CN115572506A - 一种水性凹印哑光光油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液、聚乙烯醇、正硅酸乙酯、水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂。水性复合丙烯酸乳液为采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行聚合，再加入苯乙烯进行聚合得到。本发明还公开了上述水性凹印哑光光油的制备方法。本发明以水作为稀释剂，所得哑光光油不仅可以大大减少有机溶剂挥发对人体、大气的污染，节省了昂贵的有机稀释剂的使用，而且减少对一线操作工人的伤害。

Description

一种水性凹印哑光光油及其制备方法
技术领域
本发明涉及凹印哑光光油技术领域，尤其涉及一种水性凹印哑光光油及其制备方法。
背景技术
现有技术中，大多数印刷所用哑光光油都或多或少含有挥发性有机化合物，尤其在丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷、平板印刷中所用哑光光油都含有挥发性有机化合物。由于在易挥发性的有机化合物中，一般都会含有许多对人体、对环境有害的物质成分，这些有害的物质成分可能会通过包装物渗透到食品、药品等直接与人体接触的中物体上，因此含有挥发性有机化合物的哑光光油受到了严格的使用限定。
目前我国正在努力发展和推广水性哑光光油，从使用的印刷材料看，水性哑光光油大部分用于纸板、纸张印刷，随着基础材料和哑光光油配方的不断研制成功，水性哑光光油在其他领域的应用，包括纸张、塑料包装以及各类薄膜、金属箔、铝箔等也将得到进一步发展。我国生产凹版印刷水性哑光光油在印刷适性方面跟溶剂型凹印水性哑光光油还有一定差距。
近几年国内外哑光光油应环保印刷的要求，加强了对水性哑光光油的研发，使水性哑光光油的印刷质量得到提升，以凹印方式印刷于纸张，光泽度高，物理性能好。但目前的水性凹印哑光光油依旧存在易沉淀，稳定性差，同时固化后耐水性差的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水性凹印哑光光油及其制备方法。
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液、聚乙烯醇、正硅酸乙酯、水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂；水性复合丙烯酸乳液、聚乙烯醇、正硅酸乙酯、水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂的质量比为30-40：1-5：1-2：0.1-0.5：5-10：1-1.5：2-2.5：0.5-1。
优选地，水性复合丙烯酸乳液为采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行聚合，再加入苯乙烯进行聚合得到。
优选地，水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸加入乙酸乙酯中搅拌均匀，加入偶氮二异丁腈，搅拌加热至70-85℃，加入2-巯基乙醇，继续反应1-3h，降至室温，加入三乙胺、苯乙烯继续搅拌1-2h，加入水搅拌均匀，继续升温至70-80℃，滴加偶氮二异丁腈，保温1-2h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
本发明通过甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯、丙烯酸复配，经溶液聚合，在链段结构中引入亲水基团，即使不用乳化剂也可分散在水中，再加入苯乙烯，苯乙烯作为疏水性单体，分散在水中即被亲水性聚合物包裹，然后经过乳液聚合，形成内部为疏水苯乙烯、外层为亲水聚丙烯酸结构的乳液，其中偶氮二异丁腈作为油溶性引发剂，在水相中受热后分解出亲油自由基，可强烈分布于胶粒内部而远离水相，进而引发苯乙烯单体的乳液聚合，使所得水性复合丙烯酸乳液不仅在水中具有极好的分散性，而且所得预混乳液在成膜过程中，随着水分挥发，聚合物粒子间聚集呈致密膜层，不仅吸水性差，而且可形成连续的抗水薄膜，耐水性能优异。
优选地，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、2-巯基乙醇、三乙胺、苯乙烯、偶氮二异丁腈的质量比为1-5：1-2：1-2：0.1-1：2-5：1-4：0.2-2。
优选地，偶氮二异丁腈在加入苯乙烯前后分别加入，偶氮二异丁腈第一次加入的质量和偶氮二异丁腈第二次加入的质量之比为0.1-1：0.1-1。
优选地，采用氨水调节体系pH值为7.2-8。
优选地，水性消泡剂为乙二醇硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚中至少一种。
优选地，水性滑爽助剂为道康宁DC-51和/或Silicone-9335。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入乙醇水溶液中，50-70℃搅拌均匀，调节体系pH为2-4，加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液继续搅拌1-2h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂及去离子水，搅拌得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后高速分散均匀得到水性凹印哑光光油。
优选地，步骤(1)中，乙醇水溶液的质量分数为40-60％。
本发明的技术效果如下所示：
本发明采用正硅酸乙酯在酸性环境下水解缩聚，然后与聚乙烯醇结合形成聚乙烯醇大分子链，再与水性复合丙烯酸乳液复配，相互间亲和性高，分散均匀，大分子链间相互缠结，所得预混乳液不仅不易沉降，在水溶液中分散稳定，而且使所得哑光光油稳定性也极好。
