CN107419596A - 一种印刷品上光油 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印刷品上光油，属于纸张上光涂料制备技术领域。本发明先利用活性炭吸附硅酸钠溶液在弱酸性环境下产生的沉淀，经干燥后置于石英舟中，并在表面铺撒铝粉和氧化铁粉，再于氮气保护下，经高温反应，在石英片表面生成纳米硅基氧化物，经酸洗除杂后干燥，制得干燥滤渣，再利用无水乙醇和石油醚提取油茶籽粕中残留天然植物蜡质成分，经旋蒸浓缩后，倒入氯化钠溶液中，待冷却固化后收集，最后将干燥滤渣、表层蜡状物与天然松脂、聚乙烯醇溶液等混合均匀，即得印刷品上光油。本发明上光油覆盖于印刷品表面，可达到较好的上光效果，且上光油绿色环保，粘着性能优良，韧性好，具有广阔应用前景。

Description

一种印刷品上光油
技术领域
本发明公开了一种印刷品上光油，属于纸张上光涂料技术领域。
背景技术
印刷上光，就是在已经全部完成图文印刷过程的复制品表面，印一次或两次上光油，使印刷物表面获得光亮的薄膜层的方法。印刷上光可以增强油墨的耐光性能，增加油墨层防热和防潮能力，起到保护印迹、美化产品的作用。随着社会的发展，人类对生存环境的保护意识也不断提高。对于印刷行业来说，已逐渐增加了许多卫生、环保、劳动保护等方面的要求和制约条件，特别是对食品包装印刷的要求更为严格，只有这样才能符合国际卫生标准的要求。因此，开发和应用无污染、无公害的绿色材料已势在必行。
印刷上光油又称罩光油或者上光涂料，是一种印刷上光材料。目前在纸质品印刷中使用的上光油主要有溶剂型、UV光固化型和水性型三种。溶剂型上光油具有良好的耐溶剂、耐化学品、高光泽度等优点，但在使用时会挥发出大量有机溶剂，从而影响人们的身体健康，严重污染环境，已经被逐步淘汰；UV光固化型上光油具有干燥速度快，耐化学品、高光泽度等优点，但工艺复杂，价格昂贵，因而大面积推广受到了一定限制；水性上光油是20世纪90年代发展起来的新型环保型产品，它具有透明感强、无色、无味、无毒、低成本及良好的光泽性、耐折性等优点，因而成为目前主要使用品种。
水性上光油具有良好的成膜性能，形成的膜透明、柔韧并富有弹性。但是水性上光油也存在着温度低时脆性大的问题，导致上光油同基材印刷品的粘着性变差，不利于长时间保存，这是阻碍水性上光油发展的一个技术瓶颈。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对传统印刷品用上光油与基材粘着性差，在低温条件下脆性大，不利于印刷品长时间保存的问题，提供了一种印刷品上光油。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种印刷品上光油，包括以下重量份数的组份：3～5份纳米硅基氧化物，6～8份植物蜡，8～10份天然松脂，80～100份聚乙烯醇溶液，15～20份无水乙醇，6～8份甘油，0.8～1.6份吐温-60，0.6～0.8份表面活性剂OP-10。
所述的纳米硅基氧化物的合成方法为：将活性炭粉末与硅酸钠溶液混合后滴加硫酸溶液，反应后过滤、洗涤、干燥和研磨得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再将所得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末、纳米铝粉和纳米氧化铁混合后，于氮气保护状态下高温反应，将反应产物用盐酸洗涤后烘干，即得纳米硅基氧化物。
所述的植物蜡由无水乙醇和石油醚从油茶籽粕中回流提取，经旋蒸浓缩后与氯化钠溶液混合，再经冷藏凝固得到。
所述的聚乙烯醇溶液质量分数为3～5%。
所述的聚乙烯醇溶液中还可以添加聚乙烯醇溶液质量2～4%的多巴胺。
所述的氮气保护状态下高温反应条件为：于管式电阻炉中，以40～50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至1150～1200℃，保温反应2～4h，随炉冷却至室温。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先以硅酸钠溶液为硅源，硫酸为沉淀剂，并使沉淀产生的原硅酸吸附填充于活性炭孔隙结构中，原硅酸进一步水解生成二氧化硅，生成的二氧化硅可与活性炭达到均匀混合的目的，经干燥研磨后，与纳米铝粉及纳米氧化铁混合，于高温和氮气保护下反应，生成活性纳米硅基氧化物，利用纳米硅基氧化物小尺寸效应，在印刷品表面形成致密的“纳米涂膜”，并利用纳米硅基氧化物的空间网状结构和表面大量残键和羟基，一方面与印刷品基材产生良好的亲和性，另一方面可在硅烷偶联剂作用下，与油茶籽粕中蜡质及天然松脂中高分子材料交联形成网状结构，覆盖于印刷品表面，提高产品的粘着性，进一步提升上光效果；
（2）本发明通过添加油茶籽粕中提取的植物蜡、甘油及天然松脂，以改善产品成膜后的柔韧性，多巴胺的加入可提高产品的成膜性能，且所用原料为天然提取物质，环保可降解，不会对环境造成污染。
具体实施方式
