CN109266095B - 环保网布丝印水性3d油墨及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保网布丝印水性3D油墨及其制备工艺，所述环保网布丝印水性3D油墨包括下述重量份的原料：水性聚氨酯、流平剂、消泡剂、润湿剂、气相二氧化硅、中和剂、流变增稠剂、分散剂、聚乙烯蜡粉、1,3‑丙二醇。本发明环保网布丝印水性3D油墨，通过大量的研究，合理配比，使其具有更优良的使用性能，附着性好，流平性好，具有更加优良的耐水、耐碱、耐酸性能及耐冲性能，优异的耐温性和耐划伤性，及耐刮、耐胶水性能；本发明无毒、无害、无VOC污染，无溶剂残留，对施工底材无污染，健康安全，印品具有手感柔软，耐水，耐摩擦，耐曲折，高附着等特点。

Description

环保网布丝印水性3D油墨及其制备工艺
技术领域
本发明涉及水性油墨技术领域，具体涉及一种环保网布丝印水性3D油墨及其制备工艺。
背景技术
2010年我国油墨工业生产达到了历史最高水平，《中国油墨行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》统计，全国油墨年总产量共计58.99万吨，首次超过德国、日本位居世界第二。按照当年世界油墨年产量约410万吨来计算，中国的油墨生产规模占到全球的14％。油墨是用于包装材料印刷的重要材料，它通过印刷将图案、文字表现在承印物上油墨中包括主要成分和辅助成分，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种粘性胶状流体。丝印油墨指采用丝网印刷方式时所有的油墨称为丝印油墨。
水性油墨是一种水溶性油墨，不含或只含有少量的有机溶剂，主要采用水作为溶剂，不仅可以适合市场的发展需求，也可以降低生产成本。它具有和油性油墨大致相同的性能，对基材有良好的附着，具有良好的耐性，并且气味更小，施工更方便。
水性油墨一般是由水溶性树脂、高级颜料、溶剂和助剂经复合加工研磨而成。水溶性树脂在油墨中主要起连接料的作用，使颜料颗粒均匀分散，令油墨具有一定的流动性，产生与承印物材料的粘附力，使油墨在印刷后形成均匀的膜层。油墨中的色相主要取决于颜料，颜料是以微粒状态均匀地分布在连接料中，颜料颗粒能够对光线产生吸收、反射、折射和透射作用，因此能够呈现一定颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽、适当的着色力和遮盖力，以及较高的分散度。溶剂的作用是溶解树脂，使油墨具有一定的流动性，在印刷过程中能够顺利地实现转移，并对油墨的粘度和干燥性能进行调整。水性油墨的溶剂主要是水及少量乙醇。常用助剂主要有：pH值稳定剂、慢干剂、消泡剂、冲淡剂等。
申请号为201510975822.6的专利公开了一种网布丝印水性3D油墨，按重量份包括如下组分：水性聚氨酯树脂65～90，乙二醇2～4，润湿剂0.7～0.9，分散剂0.8～1.2，高密度聚乙烯蜡1～3，消泡剂0.8～1.2，流平剂0.4～0.6，胺中和剂0.8～1.2，流变增稠剂0.8～1.2，气相二氧化硅2～4。
随着市场的发展，对油墨的要求越来越高，本发明旨在开发一种环保网布丝印水性3D油墨及其制备工艺。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种稳定性好、使用寿命长、附着力强的环保网布丝印水性3D油墨及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种环保网布丝印水性3D油墨，包括下述重量份的原料：水性聚氨酯、流平剂、消泡剂、润湿剂、气相二氧化硅、中和剂、流变增稠剂、分散剂、聚乙烯蜡粉、1,3-丙二醇。
一种环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯95-105份、流平剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.8-1.6份、气相二氧化硅2-6份、中和剂0.5-1.5份、流变增稠剂0.3-0.9份、分散剂1-2份、羟丙基甲基纤维素改性物0.5-2份、聚乙烯蜡粉1.5-5份、1,3-丙二醇2-7份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂或矿物油消泡剂。
所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂和/或丁香酚聚醚硅氧烷。进一步地，所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂、丁香酚聚醚硅氧烷按质量比为1：(2-3)的混合物。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将羟丙基甲基纤维素放入密封袋内，充满氮气后密封，然后用γ-射线进行辐照处理2-10h得到辐照后的羟丙基甲基纤维素，所述γ-射线辐照处理的辐照源为Co-60、辐照剂量为1-3kGy/h、温度为30-50℃；将辐照后的羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：(5-15)以转速为200-500r/min搅拌5-15min混合均匀，再加入辐照后的羟丙基甲基纤维素重量1-4％的六偏磷酸钠、辐照后的羟丙基甲基纤维素重量5-15％的纳米氧化锌在温度为40-60℃以转速为400-900r/min搅拌3-7h得到混合液，将混合液喷雾干燥，即得。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为800-1200r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1300-2000r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1300-2000r/min搅拌15-30min，即得。
