CN112778834A - 一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，包括如下重量份的原料：去离子水90.0～110.0份，苯乙烯‑马来酸酐树脂20.0～30.0份，聚醚胺3.0～10.0份，中和剂3.0～10.0份，(甲基)丙烯酸酯单体30.0～50.0份，功能单体1.0～10.0份，弱阳离子单体1.0～10.0份，引发剂0.2～0.6份。本发明还公开了一种制备上述水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的方法。本发明中的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，对酒精的容忍度高，对颜料和填料的分散性较好。
Description
技术领域
本发明涉及印刷油墨领域，特别涉及一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液及其制备方法。
背景技术
随着现代经济社会的发展.印刷业得到了蓬勃的发展，与此同时也对地球环境造成污染，溶剂型油墨是其中较大的污染源。随着人们环境保护意识的增强，以及国家环境保护的法律、法规的出台，水性油墨因其优良的环保安全性能受到越来越多的关注。水性油墨连接料经历了三代产品(第一代：马来酸酐、松香改性的树脂；第二代：固体丙烯酸树脂；第三代：聚合物乳液)的更新换代。目前市面上高档的水性油墨连接料以聚合物乳液为主，其中丙烯酸酯乳液占有很大份额。丙烯酸酯乳液由于成膜后具有优异的透明性、强度、耐化学性和耐候性而在水性油墨体系中得到了广泛的应用。然后丙烯酸酯乳液型水性油墨仍然存在一些亟待解决的问题，例如成膜存在热粘冷脆，对酒精的容忍度低，对颜料和填料的分散性不佳等。
水性透明油墨作为水性油墨的高档品种，印刷色域更宽，印刷网点更加清晰饱满，穿透性更佳，在烟包印刷领域崭露头角。目前国内市场上销售的水性透明油墨普遍为染料型透明油墨，由于染料在制造过程中含有重金属盐而逐渐遭到淘汰，颜料型透明油墨逐渐兴起。颜料型水性透明油墨的组成和制造方法与传统油墨完全不同，水性树脂和颜料均为纳米级，直接经过均匀分散就能得到颜料粒子小(粒径小于100nm)、细度高的水性油墨。
因此，水性透明油墨对水性树脂的要求更高：一是水性树脂的粒径本身要达到纳米级，成膜透明度高；二是水性树脂要具备很好的研磨或分散纳米颜料的性能，展色性优异；三是复配调制的水性透明油墨要具有很快的干燥速度和印刷适应性。然而，现有技术中的水性油墨达不到上述三点要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，对酒精的容忍度高，对颜料和填料的分散性较好。
本发明要解决的技术问题之二是提供一种上述水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，包括如下重量份的原料：去离子水90.0～110.0份，苯乙烯-马来酸酐树脂20.0～30.0份，聚醚胺3.0～10.0份，中和剂3.0～10.0份，(甲基)丙烯酸酯单体30.0～50.0份，功能单体1.0～10.0份，弱阳离子单体1.0～10.0份，引发剂0.2～0.6份。
优选的，所述苯乙烯-马来酸酐树脂中马来酸酐含量为20％至45％，酸值(mgKOH/g)为250至550，数均分子量Mn为2000至4000。
优选的，所述聚醚胺选用：单端氨基封端聚氧化乙烯醚，聚氧化丙烯醚以及氧化乙烯醚和氧化丙烯醚共聚物，胺当量(g/eq)为100至1000，数均分子量为200至2000。
优选的，所述中和剂为氨水，一乙醇胺，三乙醇胺，三乙胺，N-乙基吗啉的一种或两种。
优选的，所述(甲基)丙烯酸酯单体为C1～8醇的(甲基)丙烯酸酯。
优选的，所述功能单体为丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺，N-异丁氧基丙烯酰胺，双丙酮丙烯酰胺，乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯的一种。
优选的，所述弱阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，索尔维的WAM系列单体中的一种。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)，偶氮二异丙咪唑啉盐酸盐(VA044)中的一种。
本发明还提供了一种上述水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体的制备：往反应釜中加入去离子水，开动搅拌，然后加入苯乙烯-马来酸酐树脂、聚醚胺以及中和剂，升温至60～90℃，反应约0.5-2小时，得到醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体；
(2)弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备：
往上述反应釜中加入引发剂，然后滴加丙烯酸酯单体、功能单体以及弱阳离子单体，反应温度控制在60～90℃，滴加时间控制在3～5小时；待滴加完毕，升温至90℃以上，保温反应0.5-2小时，最后降温至40℃以下，过滤，包装，即得弱阳离子丙烯酸酯乳液。
