氢氧化钠溶液调节混合物并再次加入硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷继续搅拌，待自然冷却，进行离心分离，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液，本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液具有色浅、附着力强、耐候性优、透明度高的优点，具有较大的应用价值和市场前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，取45～55份丙烯酸酯异辛酯、34～38份去离子水、13～16份马来酸酐、12～15份丙醇、7～9份蓖麻油、4～6份失水山梨醇脂肪酸酯、6～10份环氧乙烷、2～4份0.3mol/L硼氢化钠溶液、2～4份过硫酸铵、1～3份甲醇钠及2～4份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为50～55℃，以150r/min搅拌20～30min；（2）在上述搅拌结束后，升温至120～130℃，以200r/min搅拌反应3～5h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌2～3h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；
（3）将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为70～80℃，以180r/min搅拌30～40min，再加入步骤（1）重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌2～3h，随后使用滴液漏斗将步骤（1）重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌30～40min；
（4）在上述搅拌结束后，自然冷却至52～56℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至7.5～8.0，再加入步骤（1）重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌4～6h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心10～15min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
本发明的应用方法：按重量份数计，选取80～100份本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液，60～80份酞菁蓝颜料，5～7份费托蜡，0.6～0.8份聚醚改性有机硅消泡剂，1.2～1.6份二异丙基萘磺酸钠，3～4份二乙烯三胺，6～9份去离子水混合置于调墨桶内，进行搅拌1～2h后，制备出水性油墨，随后采用手工刷涂的工艺进行涂层的制备，将水性油墨均匀的涂刷在经过处理的塑料薄膜上，平均膜厚控制在25～30µm，在40～50℃下静置50～60min，即可。经检测，本发明制备的水性油墨着色力达到98～100%，粘度为15～20s，附着力为0～2级，耐水性4～5级。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液具有色浅、附着力强、耐候性优、透明度高的优点；
（2）本发明制备工艺简单，制备的油墨印刷适性好，具有无毒、高光泽、墨性稳定好，可用于不同品种的纸张。
具体实施方式
按重量份数计，取45～55份丙烯酸酯异辛酯、34～38份去离子水、13～16份马来酸酐、12～15份丙醇、7～9份蓖麻油、4～6份失水山梨醇脂肪酸酯、6～10份环氧乙烷、2～4份0.3mol/L硼氢化钠溶液、2～4份过硫酸铵、1～3份甲醇钠及2～4份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为50～55℃，以150r/min搅拌20～30min；在上述搅拌结束后，升温至120～130℃，以200r/min搅拌反应3～5h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌2～3h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为70～80℃，以180r/min搅拌30～40min，再加入重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌2～3h，随后使用滴液漏斗将重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌30～40min；在上述搅拌结束后，自然冷却至52～56℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至7.5～8.0，再加入重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌4～6h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心10～15min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
实例1
按重量份数计，取45份丙烯酸酯异辛酯、34份去离子水、13份马来酸酐、12份丙醇、7份蓖麻油、4份失水山梨醇脂肪酸酯、6份环氧乙烷、2份0.3mol/L硼氢化钠溶液、2份过硫酸铵、1份甲醇钠及2份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为50℃，以150r/min搅拌20min；在上述搅拌结束后，升温至120℃，以200r/min搅拌反应3h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌2h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为70℃，以180r/min搅拌30min，再加入重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌2h，随后使用滴液漏斗将重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌30min；在上述搅拌结束后，自然冷却至52℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至7.5，再加入重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌4h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心10min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
