CN112574617A - 一种快干型水性油墨组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快干型水性油墨组合物，其制备原料包含5‑25％的化合物A、2.5‑24％的化合物B，还包含5‑10％的颜料、1‑5％的干燥剂、1‑5％的润湿剂、1‑5％的中和剂、1‑5％的分散剂、12‑40％的树脂、25‑35％的溶剂和0.5‑10％的成膜助剂；A是用马来酸接枝异戊烯得到，B是马来酸与苯乙烯共聚得到。该水性油墨组合物的制备方法是：按照质量比称取A、B、颜料、干燥剂、润湿剂、中和剂、分散剂、树脂、溶剂和成膜助剂，混合，然后使用珠磨机研磨3‑10小时，即可得到。本发明的水性油墨组合物用于印刷，油墨和PP或PE基材的粘接性强，油墨的光亮度好，具有极好的稳定性，印刷后的干燥速度很快。
Description
技术领域
本发明属于水性油墨领域，具体涉及一种快干型水性油墨组合物及其制备方法和应用。
背景技术
聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)是主要的包装材料，在包装领域中，因其重量轻、化学稳定性好、机械强度分布广等一系列优点而受到广泛的运用。与此同时，PP、PE塑料也有耐光、耐候性、耐腐蚀性差等缺点，在热塑性加工后表面会存在各种缺陷，以及在包装领域中存在性能不足。因此很多塑料必须进行二次加工后再进行使用。这种加工即用涂料或者油墨涂装，以达到提高产品耐用性和美观宣传的效果。但PP、PE材料是一种非极性高分子材料，它表面张力过小，低于35达因，一般的水性油墨难以在PE、PP表面润湿，印刷效果差，难以满足印刷要求。虽然溶剂型涂料或者溶剂型油墨的附着力、柔韧性、耐候性、耐溶剂性和耐磨性等性能优异，可以在塑料表面使用，改善产品性能，但随着近年来环保要求的提高，那些含有芳香族化合物的溶剂型涂料/油墨已不符合环保标准要求。一般的材料难以润湿和粘接，导致其附着能力差。所以一般的水性油墨用来印刷塑料比较困难，虽然升温可以加快油墨的干燥，薄膜不耐高温，需要高温干燥固化的水性油墨的应用受到一定的限制。因此，用于PP、PE的水性油墨由于上述原因，开发和应用具有巨大的挑战性。
水性油墨组合物包括水性连接料、颜料、助剂等物质，其中水性连接料起到粘结基材与颜料的作用，它是在印刷中起到关键材料之一。但是目前使用的水性连接料溶解在水中有困难，并且对PP、PE的粘结力不够。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种快干型水性油墨组合物。具体的技术方案如下：
一种快干型水性油墨组合物，所述水性油墨组合物的制备原料包含化合物A和化合物B，化合物A和化合物B的质量比为1:0.5-0.96，化合物A的分子结构为：
其中，0﹤m﹤1，0﹤n﹤1，m+n＝1；化合物B的分子结构为：
其中0﹤x﹤1。
优选地，所述水性油墨组合物的制备原料包含5-25％的化合物A、2.5-24％的化合物B，还包含5-10％的颜料、1-5％的干燥剂、1-5％的润湿剂、1-5％的中和剂、1-5％的分散剂、12-40％的树脂、25-35％的溶剂和0.5-10％的成膜助剂。
优选地，所述颜料为二氧化钛或硫酸钡；所述干燥剂为薄荷醇、薄荷酮或橙花醇。
优选地，所述润湿剂为包含以下分子结构化合物：R-C≡C-OH，其中R是碳原子数为1-18的烷基(即炔醇类润湿剂)。
优选地，所述中和剂为甲胺、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；所述分散剂为吐温、十二烷基磺酸盐或苯磺酸钠。
优选地，所述树脂为丙烯酸树脂或聚酯树脂。
优选地，所述溶剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁三醇。
优选地，所述成膜助剂为水性丙烯酸聚氨酯。
本发明的目的之二是提供一种快干型水性油墨组合物的制备方法。具体技术方案如下：
所述快干型水性油墨组合物的制备方法，包括以下步骤：按照质量比称取所述化合物A、化合物B、颜料、干燥剂、润湿剂、中和剂、分散剂、树脂、溶剂和成膜助剂，混合，并使用珠磨机研磨3-10小时，得到所述快干型水性油墨组合物。
其中，化合物A作为粘结PP、PE的连接料可以溶解或乳化在水中，并且能起到快速干燥的效果，它是用马来酸对分子量小于十万的聚异戊二烯(CH2＝C(CH3)CH＝CH2)进行接枝改性得到，具体制备方法如下：