本发明以水作为稀释剂，所得哑光光油不仅可以大大减少有机溶剂挥发对人体、大气的污染，节省了昂贵的有机稀释剂的使用，而且减少对一线操作工人的伤害。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液30kg，聚乙烯醇1kg，正硅酸乙酯1kg，乙二醇硅氧烷0.1kg，消光粉5kg，水性流平剂1kg，水性蜡乳液2kg，道康宁DC-51 0.5kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将1kg甲基丙烯酸甲酯、1kg丙烯酸丁酯、1kg丙烯酸加入5kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入0.1kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至70℃，加入0.1kg 2-巯基乙醇，继续反应1h，降温至室温，加入2kg三乙胺、1kg苯乙烯，继续搅拌1h，加入10kg水搅拌均匀，继续升温至70℃，滴加0.1kg偶氮二异丁腈，保温1h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至20kg质量分数为40％乙醇水溶液中，50℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在1000r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液，继续搅拌1h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入乙二醇硅氧烷、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、道康宁DC-51及去离子水，首先以100r/min的速度搅拌5min，然后提高转速至1000r/min搅拌10min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1000r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
实施例2
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液40kg，聚乙烯醇5kg，正硅酸乙酯2kg，聚二甲基硅氧烷0.5kg，消光粉10kg，水性流平剂1.5kg，水性蜡乳液2.5kg，Silicone-9335 1kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将5kg甲基丙烯酸甲酯、2kg丙烯酸丁酯、2kg丙烯酸加入15kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入1kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至85℃，加入1kg 2-巯基乙醇，继续反应3h，降温至室温，加入5kg三乙胺、4kg苯乙烯，继续搅拌2h，加入30kg水搅拌均匀，继续升温至80℃，滴加1kg偶氮二异丁腈，保温2h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至40kg质量分数为60％乙醇水溶液中，70℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在2000r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液，继续搅拌2h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入聚二甲基硅氧烷、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、Silicone-9335及去离子水，首先以200r/min的速度搅拌15min，然后提高转速至2000r/min搅拌20min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1500r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
实施例3
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液33kg，聚乙烯醇4kg，正硅酸乙酯1.3kg，GP型甘油聚醚0.4kg，消光粉7kg，水性流平剂1.4kg，水性蜡乳液2.1kg，道康宁DC-51 0.9kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将2kg甲基丙烯酸甲酯、1.7kg丙烯酸丁酯、1.2kg丙烯酸加入12kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入0.3kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至80℃，加入0.2kg 2-巯基乙醇，继续反应2.5h，降温至室温，加入3kg三乙胺、3kg苯乙烯，继续搅拌1.2h，加入25kg水搅拌均匀，继续升温至73℃，滴加0.7kg偶氮二异丁腈，保温1.3h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至35kg质量分数为45％乙醇水溶液中，65℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在1300r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液，继续搅拌1.8h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入GP型甘油聚醚、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、道康宁DC-51及去离子水，首先以120r/min的速度搅拌12min，然后提高转速至1300r/min搅拌18min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1200r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
实施例4
