CN108504167A - 一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用，该遇水变色且不扩散的油墨，包括以下原料：水性成膜树脂、强酸弱碱金属盐、带电荷的pH指示剂、高分子吸附树脂、溶剂；所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。本发明的油墨原料中，带电荷的pH指示剂与金属盐螯合，形成带电荷大分子，然后被高分子吸附树脂吸附，所以即使溶剂中有水，也不会导致pH指示剂失效。印刷过后，当油墨经过温度干燥后，带电荷的pH指示剂与金属盐的螯合物与水性成膜树脂结合，pH指示剂吸附于高分子树脂表面，在高分子吸附树脂吸收水分后，油墨层的微观态酸碱值显示为水性成膜树脂的官能团的pH，pH指示剂依此pH而显色。

Description

一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种遇水变色且不扩散的油墨及其制备方法和应用。
背景技术
传统的遇水变色油墨一种是纯有机溶剂型的微胶囊体系，但是这种纯有机溶剂型的微胶囊体系的油墨，其有机溶剂容易挥发，会造成施工环境恶劣，污染环境，不利于环保，也会对用户造成一定的伤害；另外一种对湿度敏感的指示剂，导致其自身在有湿度的环境下储存就会发生变色，导致变色指示失效，其实际应用受到限制。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的之一在于提供一种遇水变色且不扩散的油墨，选用的溶剂全部或大部分为水，相比纯有机溶剂，不仅依然能达到遇水变色的效果，还能够减少环境的危害，利于环保。
本发明的目的之二在于提供一种遇水变色且不扩散的油墨的制备方法，制备方法简单，适于工业化生产。
本发明的目的之三在于提供一种遇水变色且不扩散的油墨的应用，应用于一次性吸收制品，对人体危害小，且指示效果好。
本发明的目的之一通过下述技术方案实现：一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
本发明的遇水变色且不扩散的油墨，其原理如下：通过选用带电荷的pH指示剂，通过pH的变化形成电荷的迁移从而显现出不同的颜色，本发明的油墨原料中，带电荷的pH指示剂与金属盐螯合，形成带电荷大分子，然后被高分子吸附树脂吸附，由于此时高分子吸附材料的吸附力为分子间力和配位键力，吸附力较强，所以所以能携带带电荷的pH指示剂与金属盐的螯合物均匀溶解于水，同时带电荷的pH指示剂与金属盐的的螯合物不游离于水体中，因而pH指示剂不会由于溶剂中的水的存在而发生显色反应使变色油墨失效。吸附了与金属盐螯合的pH指示剂的高分子吸附树脂，再与水性成膜树脂和溶剂配合调配成遇水变色油墨，印刷过后，当油墨经过温度干燥后，带电荷的pH指示剂与金属盐的螯合物与水性成膜树脂结合，当高分子吸附树脂吸附水分子后，油墨层的微观态酸碱值显示为水性成膜树脂的官能团的pH，pH指示剂依此pH显色。
优选的，所述水性成膜树脂为水性丙烯酸酯、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂和水性聚酯树脂中的一种或几种。
本发明的水性成膜树脂，在油墨印刷后，能够有效的附着在被印刷物，避免油墨干掉后从被印刷物脱落，且在干燥后能与强酸弱碱金属盐结合。另外，本发明中选择的为水性成膜树脂，能够溶于水，则使得本发明的溶剂可以不是纯有机溶剂，也可以为水或者添加了水的有机溶剂，降低了有机溶剂的使用量，更加环保。更为优选的，所述水性成膜树脂由水性丙烯酸酯树脂和水性聚氨酯树脂按照质量比1:0.5-0.8复配而成，所述水性丙烯酸酯树脂为改性水性丙烯酸酯聚合物乳液，所述水性聚氨酯树脂为改性聚氨酯分散体。
优选的，所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子和/或亚铁离子。
本发明的强酸弱碱金属盐与带电荷的pH指示剂螯合，形成带电荷大分子，与高分子吸附树脂吸附，使pH指示剂不会因为溶剂中水的存在而发生显色反应导致变色油墨失效。另一优选的，所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子，所述强酸弱碱金属盐为氯化铝和硫酸铝按照摩尔比为1:2-3复配而成。
优选的，所述带电荷的pH指示剂为甲基黄、甲基橙、甲基红、乙基橙、溴酚蓝、溴百里酚蓝、中性红、酚红、酚酞、百里酚酞、溴甲酚绿、溴氯苯酚蓝、四溴苯酚蓝、刚果红中的一种或几种。
本发明选用的带电荷的pH指示剂为带电荷的pH指示剂，带电荷的pH指示剂可以为带电荷的中性pH指示剂、带电荷的pH指示剂或两性离子pH指示剂，带电荷的pH指示剂可以使从有色到无色、从无色到有色或从一种颜色到另一种颜色。在本发明中，采用的pH指示剂是从一种颜色到另外一种颜色。
