CN108912830A - 一种改性水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性水性油墨，其原料包括：改性丙烯酸树脂乳液、颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂、去离子水、乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水。本发明还公开了一种所述改性水性油墨的制备方法。本发明具有优异的化学性能、机械性能和表面性能，干燥速度快、抗水抗酸碱性好、光泽度高、耐热性好。本发明的方法简单可行，具有潜在的工业应用前景。

Description

一种改性水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种改性水性油墨及其制备方法。
背景技术
水性油墨简称水墨，由颜料、水溶性树脂、溶剂及相关添加剂经复合研磨，分散加工而成。因其以水和醇取代了原有的苯类等有机溶剂，极大地减少了有机挥发物(VOC)的排放，安全环保，是世界公认的环保型印刷材料，特别适用于食品、饮料、药品等产品的包装印刷。但目前国内水性油墨仍存在许多缺点，如抗水性差，光泽度不够，干燥速度慢等，这些缺点直接制约着水性油墨的应用和发展。在抗水性方面，国内相关研究大多停留在水性油墨配方方面，对从成膜树脂制备方面提髙抗水性的研究较少。而树脂是油墨连结料的主要成分，是决定水性油墨抗水性等物化性能的关键因素，因此从水性油墨成膜树脂方面改进油墨性能是非常重要的方法之一。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性水性油墨及其制备方法，本发明具有优异的化学性能、机械性能和表面性能，干燥速度快、抗水抗酸碱性好、光泽度高、耐热性好。
本发明提出了一种改性水性油墨，其原料按重量份包括：30-60份改性丙烯酸树脂乳液、16-25份颜填料、1-5份润湿分散剂、1-2份增稠剂、0.5-2份消泡剂、10-22份去离子水、7-13份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水。
优选地，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为20-30：5-9：26-50：6-12：0.06-0.1。
优选地，所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌0.5-1h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于80-85℃下高速搅拌8-10h后抽滤，滤饼用去离子水洗3-6次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过200-400目筛，得到有机蒙脱土。
优选地，所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为1.8-2.2：37-45：3-4：28-32。
优选地，所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，搅拌反应，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，搅拌，即得改性丙烯酸树脂乳液。
优选地，S1中，所述搅拌反应的温度为82-88℃，搅拌时间为3-6h，搅拌速度为500-800r/min。
优选地，S2中，以800-1500r/min转速搅拌3-5h。
本发明还提出一种所述改性水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌20-30min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以800-1500r/min速度搅拌1-3h，再研磨至细度为5-20μm，即得改性水性油墨。
本发明有益效果：本发明中添加了改性丙烯酸树脂乳液可以有效的改善本发明油墨的性能，使得本发明油墨性能优异，具有优异的化学性能、机械性能和表面性能，干燥速度快、抗水抗酸碱性好、光泽度高、耐热性好。改性丙烯酸树脂乳液是通过对丙烯酸树脂复合改性得到的，以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油为原料，以二丁基锡二月桂酸酯为催化剂，反应得到端羟丙基硅油改性丙烯酸的预聚体，再添加制备的有机蒙脱土复合改性，得到改性丙烯酸树脂乳液；本发明将丙烯酸、有机硅与蒙脱土结合起来，可以优势互补，制备兼具三者优良性能的材料，其中有机蒙脱土的添加有效提高了硅油与丙烯酸之间的相容性，运用到油墨体系中，有助于进一步提高油墨体系的力学性能，提高耐热性与抗刮性。本发明的方法简单可行，无污染，具有潜在的工业应用前景。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种改性水性油墨，其原料按重量份包括：60份改性丙烯酸树脂乳液、16份颜填料、5份润湿分散剂、1份增稠剂、2份消泡剂、10份去离子水、13份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水；
其中，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为20：9：26：12：0.06；
所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌1h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于80℃下高速搅拌10h后抽滤，滤饼用去离子水洗3次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过400目筛，得到有机蒙脱土；
所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为1.8：45：3：32；
所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，在82℃下搅拌反应6h，搅拌速度为500r/min，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，以1500r/min转速搅拌3h，即得改性丙烯酸树脂乳液。
所述改性水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌30min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以800r/min速度搅拌3h，再研磨至细度为5μm，即得改性水性油墨。
实施例2
一种改性水性油墨，其原料按重量份包括：30份改性丙烯酸树脂乳液、25份颜填料、1份润湿分散剂、2份增稠剂、0.5份消泡剂、22份去离子水、7份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水；
其中，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为30：5：50：6：0.1；
所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌0.5h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于85℃下高速搅拌8h后抽滤，滤饼用去离子水洗6次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过200目筛，得到有机蒙脱土；
所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为2.2：37：4：28；
