CN116200073A - 一种具有速干功能的水性油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有速干功能的水性油墨及其制备方法。一种具有速干功能的水性油墨的制备方法包括以下步骤：按比例混合部分组分、加环氧树脂进行改性、加干性植物油进行改性、混合预聚体进行反应和添加其他助剂。本发明通过使用干性植物油对水性聚氨酯进行改性，再将改性后的水性丙烯酸预聚体与水性聚氨酯预聚体混合反应，以此制得的水性油墨不但干燥速度快，而且具有较好的耐水性，且涂布后不易褪色。

Description

一种具有速干功能的水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及油墨领域，具体涉及一种具有速干功能的水性油墨及其制备方法。
背景技术
水性油墨主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成，它是以水为溶剂或分散介质的油墨，具有安全、环保等特点，但是水性油墨的干燥时间通常比溶剂型油墨要长的多，而且易吸水溶胀，从而严重影响其使用效果。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
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具有速干功能的水性油墨及其制备方法。
一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，包括如下步骤：
S1：按比例混合部分组分
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、正丁醇和过氧化苯甲酰按20-25:17-21:10-15:5-6:1-2的体积比混合，得到中间体A；
S2：加环氧树脂进行改性
将环氧树脂和正丁醇混合溶解，再加入三分之一的上述中间体A，加热并搅拌15-20min，再将剩余中间体A全部加入，保持温度不变，继续搅拌反应，得到改性水性丙烯酸预聚体；
S3:加干性植物油进行改性
在加热条件下，将干性植物油、三羟甲基丙烷和抗氧剂搅拌混合，再加入二羟甲基丙酸、聚醚多元醇、小分子多元醇和丙酮，搅拌溶解，最后加入甲苯二异氰酸酯，调节温度进行反应，得到改性水性聚氨酯预聚体；
S4：混合预聚体进行反应
将上述改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体搅拌混合，再加入PH调节剂调节PH＝7-8，然后加入水和乙二胺，继续搅拌，均匀混合后，减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体；
S5：添加其他助剂
向上述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，搅拌均匀，再加入颜料、膨润土和云母粉，进行球磨，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
进一步地，所述步骤S2的加环氧树脂进行改性，具体包括如下步骤：
S2.1：将环氧树脂和正丁醇加入反应器中，加热至70-80℃，以500-800r/min的速度搅拌溶解，得到中间体B；
S2.2：将所述中间体A装入搅拌器中，调节反应器内温度为100-110℃，搅拌器上的液压泵将中间体A体积的三分之一从搅拌爪上的单向孔处压入中间体B中；
S2.3：加入中间体B的同时进行搅拌，搅拌15-20min后，将剩余中间体A全部压入中间体B中；
S2.4：保持反应器内温度为100-110℃，进行反应，并继续搅拌3-5h，得到改性水性丙烯酸预聚体。
进一步地，所述步骤S3的加干性植物油进行改性，具体包括如下步骤：
S3.1：将搅拌机预热至200-250℃，向搅拌机中通入氮气，排出搅拌机内的热空气；
S3.2：将干性植物油、三羟甲基丙烷和抗氧剂加入搅拌机中，以400-500r/min的速度搅拌2-3h；
S3.3：将二羟甲基丙酸、聚醚多元醇、小分子多元醇和丙酮加入搅拌机中，调节搅拌机内温度为90-100℃，搅拌溶解；
S3.4：向搅拌机内泵入甲苯二异氰酸酯，调节搅拌机内温度为50-70℃，保温反应5-10h，再加入正丁二醇，搅拌混合均匀后，得到改性水性聚氨酯预聚体。
进一步地，所述步骤S4的混合预聚体进行反应，具体包括如下步骤：
S4.1：通过反应器内的冷却装置将上述改性水性丙烯酸预聚体冷却至40-45℃；