优选的，所述高分子吸附树脂为聚醋酸乙烯树脂、乙烯-醋酸-乙烯共聚物和聚乙烯醇树脂中的一种或几种，所述乙烯-醋酸-乙烯共聚物的醋酸乙烯质量百分数为15-28％。
本发明选用的高分子吸附树脂能够吸附带电荷的pH指示剂与金属盐螯合形成带电荷大分子，由于此时高分子吸附材料的吸附力为分子间力和配位键力，吸附力较强，所以即使溶剂中含有水，也无法影响pH指示剂与高分子吸附树脂之间的吸附，使得pH指示剂不会由于溶剂中的水而发生显色反应使变色油墨失效，另外在需要显色时，由于高分子吸附树脂将pH指示剂固定，使得其在显色过程中，不会扩散，使得本发明的油墨同时具备遇水变色且不扩散的效果。更为优选的，所述高分子吸附树脂是改性乙烯-醋酸-乙烯共聚物和聚乙烯醇按照质量比为10:0.5-2复配而成。
优选的，所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为4-6:1复配而成，所述有机溶剂为乙醚、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
本发明选用的溶剂为水和有机溶剂的混合液，大大减少了有机溶剂的使用量，更加环保，且本发明的油墨在溶剂中有水存在的条件下，依然不会发生显色反应而失效，只有被印刷干燥后，遇水才会显色。本发明的油墨原料中，因为pH指示剂与金属盐螯合被高分子吸附，其微观态的pH已经被定位，所以外加水份无法改变其pH，不影响其所显示的发色状态，高分子树脂与的吸附力为分子间力和配位键力，这个力很强，不会受到外界的水分干扰而分离。
本发明的目的之二通过下述技术方案实现：一种遇水变色且不扩散的油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性成膜树脂溶解于溶剂中，形成溶液A；
(2)将带电荷的pH指示剂与强酸弱碱金属盐混合均匀，再将混合物与高分子吸附树脂混合均匀，得到混合物B；
(3)将步骤(2)中的混合物B加入步骤(1)中的溶液A中，混合均匀后得到所述油墨。
本发明首先将水性成膜树脂溶解在溶剂中，形成均匀的溶液，便于后期在印刷过程中更好的形成基膜附着在被印刷物，将带电荷的pH指示剂于强酸弱碱金属盐混合，使pH指示剂首先与金属盐螯合，形成带电荷大分子，然后再与高分子吸附树脂混合均匀，使pH指示剂与金属盐螯合形成的带电荷大分子被高分子树脂吸附，这时的吸附力为分子间力和配位键力，这个力很强，不会受到外界的水分干扰而分离，然后再将得到的溶液A和混合物B混合，这样即使溶剂中有水存在，也不会使油墨中的pH指示剂显色导致失效，另外在需要显色时，由于高分子吸附树脂将pH指示剂固定并吸收水份，使得其在遇水时能够显色，且不会扩散，使得本发明的油墨同时具备遇水变色且不扩散的效果。
本发明的目的之三通过下述技术方案实现：一种遇水变色且不扩散的油墨的应用，将遇水变色且不扩散的油墨应用于一次性吸收制品，将所述油墨以一种或多种图案印刷于一次性吸收制品并干燥。
优选的，所述一次性吸收制品包括基材，所述油墨印刷于所述基材，所述基材为纺织材料、无纺材料、聚烯烃膜、聚乙烯膜和聚丙烯膜中的一种或几种。
优选的，所述基材的油墨印刷处遇水会变色。
将本发明的油墨印刷于一次性吸收制品，具体的将本发明的油墨印刷于一次性尿布或者其他类似产品的基材，基材可以为用于形成一次性尿布的外罩的纺粘材料或其它无纺材料，基材还可以是聚乙烯膜，所述聚乙烯膜附着在无纺材料上以形成一次性尿布的外罩。本发明的油墨可以印刷在无纺基材或其它膜上，由于本发明的油墨在室温下是流体，因此它们可以轻易地通过印刷至基材来施用，由于吸收制品如一次性尿布的外罩通常邻近制品的吸收结构，因此当使用最终产品时，将本发明的油墨施用于接近吸收结构的部件。因此，本发明的油墨可以被用于指示吸收结构状况的变化，如潮湿。当吸收结构的容量满了之后，印刷处的油墨会吸湿而显色，通知用户需要更换一次性尿布。本发明的基材可以为多孔泡沫、网状泡沫、纤维素组织、塑料膜、纺织材料或无纺材料的形式，可以用于形成基材的适合的塑料膜包括聚乙烯膜和聚丙烯膜。所述纺织材料包括由天然纤维、合成纤维或天然纤维和合成纤维的组合制成的纺织材料；所述天然纤维包括棉、丝绸和毛绒纤维，而合成纤维包括聚酯纤维、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维；所述无纺材料包括通过传统技术如纺粘、熔喷和粘合梳理纤网材料制成的无纺材料；所述纺粘、熔喷和粘合梳理纤网材料可以由适合的合成纤维如聚酯纤维、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维制成；基材可以包括上述材料单独使用或者其组合。
