CN108084786A - 一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于印刷材料领域，提供了一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法。该方法将发泡剂和石蜡捏合，制成微胶囊的囊芯，然后加入丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯，边搅拌便进行电离射线辐射，得到核壳结构的微胶囊，然后与环氧树脂、固化剂、固化促进剂、颜料、分散剂、稀释剂混合，即可制得膨胀型微胶囊印刷油墨。与传统方法相比，本发明的制备印刷油墨的印刷和干燥速度快，能有效提升印刷效率，同时油墨附着力好，油墨使用率高，耐热性、流动性和粘弹性较好，并且具有较好的立体感，印刷制品视觉效果极佳，整个制备过程简单易操控，原料易得，成本较低，可推广应用。

Description

一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于印刷材料领域，提供了一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法。
背景技术
印刷品与人们的生活密切相关、内容丰富，从书籍、报刊到钞票、标签和邮票等无所不包。所有印刷品都是通过油墨反映需要的信息，油墨是由着色剂、连结料、辅助剂等成分组成的分散体系，在印刷过程中被转移到承印物上的一种着色物质，直接决定着印刷品的图文颜色、图像阶调层次、清晰度等印刷品质，是人们认知、认可印刷品的直观反映，油墨在印刷产业中发挥着重要作用。因此，油墨技术的发展与印刷技术的发展相互促进，受到越来越多的关注。
油墨品种有很多，根据印刷方式以及对印刷品质量、效果要求的不同，按印刷方式可分为胶印油墨、凹印油墨、柔印油墨、网印油墨和数字印刷油墨等。胶印一直是印刷主流方式，因此胶印油墨的应用最为广泛，但其印刷速度和油墨干燥速度较慢，印刷适性不佳；凹印是我国除胶印方式以外重点发展的印刷方式，目前使用的油墨仍以溶剂型油墨为主，水性凹印油墨仍然使用较少，环保性能较差；柔印从一开始就主要使用水性油墨，但由于水性油墨自身存在的光泽度低等问题，一直以来多用于中低档印刷品的印刷，在高档印刷品的应用上还存在较大问题；丝网印刷具有承印材料广泛、设备相对简易、印刷成本低、印刷效果好等特点，特种油墨种类繁多，能够产生种特殊效果。
现阶段油墨发展的主要方向是：饱和的颜色与宽泛的色域、良好的印刷适性、强韧的附着性能、优良的耐抗性、环境友好性。干燥速度快、附着力好，并具有较强印刷适应性的油墨的应用需求越来越大，发泡油墨便是其中重要的一类。发泡油墨中的发泡剂有不同，因此所使用的印刷工艺也有不同，可分为微球发泡和沟底发泡两种工艺：微球发泡油墨是利用微球的特有性能，将它分散到专用聚合物的连接料中，并加入一些其它原料而制成的；沟底发泡油墨主要是以聚氯乙烯树脂为基础，将发泡剂溶解在液态的聚合物中。油墨受热后，发泡剂气化，使油墨层形成无数微小的气孔，图文发泡凸起。
目前国内外在新型印刷油墨，尤其是发泡油墨的研究和应用方面已取得了一定成效。其中吴月梅发明了一种油墨等（中国发明专利申请号201410189206.3），成分包括色料、连接料、填充料、稀释剂、防结皮剂、防反印剂、增滑剂、分散剂、湿润剂、干燥剂和稳定剂，但该油墨附着力差，耐热性能不佳。另外，钟博文发明了一种分散染料印刷油墨及其制备方法和应用（中国发明专利申请号200710046863.2），此印刷油墨为水溶性的微胶囊形式，微胶囊包括：芯材，其包含分散染料和任选的助剂；壁材，其由选自辛烯基琥珀酸淀粉酯、卡拉胶、甲壳素、明胶、瓜尔胶、果胶、罗望子多糖胶、印花糊料的至少一种材料，但此方法制备复杂，油墨适应性较差。
可见，现有的一些印刷油墨普遍存在印刷和干燥速度过慢，在印刷中容易产生背面蹭脏、粘页等现象，同时还有印刷油墨附着力差，容易产生印刷不均匀、 脱墨等现象，严重影响印刷质量，同时现有的发泡油墨通常耐热性差、利用率低等问题，严重影响了油墨的运用范围。针对这种情况，我们提出一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法，利用可膨胀微胶囊中的发泡剂释放气体使微胶囊膨大，占据网络空隙，从而使得油墨极具立体感，改善了装饰效果，同时油墨利用率高，有优良的流动性和粘弹性，涂层轻薄牢固，耐折叠洗刷，表现出良好的印刷适应性。
发明内容
本发明的目的是提供一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法，可以解决目前使用的印刷油墨存在印刷和干燥速度慢、附着力差等问题，同时避免了传统的发泡油墨流动性和粘弹性较差，耐热性能不佳，油墨利用率低，导致印刷适应性不佳等缺陷。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，将发泡剂和石蜡捏合，制成微胶囊的囊芯，然后加入丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯的混合溶液，边搅拌便进行电离射线辐射，得到核壳结构的微胶囊，然后与环氧树脂、固化剂、固化促进剂、颜料、分散剂、稀释剂混合，即可制得膨胀型微胶囊印刷油墨，制备的具体步骤如下：
（1）将发泡剂与石蜡按一定的质量比例加入捏合机中，升高温度，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；
（2）在带有搅拌器的反应容器中加入一定重量份的丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，然后加入步骤（1）所得的囊芯，在搅拌分散的同时采用高能电离射线进行辐照，引发丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯发生聚合反应，并在囊芯的表面形成聚合物囊材，制得核壳结构的微胶囊；其中，囊芯30～40重量份、丙烯酸乙酯25～30重量份、甲基丙烯酸羟丙酯30～45重量份；
（3）将步骤（2）所得的微胶囊与环氧树脂、固化剂、固化促进剂、颜料、分散剂、稀释剂按一定重量份混合均匀，即可制得印刷油墨；印刷时，由于瞬时温度升高，环氧树脂在固化剂作用下迅速交联，起到粘结作用，同时发泡剂分解释放出气体，使微胶囊膨大，占据网络空隙，可得到性能优异的印刷品；其中，微胶囊4～7重量份、环氧树脂25～35重量份、固化剂3～5重量份、固化促进剂1～2重量份、颜料10～20重量份、分散剂1～2重量份、稀释剂29～56重量份。