本发明的有益效果是：
本发明环保网布丝印水性3D油墨，通过大量的研究，合理配比，使其具有更优良的使用性能，附着性好，流平性好，具有更加优良的耐水、耐碱、耐酸性能及耐冲性能，优异的耐温性和耐划伤性，及耐刮、耐胶水性能。
本发明无毒、无害、无VOC污染，无溶剂残留，对施工底材无污染，健康安全，印品具有手感柔软，耐水，耐摩擦，耐曲折，高附着等特点。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
使用材料介绍如下：六偏磷酸钠为苏州荣光化工有限公司提供的工业一级六偏磷酸钠。纳米氧化锌为南京保克特新材料有限公司提供的型号为PZT-30的纳米氧化锌，一次粒径为30nm。羟丙基甲基纤维素为任丘市晟通化工有限公司提供的羟丙基甲基纤维素，产品等级为优级品。气相二氧化硅为德国瓦克提供的型号为HDK T30的气相二氧化硅。水性聚氨酯是按照申请号为201410483653.X的中国专利中实施例1所示方法制备得到的水性聚氨酯树脂。聚乙烯蜡粉为德国科莱恩提供的型号为3620的聚乙烯蜡粉。丁香酚聚醚硅氧烷按照申请号为201610757920.7的中国专利中实施例10所示方法制备。聚羧酸钠盐型分散剂为日本诺普科(NOPCO)提供的型号为SN-dispersant 5040的聚羧酸钠盐型分散剂水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂为美国罗门哈斯提供的型号为RM-2020的流变增稠剂。胺中和剂为美国陶氏公司提供的型号为AMP-95的多功能助剂。七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂是按照申请号为201510404924.2的中国专利中实施例2所示方法制备得到的七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂S-2，其分子结构中m＝4、n＝9。聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂为德国毕克化学公司提供的型号为BYK-346的流平剂。有机硅消泡剂为美国道康宁公司提供的型号为DC-65的消泡剂。
实施例1
环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯100份、流平剂0.65份、消泡剂0.6份、润湿剂1.2份、气相二氧化硅4份、中和剂1份、流变增稠剂0.6份、分散剂1.2份、羟丙基甲基纤维素1.4份、聚乙烯蜡粉2.5份、1,3-丙二醇5份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
所述润湿剂为丁香酚聚醚硅氧烷。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为900r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素、消泡剂、中和剂；再在转速为1500r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1800r/min搅拌20min，即得环保网布丝印水性3D油墨。
实施例2
环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯100份、流平剂0.65份、消泡剂0.6份、润湿剂1.2份、气相二氧化硅4份、中和剂1份、流变增稠剂0.6份、分散剂1.2份、羟丙基甲基纤维素改性物1.4份、聚乙烯蜡粉2.5份、1,3-丙二醇5份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
所述润湿剂为丁香酚聚醚硅氧烷。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将10g羟丙基甲基纤维素放入密封袋内，充满氮气后密封，然后用γ-射线进行辐照处理5h得到辐照后的羟丙基甲基纤维素，所述γ-射线辐照处理的辐照源为Co-60、辐照剂量为1.5kGy/h、环境温度为40℃；将辐照后的羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：10以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入辐照后的羟丙基甲基纤维素重量2％的六偏磷酸钠、辐照后的羟丙基甲基纤维素重量8％的纳米氧化锌在温度为50℃以转速为800r/min搅拌6h得到混合液，将混合液喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度为175℃，出口温度为80℃，热风风速为4m3/min，供料速度为40mL/min，雾化机转速为300r/min，即得羟丙基甲基纤维素改性物。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为900r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1500r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1800r/min搅拌20min，即得环保网布丝印水性3D油墨。