S4.2：反应器内的第一加压泵将所述改性水性丙烯酸预聚体压入混合箱中，同时，搅拌机内的第二加压泵将所述改性水性聚氨酯预聚体压入混合箱中；
S4.3:混合箱底部的重力传感器检测到改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体加入后，启动搅拌器，将二者搅拌1-2h，均匀混合；
S4.4：向混合箱中加入PH调节剂，调节PH＝7-8，然后加水和乙二胺，继续搅拌30-40min，冷却至室温，再通过减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体。
进一步地，所述步骤S5的添加其他助剂，具体包括如下步骤：
S5.1：向所述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，并以300-600r/min的速度搅拌30-45min；
S5.2：继续向混合箱中加入颜料、膨润土和云母粉，通过球磨装置球磨1-2h，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
进一步地，所述步骤S3.1中向搅拌机底部通入氮气，将搅拌机内的热空气从搅拌机上部排出，利用该热空气对导热油进行加热，然后用该加热后的导热油进行步骤S4.4所述的减压蒸馏，以除去溶液中的丙酮。
进一步地，所述PH调节剂为三乙胺。
进一步地，所述球磨的速度为500-1000rpm。
进一步地，一种具有速干功能的水性油墨，其由上述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法所制备。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明通过使用干性植物油对水性聚氨酯进行改性，再将改性后的水性丙烯酸预聚体与水性聚氨酯预聚体混合反应，以此制得的水性油墨不但干燥速度快，而且具有较好的耐水性，且涂布后不易褪色。
2、本发明通过使用环氧树脂对水性丙烯酸进行改性，不仅能进一步加快该水性丙烯酸树脂的干燥速度，还使得其具有优异的防腐性和耐候性。
3、本发明通过使用液压泵将甲苯二异氰酸酯泵入搅拌机内，达到将其匀速加入的效果，防止甲苯二异氰酸酯加入过量而影响反应产物的质量。
附图说明
图1为本发明实施例所采用的具有速干功能的水性油墨的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：按比例混合部分组分
将济南创世化工有限公司生产的甲基丙烯酸甲酯、山东耀佳化工有限公司生产的丙烯酸丁酯、济宁三石生物科技有限公司生产的丙烯酸、上海珊亿化工科技有限公司生产的正丁醇和寿光市景源工贸有限公司生产的过氧化苯甲酰按20:17:10:5:1的体积比混合，得到中间体A；
S2：加环氧树脂进行改性
将万青化学科技有限公司生产的环氧树脂和正丁醇加入反应器中，加热至70℃，以500r/min的速度搅拌溶解，得到中间体B，然后将所述中间体A装入搅拌器中，调节反应器内温度为100℃，搅拌器上的液压泵将中间体A体积的三分之一从搅拌爪上的单向孔处压入中间体B中，加入中间体B的同时进行搅拌，搅拌15min后，再将剩余中间体A全部压入中间体B中，保持反应器内温度为100℃，进行反应，并继续搅拌3h，得到改性水性丙烯酸预聚体，通过使用环氧树脂对水性丙烯酸进行改性，不仅能进一步加快该水性丙烯酸树脂的干燥速度，还使得其具有优异的防腐性和耐候性；
S3：加干性植物油进行改性
将搅拌机预热至200℃，向搅拌机底部通入氮气，将搅拌机内的热空气从搅拌机上部排出，并利用该热空气对导热油进行加热，然后将干性植物油、冠九州能源科技有限公司生产的三羟甲基丙烷和抗氧剂加入搅拌机中，以400r/min的速度搅拌2h，再将济南泉星新材料有限公司生产的二羟甲基丙酸、山东晟合伟业新材料有限公司生产的聚醚多元醇、自制的小分子多元醇和南京真牧化工有限公司生产的丙酮加入搅拌机中，调节搅拌机内温度为90℃，搅拌溶解，最后，向搅拌机内泵入山东林冠精细化工有限公司生产的甲苯二异氰酸酯，调节搅拌机内温度为50℃，保温反应5h，加入山东霖祥化工有限公司生产的正丁二醇，搅拌混合均匀后，得到改性水性聚氨酯预聚体，通过使用干性植物油对水性聚氨酯进行改性，再将改性后的水性丙烯酸预聚体与水性聚氨酯预聚体混合反应，以此制得的水性油墨不但干燥速度快，而且具有较好的耐水性，且涂布后不易褪色，此外，通过使用液压泵将甲苯二异氰酸酯泵入搅拌机内，达到将其匀速加入的效果，防止甲苯二异氰酸酯加入过量而影响反应产物的质量；
