CN107556814A - 水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水性油墨及其制备方法，其中水性油墨包括以下以重量份数表示的原料：环氧树脂改性聚氨酯乳液 32‑38份；丙烯酸酯聚合物乳液10‑18份；三乙胺 5‑10份；消泡剂 3‑5份；分散剂5‑8份；颜料10‑15份；流平剂 3‑5份；润湿剂8‑12份；溶剂10‑12份，溶剂包括水和乙醇，其中水和乙醇的体积比为4‑5:1。按照以上配比制得的水性油墨具有耐水性、耐磨性、光泽度高的优点。

Description

水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性油墨及其制备方法。
背景技术
在烟、酒、食品、饮料等外包装印刷方面，增加了许多卫生、环保方面的要求。由于含有有机溶剂的油墨会排放挥发性有机化合物，水性油墨逐渐成为发展趋势。
申请公布号为CN103571262A的中国专利公开了一种环保性水性油墨，该水性油墨主要包括：有机颜料、聚四氟乙烯树脂、二甲基萘磺酸钠、润湿剂、消泡剂和水。由该方法制得的水性油墨pH较低，可能会导致版面起脏。申请公布号为CN106479266A的中国专利公开了一种快干水性UV油墨，该水性UV油墨中的原料主要包括：水性聚氨酯丙烯酸酯、颜填料、无水乙醇、表面活性剂、助剂、光引发剂和去离子水。该专利加入表面活性剂，降低表面张力，可加快油墨的干燥速度。但该水性UV油墨的耐溶剂性较差，影响印刷效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性油墨，其具有耐水性、耐磨性、光泽度高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水性油墨，包括以下以重量份数表示的原料：环氧树脂改性聚氨酯乳液32-38份；丙烯酸酯聚合物乳液10-18份；三乙胺5-10份；消泡剂3-5份；分散剂5-8份；颜料10-15份；流平剂3-5份；润湿剂8-12份；溶剂10-12份，溶剂包括水和乙醇，其中水和乙醇的体积比为4-5:1。
采用以上技术方案，环氧树脂改性聚氨酯乳液的吸水性能较低，并且具有较好的亲水性，其与丙烯酸酯聚合物乳液混合，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的亲水性和分散性。三乙胺可调节水性油墨的pH和交联度，提高水性油墨的耐溶剂性能。此外，在水性油墨中加入分散剂、流平剂和润湿剂，提高水性油墨的粘结强度和平整度。
进一步地，环氧树脂改性聚氨酯乳液通过以下方法制得：质量比为1:1的1,6-己二异氰酸酯和聚酯在80-90℃反应30min，加入聚酯质量5％的乙二胺和聚酯质量12.5％的乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
取聚酯质量1/4的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
预聚物降低至40-45℃，加入氢氧化钠调节pH＝8-10，搅拌30min。
优选地，环氧树脂为环氧树脂E-51或者环氧树脂E-128。
采用液态的环氧树脂作为改性剂，1,6-己二异氰酸酯和聚酯预先在乙二胺和乙二胺基乙磺酸钠存在下进行交联聚合，得到低聚物，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的耐水和耐溶剂性能。此外，在预混物中加入环氧树脂，对预混物进行改性，提高粘结性能和延展性。对经过改性的预聚物调节pH至8-10，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的溶解性，并且减少水性油墨中的气泡。
进一步地，润湿剂包括异丙基萘磺酸钠和氟碳类表面活性剂，其中氟碳类表面活性剂占润湿剂总量的1-2％。
水性油墨中加入润湿剂，湿润剂采用异丙基萘磺酸钠和氟碳类表面活性剂的混合组分，降低水性油墨的表面张力，提高水性油墨稳定性。同时，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的分散性能。
进一步地，消泡剂为聚醚类消泡剂。
水性油墨在制备过程中，搅拌或者组分本身可能会产生一些气泡，在水性油墨中加入聚醚类消泡剂，可减少水性油墨的可溶性气体。并且，聚醚类消泡剂稳定，吸湿性较低。
进一步地，分散剂为木质素磺酸钠。
采用以上技术方案，木质素磺酸钠的稳定性较好，利于水性油墨中各组分的分散，提高水性油墨的混合均匀程度。
进一步地，流平剂为硅聚醚流平剂。
采用以上技术方案，硅聚醚流平剂提高水性油墨的润湿性能，提高水性油墨与基材的粘结性能，提高水性油墨的光泽。硅聚醚流平剂与消泡剂结合，减少水性油墨因表面张力产生的缺陷。
本发明的另一目的在于提供一种水性油墨的制备方法，其具有各组分混合均匀，提高水性油墨耐溶剂性能的优点。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实现：一种水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