本发明中的苯乙烯-马来酸酐树脂(SMA)是由苯乙烯和马来酸酐两种单体在一定条件下进行共聚反应而得的共聚物。SMA树脂中含有高化学活性的马来酸酐，易于进行改性而得各种性能的改性树脂。
聚醚胺(PEA)：是一类主链为聚醚结构，末端活性官能团为胺基的聚合物。聚醚胺是通过聚乙二醇、聚丙二醇或者乙二醇/丙二醇共聚物在高温高压下氨化得到的。通过选择不同的聚氧化烷基结构，可调节聚醚胺的反应活性、韧性、粘度以及亲水性等一系列性能，而胺基提供给聚醚胺与多种化合物反应的可能性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明以水溶性的聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂为保护胶，不需要使用乳化剂就可合成纳米级乳液。
(2)聚醚胺改性的苯乙烯-马来酸酐树脂为梳状高分子，以及弱阳离子丙烯酸酯乳液，可以很好的解决对纳米颜料分散和包裹性。
(3)以聚醚胺改性的苯乙烯-马来酸酐树脂为保护胶体的弱阳离子丙烯酸酯乳液为研磨料和连接料调配的水性透明油墨对纳米颜料的分散包裹性好，色浓度高，通透性佳，展色优异，而且可以直接用酒精稀释，干燥速度快，印刷适应性广，从而达到溶剂型油墨同样的功能。
(4)本发明中制得的弱阳离子丙烯酸酯乳液，其指标如下：
固含量：>45％
粘度：<500mPa.s
pH值：6.0～8.0
粒径:<100nm
颜基比：>50％
对酒精的容忍度：>50％
抗粘连温度：>80℃
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，包括如下重量份的原料：去离子水90份，苯乙烯-马来酸酐树脂25份，聚醚胺10份，中和剂3份，(甲基)丙烯酸酯单体42份，功能单体1份，弱阳离子单体6份，引发剂0.2份。
本实施例中的苯乙烯-马来酸酐树脂市场上常见的苯乙烯-马来酸酐树脂SMA1000(数均分子量为2500，酸值(mgKOH/g)为500)；聚醚胺为单端氨基封端聚氧化乙烯醚；中和剂为氨水和一乙醇胺；(甲基)丙烯酸酯单体为C1～8醇的(甲基)丙烯酸酯；功能单体为丙烯酰胺；弱阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)；
本实施例中的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：(1)聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体的制备：往反应釜中加入去离子水，开动搅拌，然后加入苯乙烯-马来酸酐树脂、聚醚胺以及中和剂，升温至70℃，反应2小时，得到醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体；
(2)弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备：
往上述反应釜中加入引发剂，然后滴加丙烯酸酯单体、功能单体以及弱阳离子单体，反应温度控制在70℃，滴加时间控制在3小时；待滴加完毕，升温至95℃，保温反应1.5小时，最后降温至30℃，过滤，包装，即得弱阳离子丙烯酸酯乳液。
实施例2
一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，包括如下重量份的原料：去离子水110份，苯乙烯-马来酸酐树脂30份，聚醚胺6份，中和剂10份，(甲基)丙烯酸酯单体30份，功能单体5.5份，弱阳离子单体10份，引发剂0.5份。
本实施例中的苯乙烯-马来酸酐树脂市场上常见的苯乙烯-马来酸酐树脂SMA1000(数均分子量为2500，酸值(mgKOH/g)为500)；聚醚胺为聚氧化丙烯醚；中和剂为三乙醇胺；(甲基)丙烯酸酯单体为C1～8醇的(甲基)丙烯酸酯；功能单体为N-羟甲基丙烯酰胺；弱阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯；引发剂为偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)；
本实施例中的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：(1)聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体的制备：往反应釜中加入去离子水，开动搅拌，然后加入苯乙烯-马来酸酐树脂、聚醚胺以及中和剂，升温至60℃，反应0.5小时，得到醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体；
(2)弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备：
往上述反应釜中加入引发剂，然后滴加丙烯酸酯单体、功能单体以及弱阳离子单体，反应温度控制在65℃，滴加时间控制在3.5小时；待滴加完毕，升温至92℃，保温反应1小时，最后降温至25℃，过滤，包装，即得弱阳离子丙烯酸酯乳液。
实施例3
