CN116445034A - 一种环保高附着力凹版油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及凹版油墨领域，具体公开了一种环保高附着力凹版油墨及其制备方法。环保高附着力凹版油墨包括以下质量份数的各组分：水性聚氨酯树脂35‑50份、水性醛酮树脂10‑25份、颜料15‑25份、改性白炭黑3‑10份、聚醚改性聚硅氧烷0.1‑2份、水12‑20份、助剂0.1‑5份；所述改性白炭黑为羟基纤维素接枝的气相白炭黑。本申请的环保高附着力凹版油墨具有安全环保、附着力强的优点。

Description

一种环保高附着力凹版油墨及其制备方法

技术领域

本申请涉及凹版油墨领域，更具体地说，它涉及一种环保高附着力凹版油墨及其制备方法。

背景技术

凹版印刷是使用形成有容纳油墨的网穴的凹版并将油墨转印于印刷基材的印刷方法。凹版油墨又称凹印油墨，是各种凹版印刷方式采用的各种凹版油墨的总称。

凹版油墨一般由颜料、连接料、溶剂等组成，其中颜料赋予印刷品多样的色调，连接料能够使色料附着在基材表面上。凹版油墨根据溶剂的不同可分为水性凹版油墨、有机性凹版油墨等，其中水性凹版油墨由于更加无毒、环保、安全性能高，且耐候性优良，不易因日晒而变色，倍受消费者的喜爱。

然而，水性凹版油墨对基材(特别是表面能较低的包装用塑料等)和颜料的湿润性较差，易引起分散不均，使水性凹版油墨的附着力较低，印刷适性不良，容易出现反粘和迁移等问题，造成了水性凹版油墨在应用上受到限制，故有待改善。

发明内容

为了提高水性凹版油墨的附着力，本申请提供一种环保高附着力凹版油墨及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种环保高附着力凹版油墨，采用如下的技术方案：

一种环保高附着力凹版油墨，包括以下质量分数的各组分：

水性聚氨酯树脂35-50份、

水性醛酮树脂10-25份、

颜料15-25份、

改性白炭黑3-10份、

聚醚改性聚硅氧烷0.1-2份、

水12-20份、

助剂0.1-5份；

所述改性白炭黑为羟基纤维素接枝的气相白炭黑。

通过采用上述技术方案，改性白炭黑能够均匀分布在凹版油墨体系中，提高油墨体系的粘稠度，提高油墨体系的机械性能，减少凹版油墨的固化收缩，降低油墨体系的内应力，改善油墨体系与基材之间的界面作用力，增强凹版油墨的附着力；水性聚氨酯树脂不仅具有优良的附着力、柔韧性和耐低温性等，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，水性醛酮树脂具有较佳的颜料湿润性和附着力，二者复配作为凹版油墨的连接料，能够提高无机颜料在油墨体系中的分散性能，使油墨体系更加均匀，有利于提高凹版油墨对基材的辅助力；同时，以水为溶剂，使凹版油墨无毒、环保、安全性能高；颜料赋予油墨一定的颜色、耐光耐热性；聚醚改性聚硅氧烷能够降低凹版油墨的表面张力，促进凹版油墨对颜料的湿润和在基材表面的铺展，进而有利于提高凹版油墨对基材的附着力；助剂能够促进无机颜料在凹版油墨体系中的分散，提高凹版油墨的均匀性，进而有利于提高附着力。

优选的，所述水性聚氨酯树脂与水性醛酮树脂的质量比为2:1。

通过上述技术方案，水性聚氨酯树脂具有优异的柔韧性和耐磨性，对颜料具有良好的亲和润湿性，能够赋予凹版油墨较佳的光泽；水性醛酮树脂与水性聚氨酯树脂具有较佳的相容性，能够改善凹版油墨的光泽、抗冲击性、附着力、耐腐蚀性等,能够进一步提高凹版油墨的颜料湿润性和流动性，二者相复配有利于赋予凹版油墨更佳的附着力。

优选的,所述改性白炭黑的制备方法为：

将气相白炭黑浸置在3-5wt％的羟基纤维素水溶液中，调节pH值至3-4，升温至60-90℃，搅拌5-8h，抽滤，洗涤，干燥，得到改性白炭黑；

所述气相白炭黑与所述羟基纤维素水溶液的质量比为1:1-3。

通过采用上述技术方案，羟基纤维素具有增稠性，能够提高油墨体系的粘稠度，进而有利于提高附着力；同时羟基纤维素能够改善水性油墨体系的表面活性，进一步促进凹版油墨对颜料的湿润性以及凹版油墨在基材表面的铺展，进一步提高凹版油墨的附着力；

