CN106967331A - 水性油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性油墨及其制备方法，涉及油墨的技术领域。本发明提供的水性油墨，按照质量份数计，包括以下组分：聚酯多元醇，20～30份；颜料，10～20份；水，50～70份；乙醇，1～3份；助剂，20～30份。另外，本发明还提供了水性油墨的制备方法，包括将聚酯多元醇、颜料、水、乙醇和助剂混合均匀，然后通过研磨设备研磨至粒度在8μm以下，即得到水性油墨。本发明提供的水性油墨以聚酯多元醇作为主要成分，所制备而成的水性油墨中挥发性有机化合物的含量极低，减少了对环境的污染和危害，能够适用于食品包装的打印，满足多种打印种类的需求，此外，本发明提供的水性油墨还具有附着力强、耐水性强的优点。

Description

水性油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，尤其是涉及一种水性油墨及其制备方法。

背景技术

目前，全球越来越重视环境保护和绿色安全，传统的有机溶剂型油墨由于其挥发性有机化合物(VOC)含量过高，不仅破坏了生态环境，而且损害了人体健康，因此，传统的有机溶剂型油墨的应用受到了越来越多的限制。

现今阶段，水性油墨逐渐代替了传统的溶剂型油墨，成为了现今印刷油墨的大趋势。水性油墨以水和醇替代了原有的苯类等有机溶剂，因此具备了环保性能优良，VOC含量低等优点。

但是，与此同时，目前人们对水性油墨的应用仍然处于研究阶段，水性油墨仍然存在着附着力差、耐水性差、原料成本高等缺点。因此，需要开发出性能更好的水性油墨，以满足人们的应用需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种水性油墨，本发明的第二目的在于提供一种水性油墨的制备方法，以缓解现有技术中存在的水性油墨附着力差、耐水性差的技术问题。

本发明提供了一种水性油墨，按照质量份数计，所述水性油墨包括以下组分：聚酯多元醇，20～30份；颜料，10～20份；水，50～70份；乙醇，1～3份；助剂，20～30份。

进一步的，所述助剂包括分散剂和润湿剂。

进一步的，所述聚酯多元醇的制备原料包括二元酸以及多元醇。

进一步的，所述聚酯多元醇的制备原料包括己二酸和丙二醇。

进一步的，所述聚酯多元醇数均相对分子量为1100～1400。

进一步的，所述聚酯多元醇的制备方法包括：

将己二酸和丙二醇加入至具有温度计、回流装置、电动搅拌和氮气保护装置的四口烧瓶中，抽至真空状态后充氮气保护，加热升温；反应前期，温度升至第一反应温度时开始出水；然后，逐渐升温至第二反应温度，并保温2h，停止通氮气，逐渐提高体系真空度，每隔一段时间取样分析酸度值、羟值，直至产物的数均相对分子量为1100～1400时结束，得到所述聚酯多元醇。

进一步的，所述乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1～1:1.4，优选的，所述乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1.2。

进一步的，所述第一反应温度为120℃～128℃，优选的，为124℃。

进一步的，所述第二反应温度为193℃～201℃，优选的，为197℃。

另外，本发明还提供了水性油墨的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a)将所述聚酯多元醇、颜料、水、乙醇和助剂混合均匀；

(b)将步骤(a)得到的物料通过研磨设备研磨至粒度在8μm以下，得到所述水性油墨。

本发明提供的水性油墨以聚酯多元醇作为主要成分，所制备而成的水性油墨中挥发性有机化合物的含量极低，减少了对环境的污染和危害，能够适用于食品包装的打印，满足多种打印种类的需求；而且，在减小了污染和危害的同时，本发明提供的水性油墨还具有较强的附着力和耐水性能，充分满足的使用需求。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种水性油墨，按照质量分数计，包括以下组分：

在一个优选的实施方式中，聚酯多元醇可以为25、26、26、27、28、30、31、32、33、34或35份，优选30份；颜料可以为10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20份，优选15份；水可以为50、52、54、56、58、60、62、64、66、68或70份，优选60份；乙醇可以为1、2或3份，优选3份；助剂可以为20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30份，优选25份。

在一个优选的实施方式中，聚酯多元醇的制备原料包括二元酸以及多元醇，其中，优选的，包括己二酸和丙二醇。

在一个优选的实施方式中，聚酯多元醇数均相对分子量为1100～1400，例如可以为，但不限于：1100～1200、1200～1300或者1300～1400，优选为1200～1300。