首先称取60～80g粉碎至120～180目的活性炭粉末，倒入盛有400～500mL质量分数为10～15%硅酸钠溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～55℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合20～40min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加质量分数为10%硫酸溶液，调节pH至6.2～6.6，待硫酸溶液滴加结束，继续恒温搅拌反应2～4h，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼3～5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼倒入研钵中，研磨15～20min，得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再称取70～80g纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，均匀平铺于石英舟中，再依次称取8～10g纳米铝粉，30～40g纳米氧化铁，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，铺撒于石英舟中混合粉末表面，再用石英片将石英舟覆盖，并将覆盖后的石英舟移入管式电阻炉，以40～50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至1150～1200℃，保温反应2～4h，随炉冷却至室温，将石英片和石英舟移出管式电阻炉，再用刀片刮取石英片表面产物，并将所得产物倒入盛有300～500mL质量分数为4～6%盐酸的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得纳米硅基氧化物，随后称取200～300g油茶籽粕，倒入带回流冷凝管的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入300～400mL无水乙醇，200～300mL石油醚，再将三口烧瓶移入温度为75～80℃的水浴锅中，恒温回流2～3h，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤液，并将所得滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75～85℃条件下旋蒸浓缩至30～40mL，得浓缩液，再将所得浓缩液倒入盛有300～400mL质量分数为20～25%氯化钠溶液的烧杯中，并用保鲜膜将烧杯密封，再将密封后的烧杯移入冰箱中，于温度为2～4℃条件下静置8～12h，再将保鲜膜打开，收集烧杯中表层蜡状物，得植物蜡，最后按重量份数计，在混料机中依次加入3～5份纳米硅基氧化物，6～8份植物蜡，8～10份天然松脂，80～100份质量分数为3～5%聚乙烯醇溶液，15～20份无水乙醇，6～8份甘油，0.8～1.6份吐温-60，0.6～0.8份表面活性剂OP-10及聚乙烯醇溶液质量2～4%的多巴胺，于温度为45～55℃，转速为800～1000r/min条件下，恒温搅拌混合2～4h，出料，灌装，即得印刷品上光油。
实例1
首先称取60g粉碎至120目的活性炭粉末，倒入盛有400mL质量分数为10%硅酸钠溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌混合20min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加质量分数为10%硫酸溶液，调节pH至6.2，待硫酸溶液滴加结束，继续恒温搅拌反应2h，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼3次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼倒入研钵中，研磨15min，得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再称取70g纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，均匀平铺于石英舟中，再依次称取8g纳米铝粉，30g纳米氧化铁，用玻璃棒搅拌混合20min后，铺撒于石英舟中混合粉末表面，再用石英片将石英舟覆盖，并将覆盖后的石英舟移入管式电阻炉，以40mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3℃/min速率程序升温至1150℃，保温反应2h，随炉冷却至室温，将石英片和石英舟移出管式电阻炉，再用刀片刮取石英片表面产物，并将所得产物倒入盛有300mL质量分数为4%盐酸的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得纳米硅基氧化物，随后称