按重量份数计，选取80份本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液，60份酞菁蓝颜料，5份费托蜡，0.6份聚醚改性有机硅消泡剂，1.2份二异丙基萘磺酸钠，3份二乙烯三胺，6份去离子水混合置于调墨桶内，进行搅拌1～2h后，制备出水性油墨，随后采用手工刷涂的工艺进行涂层的制备，将水性油墨均匀的涂刷在经过处理的塑料薄膜上，平均膜厚控制在25µm，在40℃下静置50min，即可。经检测，本发明制备的水性油墨着色力达到98%，粘度为15～20s，附着力为0级，耐水性4级。
实例2
按重量份数计，取55份丙烯酸酯异辛酯、38份去离子水、16份马来酸酐、15份丙醇、9份蓖麻油、6份失水山梨醇脂肪酸酯、10份环氧乙烷、4份0.3mol/L硼氢化钠溶液、4份过硫酸铵、3份甲醇钠及4份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为55℃，以150r/min搅拌30min；在上述搅拌结束后，升温至130℃，以200r/min搅拌反应5h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌3h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为80℃，以180r/min搅拌40min，再加入重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌3h，随后使用滴液漏斗将重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌40min；在上述搅拌结束后，自然冷却至56℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至8.0，再加入重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌6h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心15min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
按重量份数计，选取100份本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液，80份酞菁蓝颜料，7份费托蜡，0.8份聚醚改性有机硅消泡剂，1.6份二异丙基萘磺酸钠，3～4份二乙烯三胺，6～9份去离子水混合置于调墨桶内，进行搅拌2h后，制备出水性油墨，随后采用手工刷涂的工艺进行涂层的制备，将水性油墨均匀的涂刷在经过处理的塑料薄膜上，平均膜厚控制在30µm，在50℃下静置60min，即可。经检测，本发明制备的水性油墨着色力达到100%，粘度为20s，附着力为2级，耐水性5级。
实例3
按重量份数计，取50份丙烯酸酯异辛酯、36份去离子水、15份马来酸酐、14份丙醇、8份蓖麻油、5份失水山梨醇脂肪酸酯、8份环氧乙烷、3份0.3mol/L硼氢化钠溶液、3份过硫酸铵、2份甲醇钠及3份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为53℃，以150r/min搅拌25min；在上述搅拌结束后，升温至125℃，以200r/min搅拌反应4h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌3h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为75℃，以180r/min搅拌35min，再加入重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌3h，随后使用滴液漏斗将重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌35min；在上述搅拌结束后，自然冷却至54℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至7.8，再加入重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌5h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心13min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
按重量份数计，选取90份本发明制备的复合改性水性油墨用丙烯酸乳液，70份酞菁蓝颜料，6份费托蜡，0.7份聚醚改性有机硅消泡剂，1.4份二异丙基萘磺酸钠，4份二乙烯三胺，8份去离子水混合置于调墨桶内，进行搅拌2h后，制备出水性油墨，随后采用手工刷涂的工艺进行涂层的制备，将水性油墨均匀的涂刷在经过处理的塑料薄膜上，平均膜厚控制在28µm，在45℃下静置55min，即可。经检测，本发明制备的水性油墨着色力达到99%，粘度为18s，附着力为1级，耐水性5级。

Claims (1)

1.一种复合改性水性油墨用丙烯酸乳液的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，取45～55份丙烯酸酯异辛酯、34～38份去离子水、13～16份马来酸酐、12～15份丙醇、7～9份蓖麻油、4～6份失水山梨醇脂肪酸酯、6～10份环氧乙烷、2～4份0.3mol/L硼氢化钠溶液、2～4份过硫酸铵、1～3份甲醇钠及2～4份氧化铬，首先将丙醇、蓖麻油、环氧乙烷、甲醇钠及氧化铬放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为50～55℃，以150r/min搅拌20～30min；
（2）在上述搅拌结束后，升温至120～130℃，以200r/min搅拌反应3～5h，随后自然冷却至室温，依次加入马来酸酐及失水山梨醇脂肪酸酯，继续搅拌2～3h后进行出料，收集出料物，将出料物与上述重量份数中丙烯酸酯异辛酯及马来酸酐放入带有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的四口烧瓶中；
（3）将上述四口烧瓶置于水浴锅中，设定温度为70～80℃，以180r/min搅拌30～40min，再加入步骤（1）重量份数中的过硫酸铵，继续搅拌2～3h，随后使用滴液漏斗将步骤（1）重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液以1滴/s滴加入四口烧瓶中，待滴加完成后，继续搅拌30～40min；
（4）在上述搅拌结束后，自然冷却至52～56℃，使用质量分数为20％氢氧化钠溶液调节四口烧瓶中混合物pH至7.5～8.0，再加入步骤（1）重量份数中的0.3mol/L硼氢化钠溶液等质量的三乙氧基硅烷，继续搅拌4～6h后，自然冷却至室温，将四口烧瓶中的混合物放入离心机中，以1500r/min离心10～15min，收集上清液，即可得复合改性水性油墨用丙烯酸乳液。
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