实施例3
环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯100份、流平剂0.65份、消泡剂0.6份、润湿剂1.2份、气相二氧化硅4份、中和剂1份、流变增稠剂0.6份、分散剂1.2份、羟丙基甲基纤维素改性物1.4份、聚乙烯蜡粉2.5份、1,3-丙二醇5份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
所述润湿剂为丁香酚聚醚硅氧烷。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：10以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入羟丙基甲基纤维素重量2％的六偏磷酸钠、羟丙基甲基纤维素重量8％的纳米氧化锌在温度为50℃以转速为800r/min搅拌6h得到混合液，将混合液喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度为175℃，出口温度为80℃，热风风速为4m3/min，供料速度为40mL/min，雾化机转速为300r/min，即得羟丙基甲基纤维素改性物。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为900r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1500r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1800r/min搅拌20min，即得环保网布丝印水性3D油墨。
实施例4
环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯100份、流平剂0.65份、消泡剂0.6份、润湿剂1.2份、气相二氧化硅4份、中和剂1份、流变增稠剂0.6份、分散剂1.2份、羟丙基甲基纤维素改性物1.4份、聚乙烯蜡粉2.5份、1,3-丙二醇5份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将10g羟丙基甲基纤维素放入密封袋内，充满氮气后密封，然后用γ-射线进行辐照处理5h得到辐照后的羟丙基甲基纤维素，所述γ-射线辐照处理的辐照源为Co-60、辐照剂量为1.5kGy/h、环境温度为40℃；将辐照后的羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：10以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入辐照后的羟丙基甲基纤维素重量2％的六偏磷酸钠、辐照后的羟丙基甲基纤维素重量8％的纳米氧化锌在温度为50℃以转速为800r/min搅拌6h得到混合液，将混合液喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度为175℃，出口温度为80℃，热风风速为4m3/min，供料速度为40mL/min，雾化机转速为300r/min，即得羟丙基甲基纤维素改性物。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为900r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1500r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1800r/min搅拌20min，即得环保网布丝印水性3D油墨。
实施例5
环保网布丝印水性3D油墨，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯100份、流平剂0.65份、消泡剂0.6份、润湿剂1.2份、气相二氧化硅4份、中和剂1份、流变增稠剂0.6份、分散剂1.2份、羟丙基甲基纤维素改性物1.4份、聚乙烯蜡粉2.5份、1,3-丙二醇5份。
所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
所述消泡剂为有机硅消泡剂。
所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂、丁香酚聚醚硅氧烷按质量比为1：3混合而成的混合物。
所述中和剂为胺中和剂。