一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，包括如下重量份的原料：去离子水100份，苯乙烯-马来酸酐树脂20份，聚醚胺3份，中和剂5份，(甲基)丙烯酸酯单体50份，功能单体10份，弱阳离子单体1份，引发剂1.6份。
本实施例中的苯乙烯-马来酸酐树脂市场上常见的苯乙烯-马来酸酐树脂SMA1000(数均分子量为2500，酸值(mgKOH/g)为500)；聚醚胺为聚氧化丙烯醚；中和剂为，三乙胺和N-乙基吗啉；(甲基)丙烯酸酯单体为C1～8醇的(甲基)丙烯酸酯；功能单体为乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯；弱阳离子单体为索尔维的WAM系列单体；引发剂为偶氮二异丙咪唑啉盐酸盐(VA044)；
本实施例中的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，包括如下步骤：(1)聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体的制备：往反应釜中加入去离子水，开动搅拌，然后加入苯乙烯-马来酸酐树脂、聚醚胺以及中和剂，升温至90℃，反应2小时，得到醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体；
(2)弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备：
往上述反应釜中加入引发剂，然后滴加丙烯酸酯单体、功能单体以及弱阳离子单体，反应温度控制在90℃，滴加时间控制在5小时；待滴加完毕，升温至95℃，保温反应1小时，最后降温至30℃，过滤，包装，即得弱阳离子丙烯酸酯乳液。
以上结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，包括如下重量份的原料：去离子水90.0～110.0份，苯乙烯-马来酸酐树脂20.0～30.0份，聚醚胺3.0～10.0份，中和剂3.0～10.0份，(甲基)丙烯酸酯单体30.0～50.0份，功能单体1.0～10.0份，弱阳离子单体1.0～10.0份，引发剂0.2～0.6份。
2.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述苯乙烯-马来酸酐树脂中马来酸酐含量为20％至45％，酸值(mgKOH/g)为250至550，数均分子量Mn为2000至4000。
3.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述聚醚胺选用：单端氨基封端聚氧化乙烯醚，聚氧化丙烯醚以及氧化乙烯醚和氧化丙烯醚共聚物，胺当量(g/eq)为100至1000，数均分子量为200至2000。
4.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述中和剂为氨水，一乙醇胺，三乙醇胺，三乙胺，N-乙基吗啉的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸酯单体为C1～8醇的(甲基)丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述功能单体为丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺，N-异丁氧基丙烯酰胺，双丙酮丙烯酰胺，乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯的一种。
7.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述弱阳离子单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯，索尔维的WAM系列单体中的一种。
8.根据权利要求1所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，偶氮二异丁脒盐酸盐(V50)，偶氮二异丙咪唑啉盐酸盐(VA044)中的一种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的水性透明油墨用纳米级弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)聚醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体的制备：往反应釜中加入去离子水，开动搅拌，然后加入苯乙烯-马来酸酐树脂、聚醚胺以及中和剂，升温至60～90℃，反应约0.5-2小时，得到醚胺改性苯乙烯-马来酸酐树脂保护胶体；
(2)弱阳离子丙烯酸酯乳液的制备：
往上述反应釜中加入引发剂，然后滴加丙烯酸酯单体、功能单体以及弱阳离子单体，反应温度控制在60～90℃，滴加时间控制在3～5小时；待滴加完毕，升温至90℃以上，保温反应0.5-2小时，最后降温至40℃以下，过滤，包装，即得弱阳离子丙烯酸酯乳液。
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