取100份的聚异戊二烯在120℃下熔化，转子转速为60r/min，加入5份马来酸酐，混合2分钟后，加入1份过氧化二异丙苯作为引发剂，进行熔融接枝反应6分钟，最后得到接枝产物化合物A。接枝反应完全的情况下，A的结构式中的m＝0.05，n＝0.95。
化合物B除了能改善附着力外，还可以改变油墨的快干性，并且具有乳化作用，增加了油墨的稳定性和光亮度；它是由马来酸与苯乙烯共聚得到；制备方法如下：
先将51.7ml苯乙烯倒入三口烧瓶底部，将反应体系抽真空后通入氮气，油浴锅调至110℃；将4.9g马来酸酐及其1wt％的过氧化二异丙苯溶于100ml丙酮溶液，并滴定到烧瓶里；该温度下反应两小时后，用乙醇对反应物进行沉降，得到白色胶状物；反复用丙酮溶解乙醇沉降几次(洗涤效果)后真空烘箱内干燥，得到反应产物化合物B。
本发明的目的之三是提供一种快干型水性油墨组合物的应用。具体技术方案如下：
所述快干型水性油墨组合物应用于聚乙烯或聚丙烯薄膜的印刷。
本发明的有益效果如下：
本发明所得水性油墨组合物用于PP或PE的印刷，油墨和基材的粘接性强，结合力高，光亮度好，具有极好的稳定性，印刷后的干燥速度很快。
具体实施方式
以下更详细地描述本发明，但本发明并不限于这些实施例中。应注意，除非另有说明，“％”以质量计。以下描述在实施例中，含有分子式A和分子式B的物质，其干燥效果评价采用上机直接实验，机器上的温度为实际使用温度85℃。为判断干燥效果，加入未加A和B的物质的对比例，在对比例中其余成分皆同。
实施例1
首先，将10份分子式A物质，8份分子式B物质，5份硫酸钡，3份干燥剂，、3份润湿剂、3份分散剂、30份树脂、6份成膜助剂、2份中和剂和30份溶剂混合，并使用具有0.1mm氧化锆珠的珠磨机进行5小时分散处理。研磨后获得有色分散体油墨组合物和未添加A和B物质的对比例1油墨组合物。实验所用的印刷基材为PP和PE薄膜，滚板的花纹深度皆为40μm。
表1水性油墨组合物成分1
| 组分 | 含量，wt％ |
| A | 10 |
| B | 8 |
| 颜料(硫酸钡) | 5 |
| 干燥剂(薄荷醇) | 3 |
| 润湿剂(己炔二醇) | 3 |
| 中和剂(甲胺) | 2 |
| 分散剂(吐温80) | 3 |
| 树脂(丙烯酸树脂) | 30 |
| 溶剂(乙二醇) | 30 |
| 成膜助剂(水性丙烯酸聚氨酯) | 6 |
效果：
1、当添加10份分子式A物质，8份分子式B物质时，凹版印刷速度为94m/min，而不添加A和B的对比例的凹版印刷速度为66m/min。
2、油墨组合物搅拌后静置3天不分层，具有良好的稳定性。
3、结合力测试：取印刷干燥后的材料，先用刀沿直线切割漆膜至底材，夹角为30～45°，交叉点在线长的中间。在交叉点上粘上3M胶带，并用1KG的力磨平胶带。等待5分钟后用手抓住胶带一端，在与印刷面成45°角方向施力，同一位置拉扯三次，观察表面油墨脱落现象。
效果：切口交叉处有少许油墨脱落，但小于5％，根据(GB/T9286-88)涂层附着力划格法测试评定的标准，材料的附着力为1级。
实施例2
首先，将12份分子式A物质，10份分子式B物质，5份硫酸钡，3份干燥剂，3份润湿剂、3份分散剂、29份树脂、5份成膜助剂、2份中和剂和28份溶剂混合，并使用具有0.1mm氧化锆珠的珠磨机进行5小时分散处理。研磨后获得有色分散体油墨组合物和未添加A和B物质的对比例2油墨组合物。实验所用的印刷基材为PP和PE薄膜，滚板的花纹深度皆为40μm。
表2水性油墨组合物成分2
| 组分 | 含量，wt％ |
| A | 12 |
| B | 10 |
| 颜料(硫酸钡) | 5 |
| 干燥剂(薄荷酮) | 3 |
| 润湿剂(己炔二醇) | 3 |
| 中和剂(乙醇胺) | 2 |
| 分散剂(十二烷基磺酸钠) | 3 |
| 树脂(丙烯酸树脂) | 29 |
| 溶剂(1,3-丙二醇) | 28 |
| 成膜助剂(水性丙烯酸聚氨酯) | 5 |
效果：
1、当添加12份分子式A物质，10份分子式B物质时，凹版印刷速度为102m/min，而不添加A和B的对比例的凹版印刷速度为68m/min。
2、油墨组合物搅拌后静置3天不分层，具有良好的稳定性。
3、结合力测试：取印刷干燥后的材料，先用刀沿直线切割漆膜至底材,夹角为30～45°，交叉点在线长的中间。在交叉点上粘上3M胶带，并用1KG的力磨平胶带。等待5分钟后用手抓住胶带一端，在与印刷面成45°角方向施力，同一位置拉扯三次，观察表面油墨脱落现象。
