CN108047387A - 改性聚酰胺树脂及其制备方法和包含该改性聚酰胺树脂的水性油墨 - Google Patents

改性聚酰胺树脂及其制备方法和包含该改性聚酰胺树脂的水性油墨 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性聚酰胺树脂及其制备方法和包含该改性聚酰胺树脂的水性油墨，属于印刷油墨技术领域，其技术要点是：改性聚酰胺树脂由包含醇溶性聚酰胺树脂以及甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的反应物单体在氮气气氛中与引发剂混合并发生接枝共聚反应制得，所述醇溶性聚酰胺树脂、甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的重量比为28～35:7～9:4～6:4～5，所述引发剂的重量是醇溶性聚酰胺树脂的重量的0.2～0.25%。本发明提供的改性聚酰胺树脂不仅增强水性油墨的内聚力，而且使水性油墨的黏度受剪切频率的影响变化不大，从而防止“水纹”现象的发生。

Description

改性聚酰胺树脂及其制备方法和包含该改性聚酰胺树脂的水 性油墨
技术领域
本发明涉及印刷油墨技术领域，更具体的说，它涉及一种改性聚酰胺树脂及其制备方法和包含该改性聚酰胺树脂的水性油墨。
背景技术
油墨是由色料、连接料、助剂等物质均匀分散混合而成的浆状胶体。主要是由作为分散相的颜料和作为连续相的连接料所组成。颜料赋予墨迹以色彩，连接料提供油墨必要的转移性能。连接料是油墨的心脏，能使着色剂(颜料)在分散设备上研磨、分散均匀；使颜料在承印物上附着牢固，而且使油墨具有必要的光泽、干燥性能和印刷适性等。油墨的主要性能，如流动性、黏度、干燥性能及印刷适应性等都取决于连接料，所以连接料是油墨质量好坏的关键。
按使用溶剂种类的不同，油墨分为溶剂型油墨和水性油墨。溶剂型油墨是指用有机溶剂如醇、酯、酮、苯类溶解油墨中的树脂连结料，油墨转印到承印物上后，溶剂挥发到环境中或渗入承印物中，墨迹随溶剂的挥发而固着。水性油墨主要是以水为溶剂配制而成，水性油墨与溶剂型油墨相比，不含挥发性有毒有机溶剂，不仅节约溶剂，而且没有任何生理危害、不可燃、无不良味道，最主要是水性油墨可完全消除对包装商品的污染，被称为新型“绿色”印刷材料。
根据所用的树脂类型的不同，水性油墨主要有碱溶型、乳液型和水溶型三种。碱溶型油墨，在制备过程中通常使用氨水、胺类或它们的混合形式，使树脂成为溶于水的铵盐，印到承印物上后，随着氨的挥发，形成墨迹。乳液型油墨，使用的扩散型连接料就是悬浮在水中的细小树脂粒子，通常称之为乳液，在这类连接料中通常含有丙烯、乙烯或丁苯聚合物。水溶型油墨，它的连接料为水溶性树脂。
聚酰胺树脂配制的油墨，具有光泽和粘结性能好、醇稀释性优良、胶凝性低、快干及低气味等性能，广泛用于凹版与凸版印刷油墨，也是玻璃纸、聚乙烯、聚丙烯薄膜等包装材料印刷不可缺少的油墨。但是，现有授权公告日为2010.12.29、授权公告号为CN101613472B的专利文献公开了一种水性油墨用聚酰胺树脂的制备方法，采用该水性油墨用聚酰胺树脂配置的水性油墨在印刷效果中会产生“水纹”现象，“水纹”现象的产生原因：水纹是一种显像，从油墨的角度来讲，是它的转移性，水纹是外观表观，真正含义是油墨没有转移。柔版印刷工艺的轻印刷压力、直接传墨方式决定油墨在墨辊倒墨过程中，不能出现剪切变稀的现象，若出现明显的剪切变稀现象，油墨很难全部粘附在网纹辊上，网纹辊将油墨传递到印版上的过程，也会由于油墨的内聚力不够而进－步损失一部分油墨，导致最后油墨脱离印版粘附于承印物时，油墨分子之间的黏着性不够，而造成“水纹”现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性聚酰胺树脂，其不仅增强水性油墨的内聚力，而且使水性油墨的黏度受剪切频率的影响变化不大，从而防止“水纹”现象的发生。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
改性聚酰胺树脂，由包含醇溶性聚酰胺树脂以及甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的反应物单体在氮气气氛中与引发剂混合并发生接枝共聚反应制得，所述醇溶性聚酰胺树脂、甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的重量比为28～35:7～9:4～6:4～5，所述引发剂的重量是醇溶性聚酰胺树脂的重量的0.2～0.25％。
进一步，所述含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体为顺丙烯硼酸、1-丁烯硼酸、1-戊烯基硼酸、(E)-己烯-1-基硼酸、反-1-辛烯-1-基硼酸、2-乙烯基苯硼酸、3-乙烯基苯硼酸、4-乙烯基苯硼酸中的至少一种。
进一步，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
进一步，在醇溶性聚酰胺树脂、反应物单体与引发剂混合之前，在氮气气氛中将所述醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂配成溶液A，所述醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂的重量比为1:1.4～1.75；所述引发剂分为前引发剂和后引发剂两部分，前引发剂和后引发剂的重量比为6～13:1，将所述甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体和前引发剂配成溶液B，将后引发剂和丁酮配成溶液C，后引发剂和丁酮的重量比为1:443～866。
再进一步，所述醇类溶剂为正丙醇和无水乙醇的混合物，所述正丙醇和无水乙醇的重量比为3～4:4～3。
