CN109535824B - 一种植物染料印刷油墨及植物染料印刷油墨制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物染料印刷油墨，其技术方案要点是，由包括按重量份计的：有机硅树脂25‑35份、氯化聚丙烯树脂15‑25份、有机溶剂10‑15份、植物染料5‑10份、粒径≤50μm的无机填料2‑4份、耐候稳定剂2‑5份、壬基酚聚氧乙烯醚1‑3份、分散稳定剂1‑3份，制备而成，具有得色鲜艳、颜色耐久性好的优势。本发明相应公开了一种植物染料印刷油墨制备方法，采用该方法制得的植物染料印刷油墨具有得色鲜艳、颜色耐久性好、适应性广能满足常规温度下印刷使用的需求。

Description

一种植物染料印刷油墨及植物染料印刷油墨制备方法

技术领域

本发明涉及印刷油墨技术领域，更具体地说，它涉及一种植物染料印刷油墨及植物染料印刷油墨制备方法。

背景技术

油墨是印刷过程中用于形成图文信息的物质，由有色体、连结料、填(充)料、附加料等物质组成的具有一定流动度的浆状胶粘体的均匀混合物，能进行印刷，并在被印刷体上干燥。油墨中有色体是油墨鲜艳色彩的根源，是油墨中必须的组分之一。常规油墨使用的有色体多为颜料或染料。

颜料是不溶于水或有机溶剂的各种彩色、黑色或白色的高分散度的粉末，分为无机颜料和有机颜料两大类 ：无机颜料包括天然无机颜料和人造无机颜料，人造无机颜料是有色金属的氧化物或一些不溶性的金属盐，天然无机颜料是矿物颜料。有机颜料主要是合成的有色有机化合物。有机颜料的品种多，色彩比较齐全，性能优于无机颜料，目前油墨中常用的着色剂多为合成的有机颜料。

染料是有机化合物，它可溶于水，有时也溶解于有机溶剂，从某些染料中能制备出不溶性彩色沉淀物，叫色淀颜料，供制造印刷油墨用。这些着色剂大部分都是由化学原料通过化学反应制备而成的，有些含有重金属的颜料及有机合成染料对人体，对环境都有很大的危害，是不可忽视的污染源。

因而，为了顺应环保的需求，针对来源广泛、天然的植物染料的研究越来越多。植物染料是指利用自然界之花、草、树木、茎、叶、果实、种子、皮、根提取色素作为染料，除具有来源广泛、行色自然、无毒环保的优势外，还具有防虫、抗菌等化学染料所不具备的优点。

现有技术中，申请公开号为CN104804517A的中国专利了一种环保胶印油墨，其采用的着色剂即为纯天然的植物染料。众所周知植物染料除了具有环保无毒的优点外，绝大部分植物染料还具有不耐光热的缺点，上述专利公开的油墨仅仅以植物染料、液体连接料、黏度调节剂、分散剂、防沉淀剂和抗静电剂为原料，并未针对油墨的配方或制备工艺进行特殊改进，使得该种油墨仅适用食品包装领域对于印刷颜色牢度和颜色耐久性要求不高的文字图案印刷，无法获得鲜艳、耐久的色泽，使用受限。

针对上述问题，本发明旨在提供一种颜色鲜艳、耐久性好的植物染料印刷油墨及植物染料印刷油墨制备方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种植物染料印刷油墨，其具有得色鲜艳、颜色耐久性好的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种植物染料印刷油墨，由包括如下重量份的原料制备而成，

有机硅树脂 25-35份

氯化聚丙烯树脂 15-25份

有机溶剂 10-15份

植物染料 5-10份

粒径≤50μm的无机填料 2-4份

耐候稳定剂 2-5份

壬基酚聚氧乙烯醚 1-3份

分散稳定剂 1-3份。

通过采用上述技术方案，至少具有如下优点：1、以有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂作为连接料，印刷后形成的油墨层韧性好、光亮、致密度高，降低了空气中水分和氧气对植物染料的破坏作用；2、所用植物染料可以用单色系染料或多色系染料混配得到不同色相的染料，所用植物染料可以是红色系的植物染料：茜草、红花或苏木；黄色系的植物染料：有栀子、槐花或姜黄；蓝色系的植物染料：蓼蓝、菘蓝或木兰；紫色系的植物染料：紫草、野苋或落葵；绿色系的植物染料：冻绿或含叶绿素的植物、蔬菜；棕色系的植物染料：茶叶、栗子果皮或胡桃；灰色与黑色系的植物：菱、盐肤木或乌桕等，具有来源广泛、绿色环保的优势；3、无机填料可以选用碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌等无机填料，不仅能提高油墨的附着牢度，而且能增加植物染料的分散均匀性、使得油墨的色泽鲜艳，此外无机填料还具有增加植物染料的耐晒性能，利于油墨印刷品长久保持色泽；4、耐候稳定剂的掺入则极大提高了植物染料的耐光性和耐晒性，使得油墨的颜色可以长时间不褪色、变色；5、分散稳定剂和壬基酚聚氧乙烯醚混配使用，使得油墨体系中的植物染料和无机填料能够均匀、稳定地的分散，使得油墨印刷后色泽均匀。