优选的，步骤（1）所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸氢钙中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述囊芯中，发泡剂与石蜡的质量比例为3:2～2:1。
优选的，步骤（1）所述捏合机为压力型捏合机或真空型捏合机中的一种，捏合温度为50～55℃，捏合时间为20～30min。
优选的，步骤（2）所述高能电离射线可为α射线、β射线、γ射线、x射线或电子束中的一种。
优选的，步骤（3）所述固化剂为氯邻苯二胺、间氨基甲胺、联苯胺、双苄胺基醚或偏苯二胺中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述固化促进剂为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、亚乙基硫脲或丙烯基硫脲中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述颜料为永固黄、宝红、酞菁蓝、靛青、重质碳酸钙、孔雀绿或炭黑中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述分散剂为硬脂酸锌、油氨基油酸酯、油酸钠或羧酸钠中的至少一种。
优选的，步骤（3）所述稀释剂为丙酮、甲乙酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯或正丁醇中的一种。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的一种膨胀型微胶囊印刷油墨。
将本发明制备的微胶囊印刷油墨与紫外固化油墨、丙烯酸树脂油墨的干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性进行对比，结果如表1所示，可见，本发明的方法能明显减少油墨的干燥时间，同时有效提升油墨附着力和印刷适应性，保证了印刷效果，印刷后有着很好的视觉效果。
表1：
本发明提供了一种膨胀型微胶囊印刷油墨及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的印刷油墨在使用中印刷和干燥速度快，能有效提升印刷效率。
2.本发明的制备过程中利用可膨胀微胶囊中的发泡剂释放气体使微胶囊膨大，占据网络空隙，使得油墨极具立体感，视觉效果极佳，同时油墨附着力好，油墨利用率高。
3.本发明制备的印刷油墨耐热性好，有优良的流动性和粘弹性，同时涂层轻薄牢固，耐折叠洗刷，具有良好的印刷适应性。
4.本发明的制备过程简单易操控，原料易得，成本较低，可推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
将碳酸氢钠与石蜡按质量比为3:2加入压力型捏合机中，温度升到52℃，捏合25min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入28kg的丙烯酸乙酯和38kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入34kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用α射线进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的6kg的微胶囊与30kg的环氧树脂、4kg的氯邻苯二胺、1kg的2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、15kg的永固黄、2kg的硬脂酸锌、42kg的丙酮混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例1制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
实施例2
将碳酸氢钾与石蜡按质量比为2:1加入真空型捏合机中，温度升到50℃，捏合30min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入25kg的丙烯酸乙酯和38kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入37kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用β射线进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的4kg的微胶囊与28g的环氧树脂、3kg的间氨基甲胺、2kg的亚乙基硫脲或丙烯基硫脲、12kg的宝红、1kg的油氨基油酸酯、51kg的甲乙酮混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例2制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
实施例3
将碳酸氢钙与石蜡按质量比为3:2加入压力型捏合机中，温度升到53℃，捏合23min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入28kg的丙烯酸乙酯和36kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入36kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用γ射线进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的6kg的微胶囊与32kg的环氧树脂、5kg的联苯胺、2kg的2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、18kg的酞菁蓝、2kg的油酸钠、35kg的环己酮混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例3制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
实施例4
