CN107325628A - 一种水性金墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柔版印刷领域，具体而言，涉及一种水性金墨及其制备方法。该水性金墨，通过将水性金粉与去离子水、无水乙醇、表面活性剂、定向排列助剂以及水性树脂液互配，各个原料之间相互配伍，产生协同作用。该水性金墨安全、环保，稳定性强，且形成的墨膜抗水性能优异。该方法，制备工艺简单，无需用到复杂设备，制备成本低廉，获得的产品粉末颗粒分散均匀、质量良好且适用性强；使用本发明的水性金墨制备的金色卡纸的工艺成本低廉。

Description

一种水性金墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及柔版印刷领域，具体而言，涉及一种水性金墨及其制备方法。
背景技术
普通溶剂型金墨，由于配方中含有酯类、醇类、甚至苯类等有机混合溶剂，绝大部分企业都直接排放到空气中，不仅有害而且回收困难，就算回收后，后期分离提纯也是一项非常复杂的工艺，资金投入非常大。在VOC治理形势非常严峻的今天，水性金墨，不仅不含芳香烃溶剂，而且VOC也大大减少了，非常地环保。
目前，市面上服务于烟草系统的柔版印刷企业所使用的油墨，在普通色墨这块基本已经实现不同程度的水性化。而金墨则由于各种缺陷暂时未实现良好的水性化。譬如，干燥不良，干燥后的抗水性能不好，印刷过程中容易堵塞网穴，墨膜外观流平性差，容易硬性沉降，存储过程中容易氧化变质，造成油墨报废等严重事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性金墨，不仅能够良好地应用于印刷过程，而且环保。
本发明的第二目的在于提供一种水性金墨的制备方法，不仅能够良好地应用于印刷过程，而且环保。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种水性金墨，按照重量份数计，包括：去离子水20～40份、无水乙醇5～20份、表面活性剂0.1～1份、定向排列助剂0.5～1份、水性树脂液40～55份以及水性金粉10～20份。
一种水性金墨的制备方法，包括：将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与0.1～1份表面活性剂、0.5～1份定向排列助剂混合，制得第一混合液；将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与10～20份水性金粉混合，制得水性金浆液；将40～55份水性树脂液与水性金浆液混合，制得第二混合液；将第一混合液和第二混合液混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的水性金墨，通过将水性金粉与去离子水、无水乙醇、表面活性剂、定向排列助剂以及水性树脂液互配，各个原料之间相互配伍，产生协同作用。该水性金墨安全、环保，稳定性强，且形成的墨膜抗水性能优异。
本发明提供的水性金墨的制备方法，制备工艺简单，无需用到复杂设备，制备成本低廉，获得的产品粉末颗粒分散均匀、质量良好且适用性强；使用本发明的水性金墨制备的金色卡纸的工艺成本低廉。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施例提供一种水性金墨，该水性金墨按照重量份数计，包括：
去离子水20～40份、无水乙醇5～20份、表面活性剂0.1～1份、定向排列助剂0.5～1份、水性树脂液40～55份以及水性金粉10～20份。
通过将水性金粉与去离子水、无水乙醇、表面活性剂、定向排列助剂以及水性树脂液互配，各个原料之间相互配伍，产生协同作用。该水性金墨安全、环保，稳定性强，且形成的墨膜抗水性能优异。且各原料容易获得，成本较低。
进一步地，水性树脂液是将丙烯酸树脂经过聚醚型聚氨酯预聚物处理后，调节溶液pH至8.5～9制得。
具体地，将丙烯酸树脂经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理后，加入弱酸调节溶液pH至8.5～9制得。
丙烯酸树脂，是由丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的树脂，通过选用不同的树脂结构、不同的配方、生产工艺及溶剂组成，可合成不同类型、不同性能和不同应用场合的丙烯酸树脂，丙烯酸树脂根据结构和成膜机理的差异又可分为热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂。
聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇在一定条件下反应所形成的高分子聚合物。聚氨酯的预聚体，是多异氰酸酯和多元醇控制一定比例反应而得的可反应性半成品。由于多异氰酸酯和多元醇种类繁多，反应配比各异。多元醇选择低聚物聚醚多元醇，即可制得聚醚型聚氨酯预聚物。即，聚醚型聚氨酯预聚物是由多异氰酸酯和低聚物聚醚多元醇制备而成。
在高分子领域，不同的高分子树脂的优势不一，而很多高分子树脂由于相容性，稳定性等问题，不能简单的进行混合，从而不能充分利用两者的树脂优势，接枝处理就是通过化学反应，利用两高分子树脂或者预聚体上已有的可以进行反应的官能基团，在特定的合适的反应条件下进行反应结合，而形成一种新的、兼顾两种性能的树脂。
将丙烯酸树脂经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理后，兼具了丙烯酸树脂和聚醚型聚氨酯预聚物的性能，能够更好地应用于制造水性金墨。其抗水性能良好、不易硬性沉降、抗氧化性更好。
进一步，在本发明一可选的实施例中，上述调节水性树脂液的pH所采用的弱碱可以选择氨水。
进一步地，水性金粉是对金粉的表面经过有机包覆和/或无机包覆处理制得。
应理解，上述的金粉是本领域技术人员所熟知的，在液体油墨印刷要求中特别制造的颜料，不应做其他理解。
进一步地，对金粉的表面进行有机包覆是将金粉表面经过有机酸包覆钝化处理；对金粉的表面进行无机包覆是将金粉表面经过无机酸包覆钝化处理。
进一步地，在本发明一可选的实施例中，上述的有机酸选用柠檬酸。具体地，对金粉的表面进行有机包覆是将金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
在本发明其他可选的实施例中，上述的有机酸也可以选择本领域常见的其他可适用的有机酸。
进一步地，在本发明一可选的实施例中，上述的无机酸可以选择碳酸。
在本发明其他可选的实施例中，上述的有机酸也可以选择本领域常见的其他可适用的无机酸。
由于水性油墨的pH值是弱碱性的,金粉在弱碱性介质中易被氧化，导致光泽降低、分散困难、增稠等。包覆处理能从根本上去改变金粉的表面化学特性，包覆处理是在金粉的表面用无机物或有机物进行包覆从而达到改性，形成类似的核壳保护结构，防止金粉被氧化。
进一步地，表面活性剂为烷基苯磺酸与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，其中烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为2.5-3:0.5-1.5。
进一步地，表面活性剂为烷基苯磺酸与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，其中烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