本发明还提供的上述改性聚酰胺树脂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂配成溶液A；
(2)将甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体以及前引发剂配成溶液B；
(3)将后引发剂和丁酮配成溶剂C；
(4)在氮气气氛和80～90℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1～1.5小时，保温反应1～1.5小时，接着分次滴加溶液C，总反应时间为5～6小时，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。
进一步，所述醇溶性聚酰胺树脂、甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的重量比为28～35:7～9:4～6:4～5，醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂的重量比为1:1.4～1.75，所述前引发剂和后引发剂的总重量是醇溶性聚酰胺树脂的重量的0.2～0.25％，所述前引发剂和后引发剂的重量比为6～13:1，后引发剂和丁酮的重量比为1:443～866；所述醇类溶剂为正丙醇和无水乙醇的混合物，所述正丙醇和无水乙醇的重量比为3～4:4～3。
进一步，所述前引发剂和后引发剂均为过氧化二苯甲酰。
本发明还提供了一种水性油墨，其不仅足够高的内聚力，而且其黏度受剪切频率的影响变化不大，从而防止“水纹”现象的发生。
水性油墨，以重量份数计，其原料包括如上述所述的改性聚酰胺树脂40～50份、色浆40～50份、三乙胺0.5～1份、水3～5份、二氧化硅气凝胶0.5～2.0份和助剂0.7～2.3份。
再进一步，所述助剂包括重量比为2～5：4～8：1～10的消泡剂、流平剂和增稠剂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：采用醇溶性聚酰胺树脂为主树脂，采用甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体三种反应物单体对其进行协同改性，使改性聚酰胺树脂乳液没有明显的剪切变稀行为，进一步地，水性油墨的黏度受频率的影响变化不大。
附图说明
图1是实施例1提供的改性聚酰胺树脂乳液以及对比例2-3提供的改性聚酰胺树脂乳液的黏度随剪切率的变化曲线；
图2是实施例1提供的改性聚酰胺树脂乳液以及对比例2-3提供的改性聚酰胺树脂乳液的复数黏度随角频率的变化曲线。
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。
实施例1
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将31.3g的聚酰胺树脂和24.5g的正丙醇以及24.5g的无水乙醇，配置成溶液A；将8.0g甲基丙烯酸甲酯单体、4.8g顺丁烯二酸单体、4.5g反-1-辛烯-1-基硼酸单体以及0.065g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.005g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和85℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1小时，保温反应1小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达5小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将40g的改性聚酰胺树脂和1g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入5g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将50g的酞青蓝色浆、0.5g的二氧化硅气凝胶、0.2g的消泡剂、0.4g的流平剂、0.1g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
实施例2
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将28g的聚酰胺树脂和21g的正丙醇以及28g的无水乙醇，配置成溶液A；将9.0g甲基丙烯酸甲酯单体、4g顺丁烯二酸单体、5g的4-乙烯基苯硼酸单体以及0.06g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.01g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和90℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1.5小时，保温反应1.5小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达6小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将45g的改性聚酰胺树脂和0.5g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入3g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将45g的酞青蓝色浆、1.0g的二氧化硅气凝胶、0.35g的消泡剂、0.6g的流平剂、0.55g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