所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，在88℃下搅拌反应3h，搅拌速度为800r/min，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，以800r/min转速搅拌5h，即得改性丙烯酸树脂乳液。
所述改性水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌20min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以1500r/min速度搅拌1h，再研磨至细度为20μm，即得改性水性油墨。
实施例3
一种改性水性油墨，其原料按重量份包括：55份改性丙烯酸树脂乳液、18份颜填料、4份润湿分散剂、1.2份增稠剂、1.8份消泡剂、12份去离子水、12份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水；
其中，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为22：8：29：11：0.07；
所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌0.9h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于81℃下高速搅拌9.5h后抽滤，滤饼用去离子水洗4次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过300目筛，得到有机蒙脱土；
所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为1.9：43：3：31；
所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，在83℃下搅拌反应5h，搅拌速度为500r/min，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，以1300r/min转速搅拌4h，即得改性丙烯酸树脂乳液。
所述改性水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌26min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以1000r/min速度搅拌2.5h，再研磨至细度为10μm，即得改性水性油墨。
实施例4
一种改性水性油墨，其原料按重量份包括：40份改性丙烯酸树脂乳液、22份颜填料、2份润湿分散剂、1.6份增稠剂、1份消泡剂、20份去离子水、9份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水；
其中，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为26：6：40：7：0.1；
所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌0.6h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于83℃下高速搅拌9h后抽滤，滤饼用去离子水洗5次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过300目筛，得到有机蒙脱土；
所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为2：40：4：29；
所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，在86℃下搅拌反应4h，搅拌速度为700r/min，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，以900r/min转速搅拌4h，即得改性丙烯酸树脂乳液。
所述改性水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌22min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以1200r/min速度搅拌2h，再研磨至细度为16μm，即得改性水性油墨。
试验例1
对本发明实施例1-4得到的改性水性油墨和普通水性油墨分别进行性能检测，根据刮样的变化情况评级(见表1)判断刮样变化级别，并以此表征本发明油墨的耐酸性、耐碱性和抗水性，级别越高，性能越好。具体检测步骤如下：采用浸泡法对水性油墨进行耐酸性、耐碱性和抗水性测试，将干燥的水性油墨刮样分别浸泡于规定浓度的酸、碱和水中，浸泡3天后取出刮样，判断其刮样变化级别。检测结果如表2所示。
表1
级别 1 2 3 4 5
刮样变色程度 严重变色 明显变色 稍变色 基本不变色 不变色
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 普通水性油墨
刮样变化级别 4 4 5 5 2
由表2可以看出，本发明所述改性水性油墨性能优异，其耐酸性、耐碱性和抗水性效果明显优于未改性的普通水性油墨。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种改性水性油墨，其特征在于，其原料按重量份包括：30-60份改性丙烯酸树脂乳液、16-25份颜填料、1-5份润湿分散剂、1-2份增稠剂、0.5-2份消泡剂、10-22份去离子水、7-13份乙醇；其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水。
2.根据权利要求1所述改性水性油墨，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯的重量比为20-30：5-9：26-50：6-12：0.06-0.1。
3.根据权利要求1所述改性水性油墨，其特征在于，所述有机蒙脱土的制备工艺如下：将钠基蒙脱土分散于去离子水中，高速搅拌0.5-1h，同时，将双十八烷基二甲基氯化铵溶解在无水乙醇中，加入到上述蒙脱土和水的混合体系中，接着于80-85℃下高速搅拌8-10h后抽滤，滤饼用去离子水洗3-6次，然后将滤饼于100℃下真空干燥至恒重，研磨成粉末，过200-400目筛，得到有机蒙脱土。
4.根据权利要求3所述改性水性油墨，其特征在于，所述钠基蒙脱土、去离子水、双十八烷基二甲基氯化铵、无水乙醇的重量比为1.8-2.2：37-45：3-4：28-32。
5.根据权利要求1所述改性水性油墨，其特征在于，所述改性丙烯酸树脂乳液的制备工艺如下：
S1、将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油混合，加入二丁基锡二月桂酸酯，搅拌反应，制得端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体；
S2、将端羟丙基硅油改性聚氨酯的预聚体、有机蒙脱土和去离子水混合，搅拌，即得改性丙烯酸树脂乳液。
6.根据权利要求5所述改性水性油墨，其特征在于，S1中，所述搅拌反应的温度为82-88℃，搅拌时间为3-6h，搅拌速度为500-800r/min。
7.根据权利要求5所述改性水性油墨，其特征在于，S2中，以800-1500r/min转速搅拌3-5h。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述改性水性油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将改性丙烯酸树脂乳液、去离子水、乙醇混合搅拌20-30min，然后加入颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂，以800-1500r/min速度搅拌1-3h，再研磨至细度为5-20μm，即得改性水性油墨。
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