CN107286746A - 一种应用于pvc印刷的高附着力水性油墨 - Google Patents

一种应用于pvc印刷的高附着力水性油墨 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯‑丙烯酸树脂乳液38～46份、去离子水35～45份、颜料7～17份、氨水1～2份，消泡剂1～2份、助剂2～3份；所述水性聚氨酯‑丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。本发明应用于PVC印刷的高附着力水性油墨具有附着力高、接触角小、润湿性好和成本低廉的特点。

Description

一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨
技术领域
本发明涉及一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，属于水性油墨技术领域。
背景技术
水性油墨由于本身的水溶剂特点而具有不同于其他油墨的一些特点，具有如下有点：
1.绿色环保。水性油墨不使用有机挥发性溶剂，几乎不含有挥发性有机物（VOC）。这大大改善了油墨制造和印刷操作环境，保证了操作工人和终端产品使用者的身体健康。
2.印刷特性。水性油墨比较稳定，不容易腐蚀版辊，印刷后版辊容易清洗，并且适用于大多数印刷方式。
3.安全性。水性油墨不含有机溶剂，水性体系比较稳定，不会发生燃烧着火等安全问题。
但是，水性油墨也仍然存在以下一些缺点：
1.干燥问题。水性油墨必须要在高温下才比较容易挥发掉水变干燥，这要求印。刷机配备足够的干燥设备，并且需要控制好温度和烘烤时间。
2.附着力问题。水性油墨不像油性油墨可以在待印刷品表面形成微腐蚀或有多余的吸附基团，加强油墨与基材的结合力。特别是应用于塑料基材时，更容易出现附着力差的情况。
3.表面效果问题。水性油墨由于其中的水溶剂的溶解能力毕竟没有有机溶剂强，颜料的着色力和遮盖度都会比油性油墨差，因此油墨的耐光色牢度也相对较差。水分挥发干后，还容易出现印刷有暗影、印刷图纹不够清晰鲜艳。另外，光泽度也稍差。
随着社会的发展和人们环保意识的增强，环保已经成为各行各业的导向标杆。家具行业表现得尤其突出。目前，国内外已经出台了各种政策、法规、标准引导室内装饰材料和家具行业向低甲醛、低 VOC（有机挥发物）、无铅的绿色环保方向发展。人们对家具装饰材料如 PVC材料等也有了更高的标准和要求。用在家具上的 PVC 装饰材料绝大多数都需要印刷油墨，并且所用油墨几乎全是含有大量有机溶剂的油性油墨。在当前高环保要求的形势下，这种传统的油性油墨已经无法适应消费者的环保要求，将逐步被无甲醛、极低 VOC的水性油墨取代。但是，水性油墨是印刷行业的一个新事物。它仍存在附着力差、耐光色牢度差、干燥慢、粘度高等缺陷，导致无法广泛应用。
发明内容
本发明提供了一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，具有附着力高、接触角小、润湿性好和成本低廉的特点。
本发明采用的技术方案为：
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液38～46份、去离子水35～45份、颜料7～17份、氨水1～2份，消泡剂1～2份、助剂2～3份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本发明的水性油墨体系中，在水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液的聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯，硅烷偶联剂发挥交联作用实现聚氨酯乳液和丙烯酸单体的交联，石墨烯具有高比表面积的作用，降低水性油墨与PVC基材的聚合能，降低附着难度；间羧基苯磺酸钠的有机基团和聚氨酯乳液、丙烯酸单体相似相容，磺酸基作为无机酸，既与水具有较好的相容性，提升润湿性，又同时与石墨烯形成氢键结合作用，降低接触角，提升水性油墨的附着力。
进一步地，所述颜料选自有机颜料和/无机颜料，在实际中，主要为红、黄两种颜色。
进一步地，所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。
进一步地，所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂2～5份、间羧基苯磺酸钠3～8份和石墨烯2～5份。
进一步地，所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。
进一步地，所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。
进一步地，所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体；
进一步地，所述的丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。
进一步地，所述消泡剂为科宁1293。
本发明的有益效果：
在本发明的水性油墨体系中，在水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液的聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯，硅烷偶联剂发挥交联作用实现聚氨酯乳液和丙烯酸单体的交联，石墨烯具有高比表面积的作用，降低水性油墨与PVC基材的聚合能，降低附着难度；间羧基苯磺酸钠的有机基团和聚氨酯乳液、丙烯酸单体相似相容，磺酸基作为无机酸，既与水具有较好的相容性，提升润湿性，又同时与石墨烯形成氢键结合作用，降低接触角，提升水性油墨的附着力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液46份、去离子水40份、颜料7份、氨水2份，消泡剂1.5份、助剂2份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本实施例中，所述颜料选自有机颜料。所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂5份、间羧基苯磺酸钠5份和石墨烯2份。所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。所述消泡剂为科宁1293。