在另一个优选的实施方式中，聚酯多元醇的制备方法包括：

将己二酸和丙二醇加入至具有温度计、回流装置、电动搅拌和氮气保护装置的四口烧瓶中，抽至真空状态后充氮气保护，加热升温；反应前期，温度升至第一反应温度时开始出水；然后，逐渐升温至第二反应温度，并保温2h，停止通氮气，逐渐提高体系真空度，每隔一段时间取样分析酸度值、羟值，直至产物的数均相对分子量为1100～1400时结束，得到聚酯多元醇。

其中，乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1～1:1.4，例如可以为，但不限于：1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3或者1:1.4；优选的，乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1.2。

其中，第一反应温度为120℃～128℃，例如可以为，但不限于：120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃、126℃、127℃或者128℃，优选为124℃。

其中，第二反应温度为193℃～201℃，例如可以为，但不限于：193℃、194℃、195℃、196℃、197℃、198℃、199℃、200℃或者201℃，优选为197℃。

另外，本发明还提供了水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

(a)将聚酯多元醇、颜料、水、乙醇和助剂，按照确定的质量分数混合均匀；

(b)将步骤(a)得到的物料通过研磨设备研磨至粒度在8μm以下，得到水性油墨。

为了有助于更清楚的理解本发明的内容，现结合具体的实施例详细介绍如下：

实施例1聚酯多元醇的制备方法

本实施例提供了聚酯多元醇的制备方法，包括以下步骤：

将己二酸和丙二醇(质量分数比为1:1.2)加入至具有温度计、回流装置、电动搅拌和氮气保护装置的四口烧瓶中，抽至真空状态后充氮气保护，加热升温；反应前期，温度升至124℃时开始出水；然后，逐渐升温至197℃，并保温2h，停止通氮气，逐渐提高体系真空度，每隔一段时间取样分析酸度值、羟值，直至产物的数均相对分子量为1200～1300时结束，即得到聚酯多元醇。

实施例2水性油墨的配方

本实施例提供了一种水性油墨，按照质量份数计，由以下组分组成：

实施例3水性油墨的制备方法

本实施例提供了水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

(a)将聚酯多元醇、颜料、水、乙醇和助剂，按照确定的质量分数混合均匀；

(b)将步骤(a)得到的物料通过研磨设备研磨至粒度在8μm以下，得到水性油墨。

聚酯多元醇的数均相对分子量对水性油墨性能的影响

附着力检测实验：

将测试台面清理干净，把待测试样本放在台面上。用刀片在测试的样本油墨表面划5×5个1mm×1mm小网格，每一条划线应深及油墨的底层。用毛刷将划线边缘的油墨碎片刷干净。用3M 600胶带平整的粘住划小网格的被测试区域油墨。约30～90秒后，用手指用力擦拭胶带，使胶带完全粘在测试区域的油墨上。用手抓住胶带一端，沿测试面垂直方向，在0.5s～1s内扯下胶带。每片试验一次，撕下胶带后检查油墨的脱落情况。根据油墨脱落的情况按照等级的划分标准判定其等级及是否合格。根据油墨脱落情况，依据表1判定油墨附着力的级别。

表1油墨附着力级别判定标准

耐水性检测实验：

将受检测油墨用调墨刀调少量放于刮样纸中上方，持刮墨刀自上而下用力刮于刮样上，使之均匀分布在刮样上，剪去黑色部分。然后，在常温条件下放置、干燥24h。取小玻璃板置于平面工作台上，将刮样的1/2平放于玻璃板。在100ml蒸发皿中注入溶液，取定性滤纸10张，将镊子夹在滤纸一端浸入溶液至完全浸透，取出，覆盖于油墨刮样1/2部分。将另一块玻璃压在滤纸上，并加一个砝码静置24h后取下砝码及玻璃板，稍干后，检验刮样变色情况及染渗滤纸张数，依据表2判定油墨耐水性的级别。

表2油墨耐水性级别判定标准

级别	判级别标准
		5	滤纸染色张数0，刮样颜色不改变
4	滤纸染色张数1～3，刮样颜色基本不改变
		3	滤纸染色张数4～5，刮样颜色稍微改变
2	滤纸染色张数6～7，刮样颜色明显改变
		1	滤纸染色张数8～9，刮样颜色严重改变

参考实施例1的制备方法，调整制备原料的配比，或者反应温度，并最终得到数均相对分子量不同的聚酯多元醇。将聚酯多元醇按照实施例2的配方和实施例3的方法制备得到水性油墨，分析不同数均相对分子量，对油墨附着力和耐水性的影响，结果如表3所示。

表3原料配比对水性油墨附着力和耐水性的影响

由表3可以看出，当数均相对分子量为1100～1400时，水性油墨的性能较好，尤其是数均相对分子量为1200～1300时，水性油墨的性能最佳，附着力和耐水性级别都达到了5级，而当数均相对分子量过大(1500～1600)或者过小(900～1000)时，水性油墨的附着力和耐水性能均较差。