S4：混合预聚体进行反应
通过反应器内的冷却装置将上述改性水性丙烯酸预聚体冷却至40℃，反应器内的第一加压泵将所述改性水性丙烯酸预聚体压入混合箱中，同时，搅拌机内的第二加压泵将所述改性水性聚氨酯预聚体压入混合箱中，混合箱底部的重力传感器与搅拌器电性连接，当重力传感器检测到改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体加入后，控制搅拌器启动，将二者搅拌1h，均匀混合，然后向混合箱中加入艾特新材料有限公司生产的三乙胺，调节PH＝7，然后加水和南京仁恒化工有限公司生产的乙二胺，继续搅拌30min，冷却至室温，再使用步骤S3中热空气加热后的导热油进行减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体；
S5：添加其他助剂
向所述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，并以300r/min的速度搅拌30min，继续向混合箱中加入颜料、膨润土和云母粉，通过球磨装置以500rpm的速度球磨1h，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
实施例2
一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：按比例混合部分组分
将济南创世化工有限公司生产的甲基丙烯酸甲酯、山东耀佳化工有限公司生产的丙烯酸丁酯、济宁三石生物科技有限公司生产的丙烯酸、上海珊亿化工科技有限公司生产的正丁醇和寿光市景源工贸有限公司生产的过氧化苯甲酰按25:21:15:6:1的体积比混合，得到中间体A；
S2：加环氧树脂进行改性
将万青化学科技有限公司生产的环氧树脂和正丁醇加入反应器中，加热至70℃，以800r/min的速度搅拌溶解，得到中间体B，然后将所述中间体A装入搅拌器中，调节反应器内温度为110℃，搅拌器上的液压泵将中间体A体积的三分之一从搅拌爪上的单向孔处压入中间体B中，加入中间体B的同时进行搅拌，搅拌15min后，再将剩余中间体A全部压入中间体B中，保持反应器内温度为110℃，进行反应，并继续搅拌3h，得到改性水性丙烯酸预聚体，通过使用环氧树脂对水性丙烯酸进行改性，不仅能进一步加快该水性丙烯酸树脂的干燥速度，还使得其具有优异的防腐性和耐候性；
S3：加干性植物油进行改性
将搅拌机预热至250℃，向搅拌机底部通入氮气，将搅拌机内的热空气从搅拌机上部排出，并利用该热空气对导热油进行加热，然后将干性植物油、冠九州能源科技有限公司生产的三羟甲基丙烷和抗氧剂加入搅拌机中，以500r/min的速度搅拌2h，再将济南泉星新材料有限公司生产的二羟甲基丙酸、山东晟合伟业新材料有限公司生产的聚醚多元醇、自制的小分子多元醇和南京真牧化工有限公司生产的丙酮加入搅拌机中，调节搅拌机内温度为100℃，搅拌溶解，最后，向搅拌机内泵入山东林冠精细化工有限公司生产的甲苯二异氰酸酯，调节搅拌机内温度为70℃，保温反应5h，加入山东霖祥化工有限公司生产的正丁二醇，搅拌混合均匀后，得到改性水性聚氨酯预聚体，通过使用干性植物油对水性聚氨酯进行改性，再将改性后的水性丙烯酸预聚体与水性聚氨酯预聚体混合反应，以此制得的水性油墨不但干燥速度快，而且具有较好的耐水性，且涂布后不易褪色，此外，通过使用液压泵将甲苯二异氰酸酯泵入搅拌机内，达到将其匀速加入的效果，防止甲苯二异氰酸酯加入过量而影响反应产物的质量；
S4：混合预聚体进行反应
通过反应器内的冷却装置将上述改性水性丙烯酸预聚体冷却至45℃，反应器内的第一加压泵将所述改性水性丙烯酸预聚体压入混合箱中，同时，搅拌机内的第二加压泵将所述改性水性聚氨酯预聚体压入混合箱中，混合箱底部的重力传感器与搅拌器电性连接，当重力传感器检测到改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体加入后，控制搅拌器启动，将二者搅拌1h，均匀混合，然后向混合箱中加入艾特新材料有限公司生产的三乙胺，调节PH＝7，然后加水和南京仁恒化工有限公司生产的乙二胺，继续搅拌30min，冷却至室温，再使用步骤S3中热空气加热后的导热油进行减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体；
S5：添加其他助剂