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液37kg，聚乙烯醇2kg，正硅酸乙酯1.7kg，GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚0.2kg，消光粉9kg，水性流平剂1.2kg，水性蜡乳液2.3kg，Silicone-93350.7kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将4kg甲基丙烯酸甲酯、1.3kg丙烯酸丁酯、1.8kg丙烯酸加入8kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入0.7kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至75℃，加入0.8kg 2-巯基乙醇，继续反应1.5h，降温至室温，加入4kg三乙胺、2kg苯乙烯，继续搅拌1.8h，加入15kg水搅拌均匀，继续升温至77℃，滴加0.3kg偶氮二异丁腈，保温1.7h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至25kg质量分数为55％乙醇水溶液中，55℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在1700r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液，继续搅拌1.2h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、Silicone-9335及去离子水，首先以180r/min的速度搅拌8min，然后提高转速至1700r/min搅拌12min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1400r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
实施例5
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液35kg，聚乙烯醇3kg，正硅酸乙酯1.5kg，聚二甲基硅氧烷0.3kg，消光粉8kg，水性流平剂1.3kg，水性蜡乳液2.2kg，道康宁DC-51 0.8kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将3kg甲基丙烯酸甲酯、1.5kg丙烯酸丁酯、1.5kg丙烯酸加入10kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入0.5kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至78℃，加入0.5kg 2-巯基乙醇，继续反应2h，降温至室温，加入3.5kg三乙胺、2.5kg苯乙烯，继续搅拌1.5h，加入20kg水搅拌均匀，继续升温至75℃，滴加0.5kg偶氮二异丁腈，保温1.5h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至30kg质量分数为50％乙醇水溶液中，60℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在1500r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液，继续搅拌1.5h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入聚二甲基硅氧烷、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、道康宁DC-51及去离子水，首先以150r/min的速度搅拌10min，然后提高转速至1500r/min搅拌15min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1300r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
对比例1
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液35kg，聚二甲基硅氧烷0.3kg，消光粉8kg，水性流平剂1.3kg，水性蜡乳液2.2kg，道康宁DC-51 0.8kg。
水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将3kg甲基丙烯酸甲酯、1.5kg丙烯酸丁酯、1.5kg丙烯酸加入10kg乙酸乙酯中，搅拌均匀，加入0.5kg偶氮二异丁腈，搅拌加热至78℃，加入0.5kg 2-巯基乙醇，继续反应2h，降温至室温，加入3.5kg三乙胺、2.5kg苯乙烯，继续搅拌1.5h，加入20kg水搅拌均匀，继续升温至75℃，滴加0.5kg偶氮二异丁腈，保温1.5h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，采用氨水调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)向水性复合丙烯酸乳液中加入聚二甲基硅氧烷、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、道康宁DC-51及去离子水，首先以150r/min的速度搅拌10min，然后提高转速至1500r/min搅拌15min，得到预混料；
(2)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1300r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
对比例2
一种水性凹印哑光光油，其原料包括：水性丙烯酸乳液35kg，聚乙烯醇3kg，正硅酸乙酯1.5kg，聚二甲基硅氧烷0.3kg，消光粉8kg，水性流平剂1.3kg，水性蜡乳液2.2kg，道康宁DC-51 0.8kg。