本发明的有益效果在于：本发明的遇水变色且不扩散的油墨，其原理如下：通过选用带电荷的pH指示剂，通过pH的变化形成电荷的迁移从而显现出不同的颜色，本发明的油墨原料中，带电荷的pH指示剂与金属盐螯合之后形成带电荷大分子，然后被高分子吸附树脂吸附，由于此时高分子吸附材料的吸附力为分子间力和配位键力，吸附力较强，所以所以能携带带电荷的pH指示剂与金属盐的螯合物均匀溶解于水，同时带电荷的pH指示剂与金属盐的的螯合物不游离于水体中，因而pH指示剂不会由于溶剂中的水的存在而发生显色反应使变色油墨失效。吸附了与金属盐螯合的pH指示剂的高分子吸附树脂，再与水性成膜树脂和溶剂配合调配成遇水变色油墨，印刷过后，当油墨经过温度干燥后，带电荷的pH指示剂与金属盐的螯合物与水性成膜树脂结合，当高分子吸附树脂吸附水分子后，油墨层的微观态酸碱值显示为水性成膜树脂的官能团的pH，pH指示剂依此pH显色。
本发明选用的溶剂含水，大大减少了有机溶剂的使用量，更加环保，且本发明的油墨在溶剂中有水存在的条件下，依然不会发生显色反应而失效，只有被印刷干燥后，遇水才会显色。本发明的油墨原料中，因为pH指示剂与金属盐螯合被高分子吸附，其微观态的pH已经被定位，所以外加水份无法改变其pH，不影响其所显示的发色状态，高分子树脂与带电荷的pH指示剂和金属物的螯合物之间的吸附力为分子间力和配位键力，这个力很强，不会受到外界的水分干扰而分离。
本发明的油墨制备方法简单，首先将水性成膜树脂溶解在溶剂中，形成均匀的溶液，便于后期在印刷过程中更好的形成基膜附着在被印刷物，将带电荷的pH指示剂于强酸弱碱金属盐混合，使pH指示剂首先与金属盐螯合，形成带电荷大分子，然后再与高分子吸附树脂混合均匀，使pH指示剂与金属盐螯合形成的带电荷大分子被高分子树脂吸附，这时的吸附力为分子间力和配位键力，这个力很强，不会受到外界的水分干扰而分离，然后再将得到的溶液A和混合物B混合，这样即使溶剂中有水存在，也不会使油墨中的pH指示剂显色导致失效。
将本发明的油墨应用于一次性吸收制品，能够指示其使用状态，另外因为油墨中主要溶剂为水，更加环保，减少了对人体的伤害。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
所述水性成膜树脂为水性丙烯酸酯。
所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子，具体的所述强酸弱碱盐为氯化铝。
所述带电荷的pH指示剂为甲基黄。
所述高分子吸附树脂为乙烯-醋酸-乙烯共聚物，所述乙烯-醋酸-乙烯共聚物的醋酸乙烯的质量百分数为15％。
所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为4:1复配而成，所述有机溶剂为乙乙醇。
一种遇水变色且不扩散的油墨的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性成膜树脂溶解于溶剂中，形成溶液A；
(2)将带电荷的pH指示剂与强酸弱碱金属盐混合均匀，再将混合物与高分子吸附树脂混合均匀，得到混合物B；
(3)将步骤(2)中的混合物B加入步骤(1)中的溶液A中，混合均匀后得到所述油墨。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
所述水性成膜树脂为水性聚氨酯树脂。
所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子，具体的为硫酸铝。
所述带电荷的pH指示剂为溴酚蓝。
所述高分子吸附树脂为聚乙烯醇。
所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为6:1复配而成，所述有机溶剂为乙醚。
实施例3
本实施例与实施例1-2的区别在于：一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
所述水性成膜树脂为水性环氧树脂。
所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子，具体的为氯化铝和硫酸铝按照摩尔比为1:1复配而成。
所述带电荷的pH指示剂为溴酚蓝、溴百里酚蓝按照质量比为1:1复配而成。
所述高分子吸附树脂由乙烯-醋酸-乙烯共聚物和聚乙烯醇按照质量比为20:1复配而成，所述乙烯-醋酸-乙烯共聚物的醋酸乙烯质量百分数为20％。
所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为5:1复配而成，所述有机溶剂为异丙醇。
实施例4
本实施例与实施例1-3的区别在于：一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