取200g油茶籽粕，倒入带回流冷凝管的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入300mL无水乙醇，200mL石油醚，再将三口烧瓶移入温度为75℃的水浴锅中，恒温回流2h，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤液，并将所得滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75℃条件下旋蒸浓缩至30mL，得浓缩液，再将所得浓缩液倒入盛有300mL质量分数为20%氯化钠溶液的烧杯中，并用保鲜膜将烧杯密封，再将密封后的烧杯移入冰箱中，于温度为2℃条件下静置8h，再将保鲜膜打开，收集烧杯中表层蜡状物，得植物蜡，最后按重量份数计，在混料机中依次加入3份纳米硅基氧化物，6份植物蜡，8～10份天然松脂，80份质量分数为3%聚乙烯醇溶液，15份无水乙醇，6份甘油，0.8份吐温-60，0.6份表面活性剂OP-10，于温度为45℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合2h，出料，灌装，即得印刷品上光油。
实例2
首先称取70g粉碎至150目的活性炭粉末，倒入盛有450mL质量分数为13%硅酸钠溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌混合30min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加质量分数为10%硫酸溶液，调节pH至6.4，待硫酸溶液滴加结束，继续恒温搅拌反应3h，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼4次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼倒入研钵中，研磨18min，得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再称取75g纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，均匀平铺于石英舟中，再依次称取9g纳米铝粉，35g纳米氧化铁，用玻璃棒搅拌混合25min后，铺撒于石英舟中混合粉末表面，再用石英片将石英舟覆盖，并将覆盖后的石英舟移入管式电阻炉，以45mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以4℃/min速率程序升温至1175℃，保温反应3h，随炉冷却至室温，将石英片和石英舟移出管式电阻炉，再用刀片刮取石英片表面产物，并将所得产物倒入盛有400mL质量分数为5%盐酸的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣4次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得纳米硅基氧化物，随后称取250g油茶籽粕，倒入带回流冷凝管的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入350mL无水乙醇，250mL石油醚，再将三口烧瓶移入温度为78℃的水浴锅中，恒温回流2h，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤液，并将所得滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为80℃条件下旋蒸浓缩至35mL，得浓缩液，再将所得浓缩液倒入盛有350mL质量分数为23%氯化钠溶液的烧杯中，并用保鲜膜将烧杯密封，再将密封后的烧杯移入冰箱中，于温度为3℃条件下静置10h，再将保鲜膜打开，收集烧杯中表层蜡状物，得植物蜡，最后按重量份数计，在混料机中依次加入4份纳米硅基氧化物，7份植物蜡，9份天然松脂，90份质量分数为4%聚乙烯醇溶液，18份无水乙醇，7份甘油，1.2份吐温-60，0.7份表面活性剂OP-10及聚乙烯醇溶液质量2%的多巴胺，于温度为50℃，转速为900r/min条件下，恒温搅拌混合3h，出料，灌装，即得印刷品上光油。
实例3