所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将10g羟丙基甲基纤维素放入密封袋内，充满氮气后密封，然后用γ-射线进行辐照处理5h得到辐照后的羟丙基甲基纤维素，所述γ-射线辐照处理的辐照源为Co-60、辐照剂量为1.5kGy/h、环境温度为40℃；将辐照后的羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：10以转速为300r/min搅拌10min混合均匀，再加入辐照后的羟丙基甲基纤维素重量2％的六偏磷酸钠、辐照后的羟丙基甲基纤维素重量8％的纳米氧化锌在温度为50℃以转速为800r/min搅拌6h得到混合液，将混合液喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度为175℃，出口温度为80℃，热风风速为4m3/min，供料速度为40mL/min，雾化机转速为300r/min，即得羟丙基甲基纤维素改性物。
所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
上述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为900r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1500r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1800r/min搅拌20min，即得环保网布丝印水性3D油墨。
测试例1
将实施例的环保网布丝印水性3D油墨性能进行测试。具体结果见表1。
光泽度测试，选用通用型60°镜面光泽度仪LS192来测量油墨的光泽度。
抗菌性能按GB/T21866-2008抗菌涂料抗菌性能测定方法和抗菌效果、测试用菌：大肠杆菌(ATCC25922)。
环保网布丝印水性3D油墨涂覆在10cm×10cm的玻璃板上，涂层厚度为12μm，在1000W的高压汞灯、距离15cm辐照15s后即可得固化的涂膜；按照GB/T 22771-2008标准中的测试条件，对涂膜进行氙灯加速耐光性测试，箱体空气温度44℃，相对湿度50％，辐照度1.10W/m2，340nm。使用仪器测量法得到了曝晒40小时后的颜色变化△E*，采用CIEL*a*b*颜色单位，D65光源和10度观察角。
表1：测试结果表
Figure BDA0001810110920000091
本发明通过大量研究，得到一种环保网布丝印水性3D油墨，该油墨以水为溶剂，能够有效降低有机挥发物的挥发，符合绿色环保的发展要求，同时该油墨还具有较好的附着性能及抗菌性能，其抗菌效果好，抗菌持续时间长。

Claims (9)

1.一种环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：水性聚氨酯95-105份、流平剂0.5-1份、消泡剂0.5-1份、润湿剂0.8-1.6份、气相二氧化硅2-6份、中和剂0.5-1.5份、流变增稠剂0.3-0.9份、分散剂1-2份、羟丙基甲基纤维素改性物0.5-2份、聚乙烯蜡粉1.5-5份、1,3-丙二醇2-7份；
所述羟丙基甲基纤维素改性物由下述方法制备：将羟丙基甲基纤维素放入密封袋内，充满氮气后密封，然后用γ-射线进行辐照处理2-10h得到辐照后的羟丙基甲基纤维素，所述γ-射线辐照处理的辐照源为Co-60、辐照剂量为1-3kGy/h、温度为30-50℃；将辐照后的羟丙基甲基纤维素、水按质量比为1：(5-15)以转速为200-500r/min搅拌5-15min混合均匀，再加入辐照后的羟丙基甲基纤维素重量1-4％的六偏磷酸钠、辐照后的羟丙基甲基纤维素重量5-15％的纳米氧化锌在温度为40-60℃以转速为400-900r/min搅拌3-7h得到混合液，将混合液喷雾干燥，即得。
2.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂。
3.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂或矿物油消泡剂。
4.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂和/或丁香酚聚醚硅氧烷。
5.如权利要求4所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述润湿剂为七甲基三硅氧烷双头基Gemini型超润湿剂、丁香酚聚醚硅氧烷按质量比为1：(2-3)的混合物。
6.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述中和剂为胺中和剂。
7.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述流变增稠剂为水性非离子缔合型聚氨酯流变增稠剂。
8.如权利要求1所述环保网布丝印水性3D油墨，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。
9.如权利要求1-8中任一项所述环保网布丝印水性3D油墨的制备工艺，包括以下步骤：将水性聚氨酯在转速为800-1200r/min搅拌下依次加入1,3-丙二醇、润湿剂、分散剂、流平剂、羟丙基甲基纤维素改性物、消泡剂、中和剂；再在转速为1300-2000r/min搅拌下依次加入流变增稠剂、气相二氧化硅、聚乙烯蜡粉，然后以转速为1300-2000r/min搅拌15-30min，即得。
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