所述水性成膜树脂为水性丙烯酸酯和水性聚氨酯树脂按照质量比为2:1复配而成。
所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子和亚铁离子，具体的为氯化铝、硫酸铝和硫酸亚铁按照摩尔比为1:1:1复配而成。
所述带电荷的pH指示剂为甲基红、中性红、酚红和刚果红按照质量比为1:0.5:0.8:0.3复配而成。
所述高分子吸附树脂为乙烯-醋酸-乙烯共聚物和聚乙烯醇按照质量比为5:1复配而成，所述乙烯-醋酸-乙烯共聚物的醋酸乙烯的质量百分数为22％。
所述溶剂为水。
实施例5
本实施例与实施例1-4的区别在于：一种遇水变色且不扩散的油墨，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
所述水性成膜树脂为水性聚氨酯树脂。
所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子，具体的为硫酸铝。
所述带电荷的pH指示剂为溴甲酚绿。
所述高分子吸附树脂为聚醋酸乙烯和聚乙烯醇按照质量比为20:3复配而成。
所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为6:1复配而成，所述有机溶剂为乙醚。
实施例6
一种遇水变色且不扩散的油墨的应用，使用实施例1-5中任一项所得的遇水变色且不扩散的油墨应用于一次性吸收制品，将所述油墨以一种或多种图案印刷于一次性吸收制品并干燥，所述一次性吸收制品包括基材，所述油墨印刷于所述基材，所述基材为纺织材料、无纺材料、聚烯烃膜、聚乙烯膜和聚丙烯膜中的一种或几种，所述基材的油墨印刷处遇水会变色，更具体的，所述所述基材的油墨印刷处遇水会由一种颜色变为另外一种颜色，其颜色变化主要由选择的pH指示剂确定。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于，包括以下重量份的原料：
其中，所述溶剂为水或者水和有机溶剂的混合液。
2.根据权利要求1所述的遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于：所述水性成膜树脂为水性丙烯酸酯、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂和水性聚酯树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于：所述强酸弱碱金属盐的金属离子为铝离子和/或亚铁离子。
4.根据权利要求1所述的遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于：所述带电荷的pH指示剂为甲基黄、甲基橙、甲基红、乙基橙、溴酚蓝、溴百里酚蓝、中性红、酚红、酚酞、百里酚酞、溴甲酚绿、溴氯苯酚蓝、四溴苯酚蓝、刚果红中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于：所述高分子吸附树脂为聚醋酸乙烯树脂、乙烯-醋酸-乙烯共聚物和聚乙烯醇树脂中的一种或几种，所述乙烯-醋酸-乙烯共聚物的醋酸乙烯质量百分数为15-28％。
6.根据权利要求1所述的遇水变色且不扩散的油墨，其特征在于：所述溶剂由水和有机溶剂按照体积比为4-6:1复配而成，所述有机溶剂为乙醚、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的遇水变色且不扩散的油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水性成膜树脂溶解于溶剂中，形成溶液A；
(2)将带电荷的pH指示剂与强酸弱碱金属盐混合均匀，再将混合物与高分子吸附树脂混合均匀，得到混合物B；
(3)将步骤(2)中的混合物B加入步骤(1)中的溶液A中，混合均匀后得到所述油墨。
8.一种遇水变色且不扩散的油墨的应用，其特征在于：将权利要求1-6任一项所述的遇水变色且不扩散的油墨，以及权利要求7中所述的遇水变色且不扩散的油墨的制备方法制得的遇水变色且不扩散的油墨应用于一次性吸收制品，将所述油墨以一种或多种图案印刷于一次性吸收制品并干燥。
9.根据权利要求8所述的遇水变色且不扩散的油墨的应用，其特征在于：所述一次性吸收制品包括基材，所述油墨印刷于所述基材，所述基材为纺织材料、无纺材料、聚烯烃膜、聚乙烯膜和聚丙烯膜中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的遇水变色且不扩散的油墨的应用，其特征在于：所述基材的油墨印刷处遇水会变色。
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