向所述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，并以600r/min的速度搅拌30min，继续向混合箱中加入颜料、膨润土和云母粉，通过球磨装置以1000rpm的速度球磨1h，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
实施例3
一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：按比例混合部分组分
将济南创世化工有限公司生产的甲基丙烯酸甲酯、山东耀佳化工有限公司生产的丙烯酸丁酯、济宁三石生物科技有限公司生产的丙烯酸、上海珊亿化工科技有限公司生产的正丁醇和寿光市景源工贸有限公司生产的过氧化苯甲酰按20:17:10:5:1的体积比混合，得到中间体A；
S2：加环氧树脂进行改性
将万青化学科技有限公司生产的环氧树脂和正丁醇加入反应器中，加热至80℃，以500r/min的速度搅拌溶解，得到中间体B，然后将所述中间体A装入搅拌器中，调节反应器内温度为110℃，搅拌器上的液压泵将中间体A体积的三分之一从搅拌爪上的单向孔处压入中间体B中，加入中间体B的同时进行搅拌，搅拌20min后，再将剩余中间体A全部压入中间体B中，保持反应器内温度为110℃，进行反应，并继续搅拌5h，得到改性水性丙烯酸预聚体，通过使用环氧树脂对水性丙烯酸进行改性，不仅能进一步加快该水性丙烯酸树脂的干燥速度，还使得其具有优异的防腐性和耐候性；
S3：加干性植物油进行改性
将搅拌机预热至200℃，向搅拌机底部通入氮气，将搅拌机内的热空气从搅拌机上部排出，并利用该热空气对导热油进行加热，然后将干性植物油、冠九州能源科技有限公司生产的三羟甲基丙烷和抗氧剂加入搅拌机中，以400r/min的速度搅拌3h，再将济南泉星新材料有限公司生产的二羟甲基丙酸、山东晟合伟业新材料有限公司生产的聚醚多元醇、自制的小分子多元醇和南京真牧化工有限公司生产的丙酮加入搅拌机中，调节搅拌机内温度为90℃，搅拌溶解，最后，向搅拌机内泵入山东林冠精细化工有限公司生产的甲苯二异氰酸酯，调节搅拌机内温度为50℃，保温反应10h，加入山东霖祥化工有限公司生产的正丁二醇，搅拌混合均匀后，得到改性水性聚氨酯预聚体，通过使用干性植物油对水性聚氨酯进行改性，再将改性后的水性丙烯酸预聚体与水性聚氨酯预聚体混合反应，以此制得的水性油墨不但干燥速度快，而且具有较好的耐水性，且涂布后不易褪色，此外，通过使用液压泵将甲苯二异氰酸酯泵入搅拌机内，达到将其匀速加入的效果，防止甲苯二异氰酸酯加入过量而影响反应产物的质量；
S4：混合预聚体进行反应
通过反应器内的冷却装置将上述改性水性丙烯酸预聚体冷却至40℃，反应器内的第一加压泵将所述改性水性丙烯酸预聚体压入混合箱中，同时，搅拌机内的第二加压泵将所述改性水性聚氨酯预聚体压入混合箱中，混合箱底部的重力传感器与搅拌器电性连接，当重力传感器检测到改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体加入后，控制搅拌器启动，将二者搅拌2h，均匀混合，然后向混合箱中加入艾特新材料有限公司生产的三乙胺，调节PH＝7，然后加水和南京仁恒化工有限公司生产的乙二胺，继续搅拌40min，冷却至室温，再使用步骤S3中热空气加热后的导热油进行减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体；
S5：添加其他助剂
向所述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，并以300r/min的速度搅拌45min，继续向混合箱中加入颜料、膨润土和云母粉，通过球磨装置以500rpm的速度球磨2h，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按比例混合部分组分
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、正丁醇和过氧化苯甲酰按20-25:17-21:10-15:5-6:1-2的体积比混合，得到中间体A；
S2：加环氧树脂进行改性
将环氧树脂和正丁醇混合溶解，再加入三分之一的上述中间体A，加热并搅拌15-20min，再将剩余中间体A全部加入，保持温度不变，继续搅拌反应，得到改性水性丙烯酸预聚体；
S3:加干性植物油进行改性
在加热条件下，将干性植物油、三羟甲基丙烷和抗氧剂搅拌混合，再加入二羟甲基丙酸、聚醚多元醇、小分子多元醇和丙酮，搅拌溶解，最后加入甲苯二异氰酸酯，调节温度进行反应，得到改性水性聚氨酯预聚体；