环氧树脂改性聚氨酯乳液、丙烯酸酯聚合物乳液、润湿剂、颜料混合30min制得混合物；
1/2三乙胺、分散剂和溶剂混合，并加入混合物中搅拌15min；
剩余三乙胺、流平剂和消泡剂加入以上溶液中搅拌混合30min制得水性油墨。
环氧树脂改性聚氨酯乳液、丙烯酸酯聚合物乳液、润湿剂和颜料预先混合，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的分散性能。之后，在混合物中加入三乙胺和分散剂，提高环氧树脂改性聚氨酯乳液的交联度和粘结性能。此外，再加入剩余的三乙胺调整水性油墨的pH，并加入流平剂和消泡剂，调节水性油墨的粘度和均匀分散性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制得的水性油墨具有较好的耐水性能，通过采用环氧树脂改性聚氨酯乳液与丙烯酸酯聚合物乳液配合，并加入三乙胺提高水性油墨的交联度和pH，降低水性油墨的吸水率；
2、本发明制得的水性油墨具有较佳的稳定性，环氧树脂改性聚氨酯乳液与润湿剂和分散剂配合，提高水性油墨的分散性，水性油墨形成较为稳定的乳液。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
本发明涉及的所有原料除环氧树脂改性聚氨酯乳液外均为市售，原料的规格如表1所示。
表1本发明所涉及原料的规格
实施例：
实施例一：一种环氧树脂改性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)40kg1,6-己二异氰酸酯和40kg聚酯在80℃反应30min，加入2kg的乙二胺和5kg乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
(2)取10kg的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
(3)预聚物降低至45℃，加入氢氧化钠调节pH＝8，搅拌30min制得环氧树脂改性聚氨酯乳液。
实施例二：一种环氧树脂改性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)40kg1,6-己二异氰酸酯和40kg聚酯在90℃反应30min，加入2kg的乙二胺和5kg乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
(2)取10kg的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
(3)预聚物降低至40℃，加入氢氧化钠调节pH＝9，搅拌30min制得环氧树脂改性聚氨酯乳液。
实施例三：一种环氧树脂改性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)40kg1,6-己二异氰酸酯和40kg聚酯在85℃反应30min，加入2kg的乙二胺和5kg乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
(2)取10kg的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
(3)预聚物降低至45℃，加入氢氧化钠调节pH＝10，搅拌30min制得环氧树脂改性聚氨酯乳液。
实施例四：一种环氧树脂改性聚氨酯乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)40kg1,6-己二异氰酸酯和40kg聚酯在80℃反应30min，加入2kg的乙二胺和5kg乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
(2)取10kg的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
(3)预聚物降低至40℃，加入氢氧化钠调节pH＝10，搅拌30min制得环氧树脂改性聚氨酯乳液。
对以上方法制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液进行性能测试，具体测试方法如下：
粘度测定：采用流变仪进行测定，测试温度为27℃，剪切速率为10s-1，平板直径为25mm。
吸水率测试：将环氧树脂改性聚氨酯乳液制备成胶膜，并且裁剪成10mm×10mm的试片称质量，并标记为m0，试片放入蒸馏水中浸泡，每隔一段时间取出，用滤纸吸干试片表面水分再次称量，并标记为m1，吸水率＝(m1-m0)/m0×100％。
稳定性测试：环氧树脂改性聚氨酯乳液在室温下静置30天，观察其沉淀情况。将环氧树脂改性聚氨酯乳液放置于5000r/min的离心机中离心15min，观察沉淀情况。
实施例一至实施例四制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液的性能测试结果如表2所示。