气相白炭黑的比表面积大，吸附能力强，粒子表面具有丰富的活性硅羟基，羟基纤维素的亲水性强，其通过长链两端的羟基与气相白炭黑的活性硅羟基反应，接枝到气相白炭黑上，提高气相白炭黑的亲水性，改善气相白炭黑在水性凹版油墨中的分散性能，减少气相白炭黑发生团聚的可能性；羟基纤维素分子之间通过氢键作用相互交联缠结，包裹在气相白炭黑表面，形成亲水性的包裹层，减少气相白炭黑粒子在油墨与基材之间的界面处暴露的可能性，进而有利于保证凹版油墨的附着强度；改性白炭黑也能够通过羟基纤维素与水性聚氨酯树脂、水溶性醛酮树脂产生粘结作用，提高改性白炭黑与树脂的相容性，促进改性白炭黑的均匀分布，有利于降低凹版油墨体系的内应力，改善凹版油墨与基材的界面作用力，提高附着力。

优选的,所述气相白炭黑的粒径为2-10μm。

通过采用上述技术方案，使改性白炭黑的粒径在2-10μm，有利于改性白炭黑在油墨体系中的均匀分布。

优选的,所述羟基纤维素选自羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种的组合。

优选的，所述助剂包括分散剂0.1-2份、偶联剂0.1-3、流平剂0.1-1份。

优选的,所述分散剂为不饱和多元酸聚合物、基于长链聚酯的酰胺与亚酰胺中的一种或几种。

优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选的，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

通过采用上述技术方案，促进颜料、改性白炭黑在凹版油墨中的均匀分布，提高凹版油墨的流动性，促进附着力的提高。

优选的，所述颜料选自炭黑、金属氧化物、偶氮类有机物、酞菁类有机物中的一种或多种的组合。

通过采用上述技术方案，赋予凹版油墨一定的颜色和光泽。

第二方面，本申请提供一种环保高附着力凹版油墨的制备方法，采用如下的技术方案：

一种环保高附着力凹版油墨的制备方法，包括以下步骤：

按配比，将水性聚氨酯树脂、水性醛酮树脂、颜料、助剂、水混合，搅拌均匀，再将改性白炭黑加入其中，混匀，得到环保高附着力凹版油墨。

通过采用上述技术方案，能够简便高效地制得环保高附着力凹版油墨。

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树脂、水性醛酮树脂复配作为凹版油墨的连接料，提高了凹版油墨的颜料湿润性、流动性和附着力；采用改性白炭黑作为填充料，提高油墨体系的粘稠度和机械性能，减少凹版油墨的固化收缩，降低油墨体系的内应力，改善油墨体系与基材之间的界面作用力，进一步增强凹版油墨的附着力；采用聚醚改性聚硅氧烷以降低凹版油墨的表面张力，促进凹版油墨对颜料的湿润和在基材表面的铺展，进而有利于提高凹版油墨对基材的附着力。

2、本申请中采用羟基纤维素接枝气相白炭黑，提高气相白炭黑的亲水性，改善气相白炭黑在水性凹版油墨中的分散性能，减少气相白炭黑发生团聚的可能性；羟基纤维素分子之间通过氢键作用相互交联缠结，包裹在气相白炭黑表面，形成亲水性的包裹层，减少气相白炭黑粒子在油墨与基材之间的界面处暴露的可能性，进而有利于保证凹版油墨的附着强度；改性白炭黑也能够通过羟基纤维素与水性聚氨酯树脂、水溶性醛酮树脂发生粘结作用，提高改性白炭黑与树脂的相容性，促进改性白炭黑的均匀分布，有利于降低凹版油墨体系的内应力，改善凹版油墨与基材的界面作用力，提高附着力。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

改性白炭黑制备例

制备例1

改性白炭黑由以下方法制备而成：

将羟基纤维素溶于水中，配制成3wt％的羟基纤维素水溶液，按照气相白炭黑与羟基纤维素水溶液的质量比为1:1，将气相白炭黑浸入羟基纤维素水溶液中，滴加盐酸调节pH值为4，不断搅拌5h，抽滤、洗涤、干燥，得到改性白炭黑。