实施例3
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将35g的聚酰胺树脂和28g的正丙醇以及21g的无水乙醇，配置成溶液A；将7.0g甲基丙烯酸甲酯单体、6g顺丁烯二酸单体、4g顺丙烯硼酸单体以及0.063g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.007g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和80℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1.25小时，保温反应1.25小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达5.5小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将55g的改性聚酰胺树脂和0.75g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入4g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将40g的酞青蓝色浆、2.0g的二氧化硅气凝胶、0.5g的消泡剂、0.8g的流平剂、1.0g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
对比例1
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将31.3g的聚酰胺树脂和24.5g的正丙醇以及24.5g的无水乙醇，配置成溶液A；将10.8g甲基丙烯酸甲酯单体、6.5g顺丁烯二酸单体以及0.065g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.005g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和85℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1小时，保温反应1小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达5小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将40g的改性聚酰胺树脂和1g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入5g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将50g的酞青蓝色浆、0.5g的二氧化硅气凝胶、0.2g的消泡剂、0.4g的流平剂、0.1g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
对比例2
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将31.3g的聚酰胺树脂和24.5g的正丙醇以及24.5g的无水乙醇，配置成溶液A；将11.1g甲基丙烯酸甲酯单体、6.2g反-1-辛烯-1-基硼酸单体以及0.065g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.005g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和85℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1小时，保温反应1小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达5小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将40g的改性聚酰胺树脂和1g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入5g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将50g的酞青蓝色浆、0.5g的二氧化硅气凝胶、0.2g的消泡剂、0.4g的流平剂、0.1g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
对比例3
改性聚酰胺树脂的制备：在氮气气氛中将31.3g的聚酰胺树脂和24.5g的正丙醇以及24.5g的无水乙醇，配置成溶液A；将8.9g顺丁烯二酸单体、8.4g反-1-辛烯-1-基硼酸单体以及0.065g的过氧化二苯甲酰配成溶液B；将0.005g的过氧化二苯甲酰和4.43g的丁酮配成溶剂C；在氮气气氛和85℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1小时，保温反应1小时，接着分三次滴加溶液C，每次间隔1小时，总反应时间达5小时后，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。其中良溶剂为正丙醇、不良溶剂为石油醚。
水性油墨的制备：将40g的改性聚酰胺树脂和1g的三乙胺混合均匀，在室温和高速搅拌下向胺化树脂中缓慢加入5g的水，继续高速搅拌，得改性聚酰胺树脂乳化液，接着将50g的酞青蓝色浆、0.5g的二氧化硅气凝胶、0.2g的消泡剂、0.4g的流平剂、0.1g的增稠剂加入到改性聚酰胺树脂乳化液中混合均匀，得水性油墨。