上述水性凹印哑光光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入至30kg质量分数为50％乙醇水溶液中，60℃搅拌均匀，采用盐酸调节体系pH为2-4，在1500r/min的速度下加入正硅酸乙酯，加入水性丙烯酸乳液，继续搅拌1.5h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入聚二甲基硅氧烷、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、道康宁DC-51及去离子水，首先以150r/min的速度搅拌10min，然后提高转速至1500r/min搅拌15min，得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，其中采用剩余的水冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后以1300r/min的速度高速分散均匀，得到水性凹印哑光光油。
将实施例5和对比例1-2所得水性凹印哑光光油进行稳定性检验，具体如下：将100g各组试样装入测试杯中，通过离心机的加速沉降实验来模拟贮存稳定性，设置离心机以3000r/min的转速离心沉降15min后，若无沉淀，则可认为其具有6个月的贮存稳定期。
预混料稳定性 稳定性
实施例5 无沉淀 无沉淀
对比例1 少量沉淀 少量沉淀
对比例2 极少量沉淀 极少量沉淀
本申请人认为：这是由于水性复合丙烯酸乳液在水中具有极好的分散性，再采用正硅酸乙酯在酸性环境下水解缩聚，然后与聚乙烯醇结合形成聚乙烯醇大分子链，再与水性复合丙烯酸乳液复配，相互间亲和性高，分散均匀，大分子链间相互缠结，所得预混乳液不仅不易沉降，在水溶液中分散稳定，而且使所得哑光光油稳定性也极好。
将实施例5和对比例1-2所得水性凹印哑光光油进行耐水性测试，具体如下：
根据GB/T 1733-93漆膜耐水性测定法测试，将各组试样涂布在满足GB/T 1727-2021规定的铝板表面，然后按GB/T 1727-2021规定的恒温恒湿度条件和时间进行干燥。测试其吸水率。
用刮墨刀将水性光油试样均匀刮样，常温干燥24h。取10张定性滤纸完全渗透水溶液，覆于光油刮样上，玻璃压住滤纸，加砝码静置24h，稍干观测样条变色情况及染渗滤纸张数，滤纸染色张数为0，评5级；滤纸染色1-3张为4级；滤纸染色4-5张为3级；滤纸染色6-7张为2级；滤纸染色8-9张为1级。
吸水率，％ 耐水性
实施例5 4.25 5
对比例1 16.18 4
对比例2 29.35 3
本申请人认为：这是由于本发明采用偶氮二异丁腈作为油溶性引发剂，在水相中受热后分解出亲油自由基，可强烈分布于胶粒内部而远离水相，进而引发苯乙烯单体的乳液聚合，使所得水性复合丙烯酸乳液不仅在水中具有极好的分散性，而且所得预混乳液在成膜过程中，随着水分挥发，聚合物粒子间聚集呈致密膜层，不仅吸水性差，而且可形成连续的抗水薄膜，耐水性能优异。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性凹印哑光光油，其特征在于，其原料包括：水性复合丙烯酸乳液、聚乙烯醇、正硅酸乙酯、水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂；
水性复合丙烯酸乳液为采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行聚合，再加入苯乙烯进行聚合得到。
2.根据权利要求1所述水性凹印哑光光油，其特征在于，水性复合丙烯酸乳液、聚乙烯醇、正硅酸乙酯、水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂的质量比为30-40：1-5：1-2：0.1-0.5：5-10：1-1.5：2-2.5：0.5-1。
3.根据权利要求1所述水性凹印哑光光油，其特征在于，水性复合丙烯酸乳液采用如下具体步骤制取：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸加入乙酸乙酯中搅拌均匀，加入偶氮二异丁腈，搅拌加热至70-85℃，加入2-巯基乙醇，继续反应1-3h，降至室温，加入三乙胺、苯乙烯继续搅拌1-2h，加入水搅拌均匀，继续升温至70-80℃，滴加偶氮二异丁腈，保温1-2h，真空脱除乙酸乙酯，降至室温，调节体系pH值为7.2-8，得到水性复合丙烯酸乳液。
4.根据权利要求3所述水性凹印哑光光油，其特征在于，甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、2-巯基乙醇、三乙胺、苯乙烯、偶氮二异丁腈的质量比为1-5：1-2：1-2：0.1-1：2-5：1-4：0.2-2。
5.根据权利要求3所述水性凹印哑光光油，其特征在于，偶氮二异丁腈在加入苯乙烯前后分别加入，偶氮二异丁腈第一次加入的质量和偶氮二异丁腈第二次加入的质量之比为0.1-1：0.1-1。
6.根据权利要求3所述水性凹印哑光光油，其特征在于，采用氨水调节体系pH值为7.2-8。
7.根据权利要求2所述水性凹印哑光光油，其特征在于，水性消泡剂为乙二醇硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、GP型甘油聚醚、GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚中至少一种。
8.根据权利要求2所述水性凹印哑光光油，其特征在于，水性滑爽助剂为道康宁DC-51和/或Silicone-9335。
9.一种如权利要求1-8任一项所述水性凹印哑光光油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入乙醇水溶液中，50-70℃搅拌均匀，调节体系pH为2-4，加入正硅酸乙酯，加入水性复合丙烯酸乳液继续搅拌1-2h，得到预混乳液；
(2)向预混乳液中加入水性消泡剂、消光粉、水性流平剂、水性蜡乳液、水性滑爽助剂及去离子水，搅拌得到预混料；
(3)将预混料加入至磨砂机中进行磨砂，冲洗磨砂机，磨砂细度控制在10μm以内，磨砂后高速分散均匀得到水性凹印哑光光油。
10.根据权利要求9所述水性凹印哑光光油的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，乙醇水溶液的质量分数为40-60％。
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