进一步地，所述耐候稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮或两者的混合物。

通过采用上述技术方案，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的掺入对油墨的色相无影响，但是使得油墨印刷后能够耐受较长时间的光照而不出现明显褪色或色变，极大提高了植物染料印刷油墨的耐光性能。单独掺加2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或乙基己基三嗪酮均可，且申请人意外地发现两者同时掺加具有协同作用，对油墨颜色耐久性的提高最为显著。

进一步地，所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾分子中的极性基团能够吸附于无机填料表面，油溶性基团均匀分散于树脂中，使得无机填料颗粒之间彼此分离，稳定悬浮于树脂体系内，提高了油墨的稳定性，利于延长油墨的存放时间和提高油墨印刷色彩的均匀性。

进一步地，所述无机填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或两者的混合物。

通过采用上述技术方案，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅均具有吸附性，能够吸附植物染料分子，同时配合分散稳定剂使得植物染料在油墨中均匀分布，并且提高了油墨的附着牢度。另一方面，碳酸钙和二氧化硅的掺入提高了油墨对光线的反射率，使得油墨印刷后色彩鲜艳，色泽持久。

进一步地，所述有机溶剂由异丙醇、正丁醇、1-戊酮和松香醇按质量比1:1:1:0.5混配而成。

通过采用上述技术方案，异丙醇、正丁醇、1-戊酮和松香醇混配而成的有机溶剂溶解性好，印刷后油墨能够快速干燥附着于印刷基材表面。

本发明的另一目的在于提供一种植物染料印刷油墨制备方法，采用该方法制得的植物染料印刷油墨具有得色鲜艳、颜色耐久性好的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种植物染料印刷油墨制备方法，包括如下步骤，

称料：按照配比称取包含有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、有机溶剂、植物染料、粒径≤50μm的无机填料、耐候稳定剂、壬基酚聚氧乙烯醚和分散稳定剂的原料；

研磨：将植物染料、无机填料、耐候稳定剂和分散稳定剂加入到高速混合设备中，并加入占无机填料质量二分之一的乙醇，以3000-5000rpm的转速混合5-10min得混合料；

减压蒸发：减压蒸发使混合料中的乙醇蒸发，得混合粉料；

树脂溶解：将有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、有机溶剂和壬基酚聚氧乙烯醚加入到搅拌釜中，搅拌至树脂完全溶解，得混合树脂溶液；

混料：将混合粉料加入到混合树脂溶液中，以1000-1500rpm的转速搅拌至混合粉料分散均匀；

过筛：过300目筛，得植物染料印刷油墨。

通过采用上述技术方案，至少具有如下优点：1、研磨工序中无机填料能够充分吸附植物染料、耐候稳定剂和分散稳定剂，后续混料过程中无机填料颗粒能够迅速分散与树脂体系内，形成色彩均匀、稳定的油墨；研磨过程中乙醇的加入增加了研磨的均匀性、及无机填料对植物染料、分散稳定剂和耐候稳定剂的吸附均匀性；2、加压蒸发能够去除混合料中的作为研磨助剂添加的乙醇，而不破坏植物染料；3、混料时以1000-1500rpm的转速搅拌可以使得混合料能够快速分散均匀，过筛步骤能有效减少油墨中的气泡和极少量聚集成团的混合料，制得的油墨均匀、印刷后成膜光滑。

进一步地，所述耐候稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮或两者的混合物。

进一步地，所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾。

进一步地，所述无机填料为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或两者的混合物。

进一步地，所述有机溶剂由异丙醇、正丁醇、1-戊酮和松香醇按质量比1:1:1:0.5混配而成。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、以有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂作为连接料，印刷后形成的油墨层韧性好、光亮、致密度高，降低了空气中水分和氧气对植物染料的破坏作用；