将碳酸氢钠与石蜡按质量比为2:1加入真空型捏合机中，温度升到51℃，捏合24min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入26kg的丙烯酸乙酯和42kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入32kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用x射线进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的6kg的微胶囊与32kg的环氧树脂、5kg的双苄胺基醚、1kg的亚乙基硫脲或丙烯基硫脲、17kg的靛青、2kg的羧酸钠、37kg的苯混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例4制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
实施例5
将碳酸氢钾与石蜡按质量比为3:2加入压力型捏合机中，温度升到53℃，捏合27min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入28kg的丙烯酸乙酯和36kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入36kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用电子束进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的5kg的微胶囊与33kg的环氧树脂、5kg的氯邻苯二胺、1kg的2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、16kg的孔雀绿、2kg的油氨基油酸酯、38kg的甲苯混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例5制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
实施例6
将碳酸氢钙与石蜡按质量比为2:1加入真空型捏合机中，温度升到54℃，捏合26min，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；然后在带有搅拌器的反应容器中加入27kg的丙烯酸乙酯和38kg的甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，加入35kg的囊芯，在搅拌分散的同时采用α射线进行辐照，制得核壳结构的微胶囊；然后所得的6kg的微胶囊与31kg的环氧树脂、4kg的偏苯二胺、2kg的亚乙基硫脲或丙烯基硫脲、15kg的炭黑、2kg的油酸钠、40kg的正丁醇混合均匀，即可制得印刷油墨；
实施例6制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
对比例1
核壳结构的微胶囊制备过程中，未进行高能电离射线辐照，而是采用偶氮二异丁腈引发聚合，其他制备条件与实施例6一致；
对比例1制得的印刷油墨，测试干燥时间、附着力、视觉效果及印刷适应性，得到的结果如表2所示。
表2：

Claims (10)

1.一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于，将发泡剂和石蜡捏合，制成微胶囊的囊芯，然后加入丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯的混合溶液，边搅拌便进行电离射线辐射，得到核壳结构的微胶囊，然后与环氧树脂、固化剂、固化促进剂、颜料、分散剂、稀释剂混合，即可制得膨胀型微胶囊印刷油墨，制备的具体步骤如下：
（1）将发泡剂与石蜡按一定的质量比例加入捏合机中，升高温度，使石蜡均匀包裹于发泡剂的表面，冷却后出料，制成微胶囊的囊芯；
（2）在带有搅拌器的反应容器中加入一定重量份的丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯，搅拌混合均匀，然后加入步骤（1）所得的囊芯，在搅拌分散的同时采用高能电离射线进行辐照，引发丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯发生聚合反应，并在囊芯的表面形成聚合物囊材，制得核壳结构的微胶囊；其中，囊芯30～40重量份、丙烯酸乙酯25～30重量份、甲基丙烯酸羟丙酯30～45重量份；
（3）将步骤（2）所得的微胶囊与环氧树脂、固化剂、固化促进剂、颜料、分散剂、稀释剂按一定重量份混合均匀，即可制得印刷油墨；其中，微胶囊4～7重量份、环氧树脂25～35重量份、固化剂3～5重量份、固化促进剂1～2重量份、颜料10～20重量份、分散剂1～2重量份、稀释剂29～56重量份。
2.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸氢钙中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述囊芯中，发泡剂与石蜡的质量比例为3:2～2:1。
4.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述捏合机为压力型捏合机或真空型捏合机中的一种，捏合温度为50～55℃，捏合时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述高能电离射线为α射线、β射线、γ射线、x射线或电子束中的一种。
6.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述固化剂为氯邻苯二胺、间氨基甲胺、联苯胺、双苄胺基醚或偏苯二胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述固化促进剂为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、亚乙基硫脲或丙烯基硫脲中的至少一种。
8.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述颜料为永固黄、宝红、酞菁蓝、靛青、重质碳酸钙、孔雀绿或炭黑中的至少一种。
9.根据权利要求1所述一种膨胀型微胶囊印刷油墨的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述分散剂为硬脂酸锌、油氨基油酸酯、油酸钠或羧酸钠中的至少一种；所述稀释剂为丙酮、甲乙酮、环己酮、苯、甲苯、二甲苯或正丁醇中的一种。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的一种膨胀型微胶囊印刷油墨。
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