效果：切口交叉处有少许油墨脱落，但小于5％，根据(GB/T9286-88)涂层附着力划格法测试评定的标准，材料的附着力为1级。
实施例3
首先，将15份分子式A物质，10份分子式B物质，5份硫酸钡，3份干燥剂，3份润湿剂、3份分散剂、28份树脂、5份成膜助剂、2份中和剂和26份溶剂混合，并使用具有0.1mm氧化锆珠的珠磨机进行5小时分散处理。研磨后获得有色分散体油墨组合物和未添加A和B物质的对比例3油墨组合物。实验所用的印刷基材为PP和PE薄膜，滚板的花纹深度皆为40μm。
表3水性油墨组合物成分3
| 组分 | 含量，wt％ |
| A | 15 |
| B | 10 |
| 颜料(二氧化钛) | 5 |
| 干燥剂(橙花醇) | 3 |
| 润湿剂(己炔二醇) | 3 |
| 中和剂(二乙醇胺) | 2 |
| 分散剂(苯磺酸钠) | 3 |
| 树脂(聚酯树脂) | 28 |
| 溶剂(丙醇) | 26 |
| 成膜助剂(水性丙烯酸聚氨酯) | 5 |
效果：
1、当添加15份分子式A物质，10份分子式B物质时，凹版印刷速度为97m/min，而不添加A和B的对比例的凹版印刷速度为63m/min。
2、油墨组合物搅拌后静置3天不分层，具有良好的稳定性。
3、结合力测试：取印刷干燥后的材料，先用刀沿直线切割漆膜至底材，夹角为30～45°，交叉点在线长的中间。在交叉点上粘上3M胶带，并用1KG的力磨平胶带。等待5分钟后用手抓住胶带一端，在与印刷面成45°角方向施力，同一位置拉扯三次，观察表面油墨脱落现象。
效果：切口交叉处有少许油墨脱落，小于5％，根据(GB/T9286-88)涂层附着力划格法测试评定的标准，材料的附着力为1级。
Claims (10)
1.一种快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述水性油墨组合物的制备原料包含化合物A和化合物B，化合物A和化合物B的质量比为1:0.5-0.96，化合物A的分子结构为：
其中，0﹤m﹤1，0﹤n﹤1，m+n＝1；化合物B的分子结构为：
其中0﹤x﹤1。
2.根据权利要求1所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述水性油墨组合物的制备原料包含5-25％的化合物A、2.5-24％的化合物B，还包含5-10％的颜料、1-5％的干燥剂、1-5％的润湿剂、1-5％的中和剂、1-5％的分散剂、12-40％的树脂、25-35％的溶剂和0.5-10％的成膜助剂。
3.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述颜料为二氧化钛或硫酸钡；所述干燥剂为薄荷醇、薄荷酮或橙花醇。
4.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述润湿剂为包含以下分子结构化合物：R-C≡C-OH，其中R是碳原子数为1-18的烷基。
5.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述中和剂为甲胺、乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；所述分散剂为吐温、十二烷基磺酸盐或苯磺酸钠。
6.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述树脂为丙烯酸树脂或聚酯树脂。
7.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、乙二醇、1,3-丙二醇或1,4-丁三醇。
8.根据权利要求2所述的快干型水性油墨组合物，其特征在于，所述成膜助剂为水性丙烯酸聚氨酯。
9.如权利要求1-8任一项所述快干型水性油墨组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照质量比称取所述化合物A、化合物B、颜料、干燥剂、润湿剂、中和剂、分散剂、树脂、溶剂和成膜助剂，混合，并使用珠磨机研磨3-10小时，得到所述快干型水性油墨组合物。
10.如权利要求1-8任一项所述快干型水性油墨组合物应用于聚乙烯或聚丙烯薄膜的印刷。
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2020
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