2、所用植物染料可以用单色系染料或多色系染料混配得到不同色相的染料，所用植物染料可以是红色系的植物染料：茜草、红花或苏木；黄色系的植物染料：有栀子、槐花或姜黄；蓝色系的植物染料：蓼蓝、菘蓝或木兰；紫色系的植物染料：紫草、野苋或落葵；绿色系的植物染料：冻绿或含叶绿素的植物、蔬菜；棕色系的植物染料：茶叶、栗子果皮或胡桃；灰色与黑色系的植物：菱、盐肤木或乌桕等，具有来源广泛、绿色环保的优势；

3、无机填料可以选用碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌等无机填料，不仅能提高油墨的附着牢度，而且能增加植物染料的分散均匀性、使得油墨的色泽鲜艳，此外无机填料还具有增加植物染料的耐晒性能，利于油墨印刷品长久保持色泽；

4、耐候稳定剂的掺入则极大提高了植物染料的耐光性和耐晒性，使得油墨的样色可以长时间不褪色、变色；

5、分散稳定剂和壬基酚聚氧乙烯醚混配使用，使得油墨体系中的植物染料和无机填料能够均匀、稳定地的分散，使得油墨印刷后色泽均匀

6、本发明相应公开了一种植物染料印刷油墨的制备方法，采用该方法制得植物染料印刷油墨，通过混合树脂形成致密的树脂膜阻隔外界水汽和氧气、配合无机填料的高反光性和对紫外线的吸收、佐以耐候稳定剂提升植物染料的耐光性能，使得采用本发明植物染料印刷油墨印制的产品颜色鲜艳、色彩持久，相较于常规的植物染料油墨具有更好的适应性和色牢度。

附图说明

图1为实施例中植物染料印刷油墨制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1-8：

一种植物染料印刷油墨，其原料组成如下表所示，

表1.

其中，姜黄用其他植物染料代替亦可，为了更好地说明本发明的有益效果，上述诸实施例中选用的植物染料均是姜黄；上述各实施例中所用无机填料均是纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，粒径≤50μm。

制备方法

实施例1-8的植物染料印刷油墨的制备工艺流程图如图1所示，具体包括如下步骤，

称料：按照表1配比称取有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、异丙醇、正丁醇、1-戊酮、松香醇、姜黄、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮、壬基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾；

研磨：将姜黄、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮、聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾加入到高速混合机中，并加入占无机填料总质量二分之一的乙醇，以3000-5000rpm的转速混合5-10min得混合料；实施例1中以3000rpm的转速搅拌10min，实施例2-3和实施例5-8中均以4000rpm的转速搅拌8min，实施例4中以5000rpm的转速搅拌5min；

减压蒸发：采用现有技术中常规的减压蒸发工艺使混合料中的乙醇蒸发，得混合粉料；

树脂溶解：将有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、异丙醇、正丁醇、1-戊酮、松香醇和壬基酚聚氧乙烯醚加入到搅拌釜中，搅拌至树脂完全溶解，得混合树脂溶液；

混料：将混合粉料加入到混合树脂溶液中，以1000-1500rpm的转速搅拌至混合粉料分散均匀；实施例1中以1000rpm的转速搅拌1，实施例2-3和实施例5-8中均以1200rpm的转速搅拌，实施例4中以1500rpm的转速搅拌；

过筛：过300目筛，得植物染料印刷油墨。

实施例9-15

一种植物染料印刷油墨，其原料组成如下表所示，

表2.

制备方法

实施例9-15的植物染料印刷油墨的制备工艺流程图如图1所示，具体包括如下步骤，

称料：按照表2配比称取有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、异丙醇、正丁醇、1-戊酮、松香醇、姜黄、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮、壬基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠；

研磨：将姜黄、纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、乙基己基三嗪酮、聚丙烯酸钠加入到高速混合机中，并加入15g乙醇，以4000rpm的转速混合8min得混合料；

减压蒸发：采用现有技术中常规的减压蒸发工艺使混合料中的乙醇蒸发，得混合粉料；

树脂溶解：将有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、异丙醇、正丁醇、1-戊酮、松香醇和壬基酚聚氧乙烯醚加入到搅拌釜中，搅拌至树脂完全溶解，得混合树脂溶液；

混料：将混合粉料加入到混合树脂溶液中，以1200rpm的转速搅拌至混合粉料分散均匀；

过筛：过300目筛，得植物染料印刷油墨。

对照例1

对照例1与实施例11的区别仅在于：不含有2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮。

对照例2

对照例2与实施例11的区别仅在于：不含有壬基酚聚氧乙烯醚。

性能测试

1、耐光性测试：参照GB/T22771-2008《印刷技术 印刷品与印刷油墨用滤光氙弧灯评定耐光性》于不同试验条件下，分别对实施例1-15、对照例1-2的印刷油墨的耐光性进行测试；

