CN114672192B - 一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及印刷油墨的领域，具体公开了一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨及其制备方法，一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨包括水性聚氨酯乳液80‑100份,无机颜料20‑30份,增稠剂2‑4份,消泡剂1‑3份,流平剂3‑5份,聚丙烯酰胺改性沸石粉5‑8份,偶联剂3‑5份,去离子水15‑20份；制备方法为：按配比，将水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水混合，搅拌均匀，得一级混合液；将聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂加入一级混合物中，混匀，得高流动性高附着牢度凹版印刷油墨。本申请采用水性聚氨酯作为基料，聚丙烯酰胺改性沸石粉在水中形成网状的结构，将油墨中的各组分牵连在一起，并能够和偶联剂进行交联，因此油墨具备较强的附着牢度。

Description

一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨及其制备方法

技术领域

本申请涉及印刷油墨领域，更具体地说，它涉及一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨及其制备方法。

背景技术

作为用于形成图文信息的物质，油墨在印刷行业中扮演中及其重要的角色，能够直接决定印刷品上图像色彩和清晰度是否具备较好的效果。印刷油墨可分为凸版油墨、平版油墨、凹版印刷油墨和网眼版油墨，油墨的组成成分一般为色料、连接料、填料等。其中色料赋予印刷品多样的色调，连接料能够使色料附着在承印物表面上，填料可赋予油墨适当的性质，使油墨满足各种印刷过程的印刷适性。

相较于有机溶剂型油墨，以水为溶剂的水性油墨因具有极低的VOC含量，因此可降低对油墨使用者危害的优点，从而越来越被广泛使用。但是，水性油墨相较于有机溶剂型油墨，其对基材的附着力较差，为此，如何提高水性油墨的附着力是目前需要改善的问题。

发明内容

为了提高水性油墨的附着力，本申请提供一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，采用如下的技术方案：

一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，包括以下重量份的组分:水性聚氨酯乳液80-100份,无机颜料20-30份,增稠剂2-4份,消泡剂1-3份,流平剂3-5份, 聚丙烯酰胺改性沸石粉5-8份,偶联剂3-5份,去离子水15-20份；所述聚丙烯酰胺改性沸石粉包括聚丙烯酰胺、水和沸石粉。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺改性沸石粉能够吸附油墨内的各组分，增强了油墨内各组分之间的连接强度，增强了油墨在基材表面上的稳定性；偶联剂可使基材与油墨的有机物组分之间产生交联反应，增强油墨与基材之间的附着牢固度。

水性聚氨酯结构中的硬段相区和软段相区具有微观上的相分离，使得水性聚氨酯不仅具有溶剂型聚氨酯优良的附着力、柔韧性和耐低温性等，同时，以水溶剂，使得水性聚氨酯还具有无毒环保、不易燃等优点，并且对颜料具有良好的亲和润湿性，能够使油墨保持良好的均一性；无机颜料具有较好的耐光性、耐热性和耐溶剂性，将其加入到油墨中，可赋予油墨一定的颜色、耐光耐热性，同时还可使油墨具有一定的粘稠度；增稠剂能够有效改善油墨的黏性，有助于油墨在基材上流动并附着在基材上；消泡剂可抑制油墨在制备过程中产生气泡，使得各组分能够混合均匀；流平剂有助于提升油墨的流动性，降低油墨在基材表面出现缩孔、针孔、流挂等缺陷的可能性，一定程度上确保了印刷效果。

在一个具体的可实施方案中,所述聚丙烯酰胺改性沸石粉由以下方法进行制备：将聚丙烯酰胺溶于水中，配制成质量浓度为0.5-1%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比（3-5）∶1将沸石粉投入到水溶液中，静置后过滤，干燥，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

通过采用上述技术方案，沸石表面粗糙且具有多孔结构，具有较强的携载和吸附能力，能够将聚丙烯酰胺吸附到表面和孔洞内；聚丙烯酰胺的水溶液为网状结构，链间机械缠结，具有氢键，在油墨体系中，可以与硅烷偶联剂发生偶联，提高自身与油墨体系的相容性；同时网状结构可以将油墨体系中的各分散相有效牵连在一起，进一步形成网状结构，从而提高油墨整体的稳定性和对基材的附着力。

在一个具体的可实施方案中,所述沸石粉的粒径为50-60nm。

通过采用上述技术方案，粒径过大的沸石粉会影响油墨的流动性，且会具有较强的颗粒感；粒径过小的沸石粉易发生团聚，不利于提高附着牢度，沸石粉粒径为50-60nm时能够达到一个较佳的提升效果。