烷基苯磺酸是指一类分子，具有如R-C6H4(苯环)-SO3H的通式，R一般为10～20的烃类，可以为直链，也可以为支链。代表性的十二烷基苯磺酸是一种重要的阴离子表面活性剂，常用作各种洗涤剂的原料或用来生产直链烷基苯磺酸钠盐、铵盐和乙醇胺盐。磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团，磺酸都是水溶性的强酸性化合物。
在本发明一可选的实施例中，制备上述的复配物可以选择烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚复配，烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
在本发明其他可选的实施例中，制备上述的复配物也可以选择烷基苯磺酸铵盐和乙醇胺盐与壬基酚聚氧乙烯醚复配，基苯磺酸铵盐和乙醇胺盐与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。
进一步地，定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。
应理解，上述的聚硅氧烷聚醚共聚物可以选择本领域常见的聚硅氧烷聚醚共聚物。在本发明一可选的实施例中，可以选择聚醚改性聚硅氧烷共聚物。
通过在水性金墨中，添加定向排列助剂，能够有效地降低整个水性金墨的表面张力，从而可以进一步地，有效地增强整个水性金墨的润湿性以及流平性，能够更好地应用于制造水性金墨。
本发明的一些实施方式还提供一种水性金墨的制备方法。其包括：
S1、将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与0.1～1份表面活性剂、0.5～1份定向排列助剂混合，制得第一混合液。
具体地，分别称取无水乙醇和去离子水，混合，以80-120r/min的转速搅拌0.5-2分钟，获得混合液A；
称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以0.5-1:0.4-1.2的体积比开稀，制得第一混合液。
S2、将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与10～20份水性金粉混合，制得水性金浆液。
具体地，称取水性金粉，置于步骤S1中获得的混合液A中，以280-320r/min的转速搅拌20-40min，获得水性金浆；
S3、将40～55份水性树脂液与所述水性金浆液混合，制得第二混合液。
具体地，在步骤S2制得的水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为450-550r/min，制得第二混合液。
S4、将第一混合液和第二混合液混合。
将步骤S4中获得的第二混合液在450-550r/min转速下分散20-40min后，用160-220目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
该水性金墨的制备方法，制备工艺简单，无需用到复杂设备，制备成本低廉，获得的产品粉末颗粒分散均匀、质量良好且适用性强；使用本发明的水性金墨制备的金色卡纸的工艺成本低廉。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水20份、无水乙醇5份、表面活性剂0.1份、定向排列助剂0.5份、水性树脂液40份以及水性金粉10份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为2.5:0.5。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至8.5。水性金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以80r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以0.5:0.4的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以280r/min的转速搅拌20min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为450r/min，制得第二混合液。第二混合液在450r/min转速下分散20min后，用160目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
实施例2
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水40份、无水乙醇20份、表面活性剂1份、定向排列助剂1份、水性树脂液55份以及水性金粉20份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸铵与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸铵与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1.5。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至9。水性金粉表面经过碳酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以120r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以1:1.2的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以320r/min的转速搅拌40min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为550r/min，制得第二混合液。第二混合液在550r/min转速下分散20min后，用220目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
实施例3
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水30份、无水乙醇15份、表面活性剂0.5份、定向排列助剂0.5份、水性树脂液46份以及水性金粉15份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸乙醇胺与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸乙醇胺与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至8.6。水性金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以100r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以1:1的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以300r/min的转速搅拌30min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为500r/min，制得第二混合液。第二混合液在500r/min转速下分散30min后，用200目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
实施例4