在本实施例中，气相白炭黑的粒径为2μm，羟基纤维素为羟乙基纤维素。

制备例2

本制备例与制备例1的区别仅在于，将羟基纤维素溶于水中，配制成5wt％的羟基纤维素水溶液，按照气相白炭黑与羟基纤维素水溶液的质量比为1:1，将气相白炭黑浸入羟基纤维素水溶液中，滴加盐酸调节pH值为4，不断搅拌5h，抽滤、洗涤、干燥，得到改性白炭黑。

制备例3

本制备例与制备例1的区别仅在于，将羟基纤维素溶于水中，配制成3wt％的羟基纤维素水溶液，按照气相白炭黑与羟基纤维素水溶液的质量比为1:3，将气相白炭黑浸入羟基纤维素水溶液中，滴加盐酸调节pH值为4，不断搅拌5h，抽滤、洗涤、干燥，得到改性白炭黑。

制备例4

本制备例与制备例1的区别仅在于，羟基纤维素为羟丙基甲基纤维素。

制备例5

本制备例与制备例1的区别仅在于，气相白炭黑的粒径为7μm。

制备例6

本制备例与制备例1的区别仅在于，气相白炭黑的粒径为10μm。

制备例7

本制备例与制备例1的区别仅在于，气相白炭黑的粒径为15μm。

实施例

实施例1

一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，50g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

在本实施例中，水性聚氨酯树脂的型号为HUX-1029，水性醛酮树脂的型号为CT-50W，颜料为氧化铁，改性白炭黑由改性白炭黑制备例1制得，分散剂的型号为TEGO700，流平剂的型号KMT-5545，偶联剂为硅烷偶联剂KH550。

一种环保高附着力凹版油墨的制备方法包括以下步骤：

将上述质量的水性聚氨酯乳液、水性醛酮树脂、助剂、水混合，搅拌均匀，加入颜料，搅拌均匀，再加入改性白炭黑，搅拌均匀，得到环保高附着力凹版油墨。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于，一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：500g水性聚氨酯树脂，250g水性醛酮树脂，250g颜料，30g改性白炭黑，20g聚醚改性聚硅氧烷，200g水，20g分散剂，10g流平剂，30g偶联剂。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于，一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：350g水性聚氨酯树脂，100g水性醛酮树脂，150g颜料，100g改性白炭黑，1g聚醚改性聚硅氧烷，150g水，1g分散剂，1g流平剂，1g偶联剂。

实施例4-9

实施例4-9与实施例1基本相同，不同之处在于，改性白炭黑由改性白炭黑制备例2-7制备所得。

实施例10

本实施例与实施例1的区别仅在于，水性聚氨酯树脂为350g，水性醛酮树脂为250g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：350g水性聚氨酯树脂，250g水性醛酮树脂，200g颜料，50g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

实施例11

本实施例与实施例1的区别仅在于，水性聚氨酯树脂为450g，水性醛酮树脂为150g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：450g水性聚氨酯树脂，150g水性醛酮树脂，200g颜料，50g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

实施例12

本实施例与实施例1的区别仅在于，改性白炭黑为30g，水为190g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，30g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，190g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

实施例13

本实施例与实施例1的区别仅在于，改性白炭黑为80g，水为140g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，80g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，140g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

实施例14

本实施例与实施例1的区别仅在于，改性白炭黑为100g，水为120g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，100g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，120g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入改性白炭黑，水为220g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，10g聚醚改性聚硅氧烷，220g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于，改性白炭黑为10g，水为210g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，10g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，210g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅在于，改性白炭黑为150g，水为70g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，150g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，70g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例4

本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入改性白炭黑，加入气相白炭黑48.5g，羟基纤维素1.5g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：400g水性聚氨酯树脂，200g水性醛酮树脂，200g颜料，48.5g气相白炭黑，1.5g羟基纤维素，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例5

本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入水性醛酮树脂，且水性聚氨酯树脂为600g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：600g水性聚氨酯树脂，200g颜料，50g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

对比例6

本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入水性聚氨酯树脂，且水性醛酮树脂为600g。即一种环保高附着力凹版油墨包括以下质量的各组分：600g水性醛酮树脂，200g颜料，50g改性白炭黑，10g聚醚改性聚硅氧烷，170g水，10g分散剂，10g流平剂，10g偶联剂。