在一个具体的可实施方案中,所述增稠剂选自羟丙基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或两种。

通过采用上述技术方案，羟甲基纤维素和羟乙基纤维素均与水具有相容性，且羟甲基纤维素和羟乙基纤维素易与聚丙烯酰胺产生的网状结构进行交缠，进一步提高了油墨内各组分的牵连强度，从而有助于提高油墨附着牢度。

在一个具体的可实施方案中,所述消泡剂选自季戊四醇硬脂酸酯、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的一种或多种。

在一个具体的可实施方案中,所述流平剂为有机硅流平剂。

通过采用上述技术方案，有机硅流平剂具有优异的润湿、平滑和耐磨性，通过降低油墨的表面张力而改善油墨的流平效果。

在一个具体的可实施方案中,所述偶联剂为硅烷偶联剂。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂中的硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性,硅烷偶联剂与油墨中的有机物进行结合形成有机体-硅烷偶联剂连接结构；当油墨涂覆到基材上时，在油墨和基材的结合处形成有机体-硅烷偶联剂-无机基材的结合层，有效提高了油墨的附着牢度。

第二方面，本申请提供一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨的制备方法，采用如下的技术方案：

一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨的制备方法，其特征在于：按配比，将水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水混合，搅拌均匀，得一级混合液；

将聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂加入一级混合物中，混匀，得高流动性高附着牢度凹版印刷油墨。

通过采用上述技术方案，将水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水先进行混合，一级混合液中未包含聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂，因此易于搅拌，且混合效果均匀，能够使油墨具有良好的均一性；在温和的条件下即可混合制备而成高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，制备条件简单且易操作和实施。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用水性聚氨酯作为基料，水性聚氨酯不仅具有溶剂型聚氨酯优良的附着力、柔韧性和耐低温性，且具有无毒环保不易燃等优点；同时在油墨中加入了聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂，聚丙烯酰胺改性沸石粉在水中形成网状的结构，将油墨中的各组分牵连在一起，并能够和偶联剂进行交联，偶联剂具备和基材交联的效果，因此油墨具备较强的附着牢度。

2、本申请中优选采用硅烷偶联剂作为偶联剂，由于硅烷偶联剂中具有硅烷氧基，硅烷氧基对无机物基材具有反应性，对油墨中的有机物官能团具有反应性和相容性，获得了更强的附着牢度。

3、本申请的方法，通过水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水先进行混合，聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂后进行混合的方式，使得各原料混合更加均匀，制备出的油墨具备更强的均一性。

具体实施方式

聚丙烯改性沸石粉制备例

聚丙烯酰胺采用阳离子聚丙烯酰胺，目数为1000-1200目；无机颜料选用云母氧化铁，目数为700-800目。

制备例1

将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌至混合均匀，配制成质量浓度为0.5%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比为3∶1将沸石粉投入到水溶液中，沸石粉平均粒径为50nm，超声震荡搅拌20min后过滤，风干，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

制备例2

将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌至混合均匀，配制成质量浓度为1%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比为5∶1将沸石粉投入到水溶液中，沸石粉平均粒径为50nm，超声震荡搅拌20min后过滤，风干，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

制备例3

将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌至混合均匀，配制成质量浓度为0.5%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比为5∶1将沸石粉投入到水溶液中，沸石粉平均粒径为55nm，超声震荡搅拌20min后过滤，风干，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

制备例4

将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌至混合均匀，配制成质量浓度为0.8%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比为4∶1将沸石粉投入到水溶液中，沸石粉平均粒径为80nm，超声震荡搅拌20min后过滤，风干，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

制备例5

将聚丙烯酰胺溶于水，搅拌至混合均匀，配制成质量浓度为1%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比为5∶1将沸石粉投入到水溶液中，沸石粉平均粒径为30nm，超声震荡搅拌20min后过滤，风干，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

实施例

硅烷偶联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷；有机硅流平剂选用聚二甲基硅氧烷；聚氧丙烯甘油醚的CAS号为25791-96-2；聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚CAS号为9003-11-6。

实施例1-7

如表1所示，实施例1-7的主要区别在于高流动性高附着牢度凹版印刷油墨的原料配比不同。

以实施例1为例进行说明：配比组成为：800g水性聚氨酯乳液、200g无机颜料、20g增稠剂、10g消泡剂、30g流平剂、50g聚丙烯酰胺改性沸石粉、30g偶联剂和150g去离子水，偶联剂采用硅烷偶联剂，聚丙烯酰胺改性沸石粉由制备例1制备。

制备方法为：

将水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水混合，流平剂采用有机硅流平剂，搅拌均匀，得一级混合液；

将聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂加入一级混合物中，混匀，得高流动性高附着牢度凹版印刷油墨。