2、印刷性能测试：采用常规印刷工艺分别用实施例1-15、对照例1-2的印刷油墨进行印刷，人工目测检查油墨印刷后色泽是否均匀、印刷图案是否清晰。

实验组A

实验条件：温度-10±2℃，湿度65±5%；

实验组B

实验条件：温度23±2℃，湿度65±5%；

实验组C

实验条件：温度50±2℃，湿度65±5%；

试验结果如下表所示，

表3.耐光等级试验结果表

由上表实施例1-15的试验数据可知：本发明的植物染料油墨或采用本发明方法制得的植物染料油墨常温下的耐光牢度均≥4级，温度升高或降低耐光牢度有所下降，但均≥3级，且各实施例的印刷油墨印刷后颜色均匀、图案清晰。即表明本发明的植物染料油墨或采用本发明方法制得的植物染料油墨的颜色都具有良好的耐光稳定性，印刷性能佳，能满足常规温度下的印刷和使用要求。

对比实施例2和5、以及实施例3和6的试验数据可知：选用纳米碳酸钙和纳米二氧化硅混合后作为无机填料，相较于单独掺加纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，印刷油墨的常温和低温下耐光牢度更佳，因此优选以纳米碳酸钙和纳米二氧化硅混合配制的无机填料。

对比实施例5和7、及实施例6和8的试验数据可知：选择聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾作为分散稳定剂，均能起到良好的分散稳定效果，两者效果无明显差异。

对比实施例8-11的试验数据可知：随着耐候稳定剂的掺量的提高，印刷油墨的耐光牢度提升明显，尤其是常温和高温条件下耐光稳定性。

对比实施例11-15的试验数据可知：改变耐候稳定剂中2-羟基4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的比例，对印刷油墨的耐光稳定性的影响显著。2-羟基4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮混合使用时，较单独使用耐光性更加，且两者质量比1:1时对印刷油墨的耐光性提升的效果最为显著。

对比实施例1和实施例11的试验数据可知：分散稳定剂和壬基酚聚氧乙烯醚配合使用时，才能达到最佳的提高印刷油墨分散稳定性的效果。去除壬基酚聚氧乙烯醚后，油墨印刷后出现明显色花和图案模糊，及表明分散稳定剂和壬基酚聚氧乙烯醚具有协同效应。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种植物染料印刷油墨，其特征在于：由如下重量份的原料制备而成，

有机硅树脂 25-35份

氯化聚丙烯树脂 15-25份

有机溶剂 10-15份

植物染料 5-10份

粒径≤50μm的无机填料 2-4份

耐候稳定剂 2-5份

壬基酚聚氧乙烯醚 1-3份

分散稳定剂 1-3份；

所述耐候稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的混合物，且2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的重量比为1:1；

所述有机溶剂由异丙醇、正丁醇、1-戊酮和松香醇按质量比1:1:1:0.5混配而成；

所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾；

所述无机填料为纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的混合物，且纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为1:1。

2.权利要求1所述植物染料印刷油墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

称料：按照配比称取包含有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、有机溶剂、植物染料、粒径≤50μm的无机填料、耐候稳定剂、壬基酚聚氧乙烯醚和分散稳定剂的原料；

所述耐候稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的混合物，且2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和乙基己基三嗪酮的重量比为1:1；

所述分散稳定剂为聚丙烯酸钠或聚丙烯酸钾；

所述无机填料为纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的混合物，且纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的重量比为1:1；

所述有机溶剂由异丙醇、正丁醇、1-戊酮和松香醇按质量比1:1:1:0.5混配而成；

研磨：将植物染料、无机填料、耐候稳定剂和分散稳定剂加入到高速混合设备中，并加入占无机填料质量二分之一的乙醇，以3000-5000rpm的转速混合5-10min得混合料；

减压蒸发：减压蒸发使混合料中的乙醇蒸发，得混合粉料；

树脂溶解：将有机硅树脂、氯化聚丙烯树脂、有机溶剂和壬基酚聚氧乙烯醚加入到搅拌釜中，搅拌至树脂完全溶解，得混合树脂溶液；

混料：将混合粉料加入到混合树脂溶液中，以1000-1500rpm的转速搅拌至混合粉料分散均匀；

过筛：过300目筛，得植物染料印刷油墨。

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