聚酯多元醇反应条件的优化

不同的反应条件会影响聚酯多元醇的数均相对分子量，本发明通过对反应条件进行优化，确定了最佳的聚酯多元醇制备方法，具体优化实验如下：

(1)制备原料质量分数比

参考实施例1的制备方法，仅调整己二酸和丙二醇的质量分数比，其他条件与实施例1保持相同，制备得到聚酯多元醇后，按照实施例2的配方和实施例3的方法制备得到水性油墨，分析不同己二酸和丙二醇的质量分数比，对产物数均相对分子量的影响，结果如表4所示。

表4制备原料质量分数比对产物数均相对分子量的影响

由表4可以看出，当乙二酸和丙二醇的质量分数比为1:1～1:1.4时，聚酯多元醇的数均相对分子量在1100～1400之间；其中，当乙二酸和丙二醇的质量分数比为1:1.2时，聚酯多元醇的数均相对分子量为1200～1300。结合数均相对分子量对水性油墨性能的影响可以得出，当乙二酸和丙二醇的质量分数比为1:1～1:1.4时，水性油墨的性能较好，当乙二酸和丙二醇的质量分数比为1:1.2时，水性油墨的性能最佳。

(2)第一反应温度

参考实施例1的制备方法，仅调整第一反应温度的值，其他条件与实施例1保持相同，制备得到聚酯多元醇后，按照实施例2的配方和实施例3的方法制备得到水性油墨，分析不同第一反应温度的值，对产物数均相对分子量的影响，结果如表5所示。

表5第一反应温度对产物数均相对分子量的影响

由表5可以看出，当第一反应温度为120℃～128℃时，聚酯多元醇的数均相对分子量在1100～1400之间；其中，当第一反应温度为124℃时，聚酯多元醇的数均相对分子量为1200～1300。结合数均相对分子量对水性油墨性能的影响可以得出，当第一反应温度为120℃～128℃时，水性油墨的性能较好，当第一反应温度为124℃时，水性油墨的性能最佳。

(3)第二反应温度

参考实施例1的制备方法，仅调整第二反应温度的值，其他条件与实施例1保持相同，制备得到聚酯多元醇后，按照实施例2的配方和实施例3的方法制备得到水性油墨，分析不同第二反应温度的值，对产物数均相对分子量的影响，结果如表6所示。

表6第二反应温度对产物数均相对分子量的影响

由表6可以看出，当第二反应温度为193℃～201℃时，聚酯多元醇的数均相对分子量在1100～1400之间；其中，当第二反应温度为197℃时，聚酯多元醇的数均相对分子量为1200～1300。结合数均相对分子量对水性油墨性能的影响可以得出，当第二反应温度为193℃～201℃时，水性油墨的性能较好，当第二反应温度为197℃时，水性油墨的性能最佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水性油墨，其特征在于，按照质量份数计，所述水性油墨包括以下组分：聚酯多元醇，20～30份；颜料，10～20份；水，50～70份；乙醇，1～3份；助剂，20～30份。

2.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，所述助剂包括分散剂和润湿剂。

3.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，所述聚酯多元醇的制备原料包括二元酸以及多元醇。

4.根据权利要求3所述的水性油墨，其特征在于，所述聚酯多元醇的制备原料包括己二酸和丙二醇。

5.根据权利要求4所述的水性油墨，其特征在于，所述聚酯多元醇数均相对分子量为1100～1400。

6.根据权利要求5所述的水性油墨，其特征在于，所述聚酯多元醇的制备方法包括：

将己二酸和丙二醇加入至具有温度计、回流装置、电动搅拌和氮气保护装置的四口烧瓶中，抽至真空状态后充氮气保护，加热升温；反应前期，温度升至第一反应温度时开始出水；然后，逐渐升温至第二反应温度，并保温2h，停止通氮气，逐渐提高体系真空度，每隔一段时间取样分析酸度值、羟值，直至产物的数均相对分子量为1100～1400时结束，得到所述聚酯多元醇。

7.根据权利要求6所述的水性油墨，其特征在于，所述乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1～1:1.4，优选的，所述乙二酸和丙二酸的质量分数比为1:1.2。

8.根据权利要求6所述的水性油墨，其特征在于，所述第一反应温度为120℃～128℃，优选的，为124℃。

9.根据权利要求6所述的水性油墨，其特征在于，所述第二反应温度为193℃～201℃，优选的，为197℃。

10.权利要求1-9任一项所述的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(a)将所述聚酯多元醇、颜料、水、乙醇和助剂混合均匀；

(b)将步骤(a)得到的物料通过研磨设备研磨至粒度在8μm以下，得到所述水性油墨。