实施例2
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液42份、去离子水35份、颜料17份、氨水1.5份，消泡剂1份、助剂3份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本实施例中，所述颜料选自无机颜料。所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂3.5份、间羧基苯磺酸钠3份和石墨烯5份。所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。所述消泡剂为科宁1293。
实施例3
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液38份、去离子水40份、颜料12份、氨水1份，消泡剂2份、助剂2.5份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本实施例中，所述颜料选自有机颜料和无机颜料。所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂2份、间羧基苯磺酸钠8份和石墨烯3.5份。所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。所述消泡剂为科宁1293。
实施例4
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液40份、去离子水42份、颜料10份、氨水1份，消泡剂2份、助剂3份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本实施例中，所述颜料选自有机颜料和无机颜料。所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂4份、间羧基苯磺酸钠5份和石墨烯4份。所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。所述消泡剂为科宁1293。
实施例5
一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液44份、去离子水38份、颜料15份、氨水2份，消泡剂2份、助剂2份；所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
在本实施例中，所述颜料选自有机颜料和无机颜料。所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂4份、间羧基苯磺酸钠6份和石墨烯3份。所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。所述消泡剂为科宁1293。
对比例1
对比例1与实施例4唯一的差异在于没有石墨烯。
对比例2
对比例2与实施例4的主要差异在于没有硅氧烷偶联剂。
对比例3
对比例3与实施例4的主要差异在于没有间羧基苯磺酸钠。
为了进一步评估本发明的性能，分别对实施例和对比例进行性能测试，具体结果如表1所示：
表1 性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3
表面张力（mN/m） 35.1 36.3 36.2 35.8 35.9 47.6 48.3 47.0
附着力等级 0 0 0 0 0 2 2 2
接触角（°） 58 50 55 58 58 76 75 78
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于包括以下质量份的组分：水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液38～46份、去离子水35～45份、颜料7～17份、氨水1～2份，消泡剂1～2份、助剂2～3份；
所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液由聚氨酯乳液和丙烯酸单体经乳液聚合而成，在聚合过程中，加入硅烷偶联剂、间羧基苯磺酸钠和石墨烯作为乳液聚合助剂。
2.根据权利要求1所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述颜料选自有机颜料和/无机颜料。
3.根据权利要求1所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述聚氨酯乳液的固含量为25%～35%。
4.根据权利要求3所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述水性聚氨酯-丙烯酸树脂乳液中，以100质量份计算，加入硅烷偶联剂2～5份、间羧基苯磺酸钠3～8份和石墨烯2～5份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述高附着力水性油墨的pH值为8.0～9.0。
6.根据权利要求1-4任一项所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述石墨烯为氨基化改性石墨烯。
7.根据权利要求1-4任一项所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述水性聚氨酯是由甲苯二异氰酸酯在二丁基锡二月桂酸酯的作用下通过与聚丙二醇、甲基丙酸、1，6-己二醇、丙烯酸羟乙酯和二羟甲基丙酸之三种单体经聚合得到的亲水性预聚体，然后加入氨水、三乙醇胺和单乙醇胺之一种或几种中和剂乳化分散后得到的水性聚氨酯水分散体。
8.根据权利要求1-4任一项所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述丙烯酸单体是选自于丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸丁酯之任意四种，以任意比例的组合后的混合物。
9.根据权利要求8所述的应用于PVC印刷的高附着力水性油墨，其特征在于：所述消泡剂为科宁1293。
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