表1：实施例1-实施例7中的各原料的选用和使用量

实施例8

实施例8与实施例1的区别之处仅在于，实施例8中硅烷偶联剂的使用量为40g。

对比例

对比例1

对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1中未加入聚丙烯酰胺改性沸石粉，直接加入12.5g聚丙烯酰胺和37.5g沸石粉，沸石粉粒径为50nm。

对比例2

对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2中未加入聚丙烯酰胺改性沸石粉，直接加入50g沸石粉，沸石粉粒径为50nm。

对比例3

对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3中未加入聚丙烯酰胺改性沸石粉。

对比例4

对比例4与实施例1的区别仅在于，对比例4中未加入偶联剂。

性能检测试验

检测方法/试验方法

根据GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验方法》对实施例1-7和对比例1-3中的油墨附着牢度进行测试，测试结果见表2。

表2：实施例1-实施例7和对比例1-对比例3中的油墨牢度测试结果。

结合实施例1-8和对比例1-3并结合表2可以看出，聚丙烯酰胺改性沸石粉可以与硅烷偶联剂发生偶联，提高自身与油墨体系的相容性；同时，聚丙烯酰胺具有的网状结构可以将油墨体系中的各分散相有效牵连在一起，进一步形成网状结构，从而提高油墨整体的稳定性和对基材的附着力。聚丙烯酰胺通过超声震荡与沸石粉进行混合改性。震荡过程中，沸石粉中的空气易从沸石粉的孔洞中出来，从而聚丙烯酰胺能够进入到沸石粉的孔洞内，沸石粉增强了聚丙烯酰胺分子之间的连接强度，聚丙烯酰胺增强了沸石粉的水溶性；同时聚丙烯酰胺的分子链相互交缠，在水溶液中形成网状结构，对油墨中的各组分具有牵连效果，提高油墨的稳定性和附着牢度。

结合实施例1-3、实施例8和对比例4以及表2，硅烷偶联剂的加入能够与聚丙烯酰胺改性沸石粉进行偶联，进一步增强聚丙烯酰胺改性沸石粉与油墨的相容性。另外，硅烷偶联剂与基材进行偶联，更加有助于提高油墨在基材上的附着牢度。对比实施例1和实施例8，当硅烷偶联剂的含量在本申请限定的范围内增加时，附着牢度有一定程度的提高。

结合实施例1-8和对比例1-3并结合表2可以看出，制备高流动性高附着牢度凹版印刷油墨时，在合适的范围内改变沸石粉的粒径时，制备出的油墨仍具有较好的附着牢度，但是沸石粉的粒径过小时，沸石粉对油墨中的原料吸附和携载能力减弱，会影响油墨的附着牢度。

结合实施例1-7并结合表2，沸石粉的平均粒径在50-60nm范围内时，沸石粉具备较强的吸附性，粒径过大时，沸石粉的比表面积小，吸附的聚丙烯酰胺变少；粒径过小时，吸附能力变差，均会影响油墨的附着牢度。

结合实施例4-7并结合表2可以看出，高流动性高附着牢度凹版印刷油墨中的各组分在本申请所限定的范围内进行调整时，制备成的油墨仍具有较强的附着牢度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：包括以下重量份的组分：水性聚氨酯乳液80-100份、无机颜料20-30份、增稠剂2-4份、消泡剂1-3份、流平剂3-5份、聚丙烯酰胺改性沸石粉5-8份、偶联剂3-5份和去离子水15-20份；

所述聚丙烯酰胺改性沸石粉包括聚丙烯酰胺、水和沸石粉；

所述沸石粉的平均粒径在50-60nm范围内。

2.根据权利要求1所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：所述聚丙烯酰胺改性沸石粉由以下方法进行制备：将聚丙烯酰胺溶于水中，配制成质量浓度为0.5-1%的水溶液，然后按照水溶液与沸石粉的质量比（3-5）∶1将沸石粉投入到水溶液中，静置后过滤，干燥，即得聚丙烯酰胺改性沸石粉。

3.根据权利要求1所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：所述增稠剂选自羟丙基纤维素和羟乙基纤维素中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：所述消泡剂选自季戊四醇硬脂酸酯、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：所述流平剂为有机硅流平剂。

6.根据权利要求1所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。

7.权利要求1-6任一所述的一种高流动性高附着牢度凹版印刷油墨的制备方法，其特征在于：按配比，将水性聚氨酯乳液、无机颜料、增稠剂、消泡剂、流平剂和去离子水混合，搅拌均匀，得一级混合液；

将聚丙烯酰胺改性沸石粉和偶联剂加入一级混合物中，混匀，得高流动性高附着牢度凹版印刷油墨。