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水25份、无水乙醇10份、表面活性剂0.6份、定向排列助剂0.6份、水性树脂液45份以及水性金粉16份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至8.7。水性金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以110r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以0.6:1.1的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以310r/min的转速搅拌25min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为460r/min，制得第二混合液。第二混合液在500r/min转速下分散30min后，用200目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
实施例5
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水24份、无水乙醇10份、表面活性剂0.6份、定向排列助剂0.7份、水性树脂液45份以及水性金粉16份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸铵与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸钠和烷基苯磺酸铵的总量与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至8.5。水性金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以110r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以0.6:1.1的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以310r/min的转速搅拌25min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为460r/min，制得第二混合液。第二混合液在500r/min转速下分散30min后，用200目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
实施例6
本实施例提供的一种水性金墨，包括：去离子水26份、无水乙醇10份、表面活性剂0.6份、定向排列助剂0.7份、水性树脂液45份以及水性金粉16份。其中，表面活性剂为烷基苯磺酸乙醇胺、烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，烷基苯磺酸乙醇胺和烷基苯磺酸钠的总量与壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为3:1。定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。水性树脂液由丙烯酸树脂先经过聚醚型聚氨酯预聚物枝接处理，再加入氨水调节pH至8.5。水性金粉表面经过柠檬酸包覆钝化处理。
该水性金墨是这样制备的：
称取上述的无水乙醇和去离子水，混合，以110r/min的转速搅拌一分钟，获得混合液A；称取表面活性剂和定向排列助剂，混合，并用混合液A以0.6:1.1的比例开稀，制得第一混合液；称取水性金粉，置于混合液A中，以310r/min的转速搅拌25min，获得水性金浆；在水性金浆中边搅拌边加入称取的水性树脂液，搅拌速度为460r/min，制得第二混合液。第二混合液在500r/min转速下分散30min后，用200目纱网过滤，获得滤液，即为水性金墨成品。
对比例1
溶剂型金墨
对比例2
普通水性金墨：按照重量份数计，预配树脂液30-55份；预配金粉浆10-60份；水性润湿剂0.2-2份；水1-10份；醇类溶剂1-30份。
实验例
对实施例1-6以及对比例1-2提供的水性金墨或者溶剂型金墨，考察效果。
实验方法：
有无VOC排放：将试样在室温下存储，检测空气中是否有VOC气体排放。
按照GB/T13217.7-2009液体油墨附着牢度检验方法，考察附着力。5级最好，油墨皮膜几乎没有剥离；4级较好，油墨皮膜稍有剥离；3级良好，油墨皮膜部分有剥离；2级较差，油墨皮膜大部分剥离；1级最差，油墨皮膜几乎完全剥离。
观察实施例1-6以及对比例1-2提供的水性金墨或者溶剂型金墨的流动性。
抗水性，是在泼水之后观察水痕收缩的快慢程度，水收缩的越快，收缩的面积越大，表示抗水性越好。
稳定性，是将试样在室温下放置2天，观察是否分层。
实验结果：
表1实验结果
从上表的结果可以看出，上述各个实施例中提供的水性金墨不仅不会放出VOC气体，而且具有很好的附着力，流动性、抗水性以及稳定性。
应理解，尽管已用具体实施例来说明和描述本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种水性金墨，其特征在于，所述水性金墨按照重量份数计，包括：
去离子水20～40份、无水乙醇5～20份、表面活性剂0.1～1份、定向排列助剂0.5～1份、水性树脂液40～55份以及水性金粉10～20份。
2.根据权利要求1所述的水性金墨，其特征在于，所述水性树脂液是将丙烯酸树脂经过聚醚型聚氨酯预聚物接枝处理后，调节pH至8.5～9制得。
3.根据权利要求2所述的水性金墨，其特征在于，调节所述水性树脂液的pH是采用弱碱进行调节。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水性金墨，其特征在于，所述水性金粉是对金粉的表面经过有机包覆和/或无机包覆处理制得。
5.根据权利要求4所述的水性金墨，其特征在于，对所述金粉的表面进行有机包覆是将金粉表面经过有机酸包覆钝化处理；对所述金粉的表面进行无机包覆是将金粉表面经过无机酸包覆钝化处理。
6.根据权利要求5所述的水性金墨，其特征在于，所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐与壬基酚聚氧乙烯醚复配物，所述烷基苯磺酸盐与所述壬基酚聚氧乙烯醚的质量比为2.5-3:0.5-1.5。
7.根据权利要求6所述的水性金墨，其特征在于，所述定向排列助剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。
8.一种水性金墨的制备方法，其特征在于，包括：
将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与0.1～1份表面活性剂、0.5～1份定向排列助剂混合，制得第一混合液；
将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后与10～20份水性金粉混合，制得水性金浆液；
将40～55份水性树脂液与所述水性金浆液混合，制得第二混合液；
将所述第一混合液和所述第二混合液混合。
9.根据权利要求8所述的水性金墨的制备方法，其特征在于，制备所述第一混合液是将20～40份去离子水、5～20份无水乙醇混合后的混合液与0.1～1份表面活性剂、0.5～1份定向排列助剂混合后的混合液以0.5-1:0.4-1.2的体积比进行混合。
10.根据权利要求8所述的水性金墨的制备方法，其特征在于，将所述第一混合液和所述第二混合液混合后，还对混合后的混合液进行分散、过滤。
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