首先称取80g粉碎至180目的活性炭粉末，倒入盛有500mL质量分数为15%硅酸钠溶液的三口烧瓶中，并将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合40min，再于恒温搅拌状态下，通过滴液漏斗向三口烧瓶中滴加质量分数为10%硫酸溶液，调节pH至6.6，待硫酸溶液滴加结束，继续恒温搅拌反应4h，待恒温搅拌反应结束，将三口烧瓶中物料过滤，得滤饼，用去离子水洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼倒入研钵中，研磨20min，得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再称取80g纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，均匀平铺于石英舟中，再依次称取10g纳米铝粉，40g纳米氧化铁，用玻璃棒搅拌混合30min后，铺撒于石英舟中混合粉末表面，再用石英片将石英舟覆盖，并将覆盖后的石英舟移入管式电阻炉，以50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以5℃/min速率程序升温至1200℃，保温反应4h，随炉冷却至室温，将石英片和石英舟移出管式电阻炉，再用刀片刮取石英片表面产物，并将所得产物倒入盛有500mL质量分数为6%盐酸的烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，将烧杯中物料过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得纳米硅基氧化物，随后称取300g油茶籽粕，倒入带回流冷凝管的三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入400mL无水乙醇，300mL石油醚，再将三口烧瓶移入温度为80℃的水浴锅中，恒温回流3h，再将三口烧瓶中物料过滤，得滤液，并将所得滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为85℃条件下旋蒸浓缩至40mL，得浓缩液，再将所得浓缩液倒入盛有400mL质量分数为25%氯化钠溶液的烧杯中，并用保鲜膜将烧杯密封，再将密封后的烧杯移入冰箱中，于温度为4℃条件下静置12h，再将保鲜膜打开，收集烧杯中表层蜡状物，得植物蜡，最后按重量份数计，在混料机中依次加入5份纳米硅基氧化物，8份植物蜡，10份天然松脂，100份质量分数为5%聚乙烯醇溶液，20份无水乙醇，8份甘油，1.6份吐温-60，0.8份表面活性剂OP-10及聚乙烯醇溶液质量4%的多巴胺，于温度为55℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，灌装，即得印刷品上光油。
分别使用实例1～3制得的印刷品上光油和传统水性上光油（对比例）对完成全部图文印刷工序的白版纸基材进行涂布上光，控制上光油涂布量为3.5～4.2g/m2，待上光油固化后对涂膜及上光印刷品进行性能检测，其检测结果如下表：
检测项目 对比例 实例1 实例2 实例3
光泽度 79.8 84.6 85.4 86.9
附着力 涂膜层局部脱落 涂膜层无脱落 涂膜层无脱落 涂膜层无脱落
粘结强度（N/15mm） 2.5 2.7 2.9 3.2
低温脆性 对折处有明显折横 对折无明显痕迹 对折无明显痕迹 对折无明显痕迹
光泽度：使用镜像光泽仪进行60°光泽度检测；
附着力：用透明胶带紧贴在上光印刷品表面，控制透明胶带粘结长度为25mm，随后抓住透明胶带一端，并沿45°方向快速扯下胶带，观察上光印刷品表面膜层的脱落情况；
粘结强度：粘结强度检测仪；
脆性测试：将上光印刷品于温度为0℃条件下静置2h，随后取出上光印刷品，从平行于纸张纤维方向及垂直于纸张纤维方向的压痕线处，分别做两次180°的正向折叠以及两次180°的反向折叠，观察折痕处变化。
从上表可以看出，本发明制得的印刷品上光油成膜光泽度高、流平性较好，同时与基材的粘着性优异，且上光油低温下脆性小，能有效延长印刷品的保存期限。

Claims (6)

1.一种印刷品上光油，其特征在于：包括以下重量份数的组份：3～5份纳米硅基氧化物，6～8份植物蜡，8～10份天然松脂，80～100份聚乙烯醇溶液，15～20份无水乙醇，6～8份甘油，0.8～1.6份吐温-60，0.6～0.8份表面活性剂OP-10。
2.所述的纳米硅基氧化物的合成方法为：将活性炭粉末与硅酸钠溶液混合后滴加硫酸溶液，反应后过滤、洗涤、干燥和研磨得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末，再将所得纳米二氧化硅与活性炭混合粉末、纳米铝粉和纳米氧化铁混合后，于氮气保护状态下高温反应，将反应产物用盐酸洗涤后烘干，即得纳米硅基氧化物。
3.所述的植物蜡由无水乙醇和石油醚从油茶籽粕中回流提取，经旋蒸浓缩后与氯化钠溶液混合，再经冷藏凝固得到。
4.根据权利要求1所述的 一种印刷品上光油，其特征在于：所述的聚乙烯醇溶液质量分数为3～5%。
5.根据权利要求1所述的 一种印刷品上光油，其特征在于：所述的聚乙烯醇溶液中还可以添加聚乙烯醇溶液质量2～4%的多巴胺。
6.根据权利要求1所述的 一种印刷品上光油，其特征在于：所述的氮气保护状态下高温反应条件为：于管式电阻炉中，以40～50mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，以3～5℃/min速率程序升温至1150～1200℃，保温反应2～4h，随炉冷却至室温。
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