对于实施例1-3和对比例1-3提供的水性油墨，采用QB/T2024-标准规定进行测试，测试结果见表1。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
颜色 4 4 4 3 4 4
细度/(μm) 10 10 10 15 12 13
黏度(S/25℃) 49 47 50 39 61 60
着色力/(％) 99 98 98 83 92 90
流动性/(％) 99 99 99 78 86 83
附着牢度/(％) 100 100 100 85 90 87
初干性(mm/30s) 44 43 43 32 39 39
光泽/％ 75 76 75 52 64 61
表面张力/(mN/m) 36.7 36.7 36.4 38.2 37.5 37.1
固含量/(％) 48 48 48 48 48 48
色差/(NBS) 0.8 0.8 0.8 5.9 2.5 2.8
储存稳定性 合格 合格 合格 合格 合格 合格
从表1可以看出，实施例1-3提供的水性油墨在着色力、附着牢度、稳定性等方面具有突出的性能。虽然实施例1提供的水性油墨的黏度不如对比例2-3提供的水性油墨的黏度大，但是结合图1和图2可知，实施例1提供的改性聚酰胺树脂乳液没有明显的剪切变稀行为，而对比例2-3提供的改性聚酰胺树脂乳液都有着很明显的剪切变稀的现象。由于受到甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体对聚酰胺树脂的协同改性作用，实施例1提供的水性油墨的黏度受频率的影响变化不大。而柔版印刷工艺的轻印刷压力、直接传墨方式决定油墨在墨辊倒墨过程中，不能出现剪切变稀的现象，若出现明显的剪切变稀现象，油墨很难全部粘附在网纹辊上，网纹辊将油墨传递到印版上的过程，也会由于油墨的内聚力不够而进－步损失一部分油墨，导致最后油墨脱离印版粘附于承印物时，油墨分子之间的黏着性不够，而造成“水纹”现象。

Claims (10)

1.改性聚酰胺树脂，其特征在于，由包含醇溶性聚酰胺树脂以及甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的反应物单体在氮气气氛中与引发剂混合并发生接枝共聚反应制得，所述醇溶性聚酰胺树脂、甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的重量比为28～35:7～9:4～6:4～5，所述引发剂的重量是醇溶性聚酰胺树脂的重量的0.2～0.25%。
2.根据权利要求1所述的改性聚酰胺树脂，其特征在于，所述含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体为顺丙烯硼酸、1-丁烯硼酸、1-戊烯基硼酸、(E)-己烯-1-基硼酸、反-1-辛烯-1-基硼酸、2-乙烯基苯硼酸、3-乙烯基苯硼酸、4-乙烯基苯硼酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的改性聚酰胺树脂，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
4.根据权利要求1所述的改性聚酰胺树脂，其特征在于，在醇溶性聚酰胺树脂、反应物单体与引发剂混合之前，在氮气气氛中将所述醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂配成溶液A，所述醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂的重量比为1:1.4～1.75；所述引发剂分为前引发剂和后引发剂两部分，前引发剂和后引发剂的重量比为6～13:1，将所述甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体和前引发剂配成溶液B，将后引发剂和丁酮配成溶液C，后引发剂和丁酮的重量比为1:443～866。
5.根据权利要求4所述的改性聚酰胺树脂，其特征在于，所述醇类溶剂为正丙醇和无水乙醇的混合物，所述正丙醇和无水乙醇的重量比为3～4:4～3。
6.改性聚酰胺树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂配成溶液A；
(2)将甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体以及前引发剂配成溶液B；
(3)将后引发剂和丁酮配成溶剂C；
(4)在氮气气氛和80～90℃的条件下，将溶液B滴加至溶液A中，滴加时间为1～1.5小时，保温反应1～1.5小时，接着分次滴加溶液C，总反应时间为5～6小时，采用沉淀法-絮凝沉淀出改性聚酰胺树脂。
7.根据权利要求6所述的改性聚酰胺树脂的制备方法，其特征在于，所述醇溶性聚酰胺树脂、甲基丙烯酸甲酯单体、顺丁烯二酸单体、含有碳碳双键的烯类有机硼酸单体的重量比为28～35:7～9:4～6:4～5，醇溶性聚酰胺树脂和醇类溶剂的重量比为1:1.4～1.75，所述前引发剂和后引发剂的总重量是醇溶性聚酰胺树脂的重量的0.2～0.25%，所述前引发剂和后引发剂的重量比为6～13:1，后引发剂和丁酮的重量比为1:443～866；所述醇类溶剂为正丙醇和无水乙醇的混合物，所述正丙醇和无水乙醇的重量比为3～4:4～3。
8.根据权利要求6所述的改性聚酰胺树脂的制备方法，其特征在于，所述前引发剂和后引发剂均为过氧化二苯甲酰。
9.水性油墨，其特征在于，以重量份数计，其原料包括如权利要求1至4中任意一项所述的改性聚酰胺树脂40～50份、色浆40～50份、三乙胺0.5～1份、水3～5份、二氧化硅气凝胶0.5～2.0份和助剂0.7～2.3份。
10. 根据权利要求9所述的水性油墨，其特征在于，所述助剂包括重量比为2～5： 4～8： 1～10的消泡剂、流平剂和增稠剂。
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