性能检测试验

根据GB/T 13217.7-2009《液体油墨附着牢度检验方法》，分别检测实施例1-14和对比例1-6中的附着牢度，检测结果汇总至表1。

表1

结合实施例1-6和对比例1并结合表1可以看出，在凹版油墨中添加改性白炭黑能够有效提高凹版油墨的附着牢度，即能够提高水性凹版油墨附着力。这可能是因为改性白炭黑能够均匀分布在凹版油墨体系中，降低凹版油墨的内应力，改善界面作用力，提高凹版油墨对基材的附着牢度，并能够通过增加凹版油墨的交联程度，提高粘稠度，增强粘着力。

结合实施例1和对比例4并结合表1，可以看出将羟基纤维素负载到气相白炭黑上后，凹版油墨的附着牢度进一步增强。这可能是因为羟基纤维素能够增强气相白炭黑的亲水性能，提高气相白炭黑在水性凹版油墨中分散的均匀性，有利于内应力的降低；同时羟基白炭黑能够在气相白炭黑表面形成亲水性的包裹层，减少气相白炭黑在连接界面处的暴露，进一步提高凹版油墨对基材的附着牢度。

结合实施例1、实施例7-8并结合表1，可以看出，在本申请公开的范围内调节气相白炭黑的粒径，制得的凹版油墨的均具有较佳的附着力；并结合实施例9，当气相白炭黑的粒径过大时，制得的凹版油墨的附着牢度要低于实施例1，这可能是由于粒径增大时，气相白炭黑的比表面积有所降低，负载的羟基纤维素的量降低，羟基纤维素不能更好地对气相白炭黑进行包裹，从而使实施例9的凹版油墨的附着力略低与实施例1的凹版油墨。

结合实施例1、实施例12-14并结合表1，可以看出，在本申请公开的范围内调节改性白炭黑的添加量，制得的凹版油墨的附着力均较佳；并结合对比例1、2，可以看出当改性白炭黑的添加量过少时，对凹版油墨的改善效果不明显；并结合对比例3，可以看出当改性白炭黑添加量过多时，凹版油墨的附着牢度反而有所下降，这可能是由于过多的改性白炭黑降低了凹版油墨的流动性。

结合实施例1和对比例5、6并结合表1，可以看出，当树脂的总量相等时，水性聚氨酯树脂与水性醛酮树脂复配后制得的凹版油墨的附着牢度要优于仅采用水性聚氨酯树脂制得的凹版油墨；并结合实施例10、11，可以看出当水性聚氨酯树脂与水性醛酮树脂的质量比为2:1时，制得的凹版油墨具有更佳的附着力；这可能是由于，水性醛酮树脂含有大量环状结构，与线性的水性聚氨酯树脂复配后，树脂分子之间相互交联，能够为凹版油墨提供丰富的网状结构，提高凹版油墨的附着力；而水性醛酮树脂作为快干型树脂，缩短了凹版油墨的干燥时间，当水性醛酮树脂较多时，凹版油墨的干燥时间较短，产生了较大的内应力，降低了凹版油墨与基材的界面作用力，使凹版油墨的附着力有所下降。

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 (10)

1.一种环保高附着力凹版油墨，其特征在于，包括以下质量份数的各组分：

水性聚氨酯树脂35-50份、

水性醛酮树脂10-25份、

颜料15-25份、

改性白炭黑3-10份、

聚醚改性聚硅氧烷0.1-2份、

水12-20份、

助剂0.1-5份；

所述改性白炭黑为羟基纤维素接枝的气相白炭黑。

2.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述改性白炭黑的制备方法为：

将气相白炭黑浸置在3-5wt%的羟基纤维素水溶液中，调节pH值至3-4，升温至60-90℃，搅拌5-8h，抽滤，洗涤，干燥，得到改性白炭黑；

所述气相白炭黑与所述羟基纤维素水溶液的质量比为1:1-3。

3.根据权利要求2所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述气相白炭黑的粒径为2-10µm。

4.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述羟基纤维素选自羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述水性聚氨酯树脂与水性醛酮树脂的质量比为2:1。

6.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述助剂包括分散剂0.1-2份、偶联剂0.1-3、流平剂0.1-1份。

7.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述分散剂为不饱和多元酸聚合物、基于长链聚酯的酰胺与亚酰胺中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。

9.根据权利要求1所述的环保高附着力凹版油墨，其特征在于：所述流平剂为丙烯酸类流平剂。

10.一种如权利要求1-9任一所述的环保高附着力凹版油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:

按配比，将水性聚氨酯树脂、水性醛酮树脂、颜料、助剂、水混合，搅拌均匀，再将改性白炭黑加入其中，混匀，得到环保高附着力凹版油墨。