S4：混合预聚体进行反应
将上述改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体搅拌混合，再加入PH调节剂调节PH＝7-8，然后加入水和乙二胺，继续搅拌，均匀混合后，减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体；
S5：添加其他助剂
向上述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，搅拌均匀，再加入颜料、膨润土和云母粉，进行球磨，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
2.根据权利要求1所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的加环氧树脂进行改性，具体包括如下步骤：
S2.1：将环氧树脂和正丁醇加入反应器中，加热至70-80℃，以500-800r/min的速度搅拌溶解，得到中间体B；
S2.2：将所述中间体A装入搅拌器中，调节反应器内温度为100-110℃，搅拌器上的液压泵将中间体A体积的三分之一从搅拌爪上的单向孔处压入中间体B中；
S2.3：加入中间体B的同时进行搅拌，搅拌15-20min后，将剩余中间体A全部压入中间体B中；
S2.4：保持反应器内温度为100-110℃，进行反应，并继续搅拌3-5h，得到改性水性丙烯酸预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的加干性植物油进行改性，具体包括如下步骤：
S3.1：将搅拌机预热至200-250℃，向搅拌机中通入氮气，排出搅拌机内的热空气；
S3.2：将干性植物油、三羟甲基丙烷和抗氧剂加入搅拌机中，以400-500r/min的速度搅拌2-3h；
S3.3：将二羟甲基丙酸、聚醚多元醇、小分子多元醇和丙酮加入搅拌机中，调节搅拌机内温度为90-100℃，搅拌溶解；
S3.4：向搅拌机内泵入甲苯二异氰酸酯，调节搅拌机内温度为50-70℃，保温反应5-10h，再加入正丁二醇，搅拌混合均匀后，得到改性水性聚氨酯预聚体。
4.根据权利要求3所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的混合预聚体进行反应，具体包括如下步骤：
S4.1：通过反应器内的冷却装置将上述改性水性丙烯酸预聚体冷却至40-45℃；
S4.2：反应器内的第一加压泵将所述改性水性丙烯酸预聚体压入混合箱中，同时，搅拌机内的第二加压泵将所述改性水性聚氨酯预聚体压入混合箱中；S4.3：混合箱底部的重力传感器检测到改性水性丙烯酸预聚体和改性水性聚氨酯预聚体加入后，启动搅拌器，将二者搅拌1-2h，均匀混合；
S4.4：向混合箱中加入PH调节剂，调节PH＝7-8，然后加水和乙二胺，继续搅拌30-40min，冷却至室温，再通过减压蒸馏除去丙酮，得到改性聚合体。
5.根据权利要求1所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤S5的添加其他助剂，具体包括如下步骤：
S5.1：向所述改性聚合体中加入流平剂、消泡剂和稀释剂，并以300-600r/min的速度搅拌30-45min；
S5.2：继续向混合箱中加入颜料、膨润土和云母粉，通过球磨装置球磨1-2h，过滤，得到所述具有速干功能的水性油墨。
6.根据权利要求4所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤S3.1中向搅拌机底部通入氮气，将搅拌机内的热空气从搅拌机上部排出，利用该热空气对导热油进行加热，然后用该加热后的导热油进行步骤S4.4所述的减压蒸馏，以除去溶液中的丙酮。
7.根据权利要求4所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述PH调节剂为三乙胺。
8.根据权利要求5所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法，其特征在于，所述球磨的速度为500-1000rpm。
9.一种具有速干功能的水性油墨，其特征在于，其由上述权利要求1～8所述的一种具有速干功能的水性油墨的制备方法所制备。
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