表2实施例一至实施例四制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液的性能测试结果
由以上数据可知，按照实施例一至实施例四的方法制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液粘度和稳定性相差较小，实施例一制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液吸水率较低，具有较佳的耐水性。实施例一制得的环氧树脂改性聚氨酯乳液用于水性油墨的制备。
一种水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
(1)环氧树脂改性聚氨酯乳液、丙烯酸酯聚合物乳液、润湿剂和颜料混合30min制得混合物，搅拌速度为500r/min；
(2)取1/2三乙胺、分散剂和溶剂混合，并加入到混合物中继续搅拌15min，调整转速为600r/min；
(3)将剩余的三乙胺、流平剂和消泡剂加入以上溶液中搅拌混合30min制得水性油墨，搅拌速度为400r/min。
实施例五至实施例十按照以上方法制备水性油墨，制备水性油墨所用原料的配比如表3所示。
表3实施例五至实施例十所用的原料配比
对按照以上配比制得的水性油墨进行性能测试，具体测试如下所示：
附着力按照GB/T9286-88测试；
粘度测试，在室温下，以涂4号粘度杯量取水性油墨，计算水性油墨流出的时间；
光泽度测试：水性油墨打印在纸张制成样条，60度角测量样条的光泽；
耐水性测试：水性油墨印刷在纸张之后，在印刷部位滴水，观察纸张表面的水性油墨情况；
耐乙醇测试：水性油墨印刷在纸张之后，在印刷部位滴乙醇，观察纸张表面的水性油墨情况。
实施例五至实施例十制得的水性油墨测试结果如表4所示。
表4实施例五至实施例十制得水性油墨的性能测试结果
测试项目 实施例五 实施例六 实施例七 实施例八 实施例九 实施例十
颜色 近似标样 近似标样 近似标样 近似标样 近似标样 近似标样
附着力 Ⅰ级 Ⅰ级 Ⅰ级 Ⅰ级 Ⅰ级 Ⅰ级
粘度(s) 55 54 55 54 53 53
光泽度(％) 67 69 72 70 69 70
耐水性 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色
耐乙醇 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色 不脱色
由以上数据可知，采用以上配比和工艺制得的水性油墨具有较佳的附着力和粘度，印刷牢固，并且具有较好的光泽度。实施例五至实施例十制得的水性油墨具有较佳的耐水性和耐乙醇性能，不会脱色。

Claims (8)

1.一种水性油墨，其特征在于，包括以下以重量份数表示的原料：
环氧树脂改性聚氨酯乳液 32-38份；丙烯酸酯聚合物乳液10-18份；三乙胺 5-10份；消泡剂 3-5份；分散剂5-8份；颜料10-15份；流平剂 3-5份；润湿剂8-12份；溶剂10-12份，溶剂包括水和乙醇，其中水和乙醇的体积比为4-5:1。
2.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，环氧树脂改性聚氨酯乳液通过以下方法制得：质量比为1:1的1,6-己二异氰酸酯和聚酯在80-90℃反应30min，加入聚酯质量5%的乙二胺和聚酯质量12.5%的乙二胺基乙磺酸钠，搅拌1h得到预混物；
取聚酯质量1/4的环氧树脂加入预混物搅拌混合1h，得到预聚物；
预聚物降低至40-45℃，加入氢氧化钠调节pH=8-10，搅拌30min。
3.根据权利要求2所述的水性油墨，其特征在于，环氧树脂为环氧树脂E-51或者环氧树脂E-128。
4.根据权利要求1-3任一项所述的水性油墨，其特征在于，润湿剂包括异丙基萘磺酸钠和氟碳类表面活性剂，其中氟碳类表面活性剂占润湿剂总量的1-2%。
5.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，消泡剂为聚醚类消泡剂。
6.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，分散剂为木质素磺酸钠。
7.根据权利要求1所述的水性油墨，其特征在于，流平剂为硅聚醚流平剂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的水性油墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
环氧树脂改性聚氨酯乳液、丙烯酸酯聚合物乳液、润湿剂、颜料混合30min制得混合物；
1/2三乙胺、分散剂和溶剂混合，并加入混合物中搅拌15min；
剩余三乙胺、流平剂和消泡剂加入以上溶液中搅拌混合30min制得水性油墨。
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