[發(fā)明專利]一種水性油墨用乳液連接劑的制備方法

無效

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• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101230220A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建平;金勇;邵雙喜;苗青
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波工程學(xué)院
• 主分類號: C09D11/10
• 分類號: C09D11/10;C08F220/10;C08F2/24;C08F4/44
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水性油墨用乳液連接劑的制備方法，特別是涉及水性油墨用核殼型聚氨酯-丙烯酸酯乳液連接劑的制備方法。

本發(fā)明以可聚合的聚氨酯表面活性劑為乳化劑，以可聚合不飽和酸、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯為主要單體，合成一類核殼型聚氨酯-丙烯酸酯乳液。所合成的核殼型聚氨酯-丙烯酸酯乳液連接劑兼具聚氨酯、聚丙烯酸酯的優(yōu)點，可以用于制備高光澤度、高耐磨性和高抗水性的水性油墨。

背景技術(shù)

油墨是印刷行業(yè)最基本的原料，它主要是由樹脂連接劑、顏料和有機溶劑(如苯類、烴類、酯類)組成。這些有機溶劑不僅給印刷行業(yè)工人的身體帶來危害，而且極大地污染環(huán)境。近年來，隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，涂料、油墨類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地發(fā)生了很大變化。發(fā)達國家順應(yīng)“綠色、環(huán)保”的發(fā)展潮流，采用水代替有機溶劑，已經(jīng)開發(fā)出諸多品種的水性油墨，用于紙張、塑料薄膜、包裝袋及其它一些特種印刷品的印刷。

水性油墨由于不含揮發(fā)性有機溶劑，從而減輕了對大氣的污染，改善了印刷操作人員的工作環(huán)境，有利于職工健康，完全消除溶劑型油墨中某些有毒有害物質(zhì)對人體的危害和對被包裝商品的污染。此外它不僅可以降低由于靜電和易燃溶劑引起的失火危險和隱患，減少印刷表面殘留的毒性，且印刷設(shè)備清洗方便，所以水性油墨被稱作是一種新型的綠色印刷材料。

水性油墨由樹脂連接劑、顏料、助劑等組成，是將樹脂連接劑與顏料、助劑、填充料等混合后，經(jīng)砂磨而成的印刷油墨。水性油墨的連接劑可以是單一或復(fù)合樹脂，具有寬廣的樹脂組分替代的容限。最初水性油墨主要使用糊精、蟲膠、酪素、木質(zhì)酸鈉等物質(zhì)為連接劑。所制備的水性油墨主要用于一些低檔的產(chǎn)品印刷。但印刷適性，尤其是光澤、耐水性等方面存在不足，印刷效果不理想。到了20世紀(jì)80年代，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，馬來酸酐改性松香樹脂為主要連接劑原料，配以酪素、蟲膠等材料制成的水性油墨，具有一定的效果，一度成為主流。但這些產(chǎn)品依然存在如光澤差、顏料潤濕不佳、附著力差、易起泡、成膜性差及熱穩(wěn)定性不好等弊病，人們通常把此階段的水性油墨稱之為第一代產(chǎn)品。

各國油墨研發(fā)人員針對實際使用中存在的問題，繼續(xù)進行深入的研究，合成出溶液型苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂為連接劑的第二代水性油墨，該類產(chǎn)品彌補了第一代水性油墨存放穩(wěn)定性差的弊病。但是在光澤度和印刷適應(yīng)性方面與溶劑型油墨相比仍有較大的差距。為此，油墨研發(fā)人員在第二代水性油墨的基礎(chǔ)上，引進丙烯酸酯類單體與苯乙烯共聚，研制出聚合物樹脂乳液。該系列樹脂乳液進一步改善了油墨的光澤和干燥性，促進了水性油墨的發(fā)展，使水性油墨與溶劑型油墨的競爭不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，從而水性油墨進入了一個新的發(fā)展時期。

目前水性油墨的連結(jié)劑主要是使用丙烯酸樹脂乳液，它是丙烯酸、甲基丙烯酸或其它單體(如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等)通過乳液聚合而成的共聚樹脂乳液，具有一定的聚合度和酸值。丙烯酸樹脂乳液在水性油墨中的應(yīng)用對提高油墨的光澤度、抗水性、干燥性等有明顯的影響，是決定水性油墨最終性能的重要因素。

由于丙烯酸樹脂乳液是通過乳液聚合獲得的，在合成過程中需要借助乳化劑的幫助，形成穩(wěn)定的乳液。而乳化劑實際上是一種表面活性劑，其作用是降低單體和水的表面張力。正因為丙烯酸樹脂乳液含有表面活性劑，使它加到水性油墨中后，一方面起到樹脂連結(jié)劑的作用，另一方面還起到了表面活性劑的作用。當(dāng)樹脂乳液加入后，它能比普通的連結(jié)劑更快地浸潤顏料并滲入到顏料顆粒聚集體的孔隙中，而這一環(huán)節(jié)是顏料分散的主要環(huán)節(jié)。

樹脂乳液的加入，能起到降低體系表面張力的作用，而當(dāng)表面張力降低后，油墨就會對基材表面具有更好的潤濕、附著、浸透作用，流平性將會提高，膜的表面更平滑，從而使油墨的光澤度得到提高。同時，顏料分散穩(wěn)定好實際上就是油墨體系的穩(wěn)定性得到提高，而伴隨著分散穩(wěn)定性的提高，其抗水性能和耐摩擦性也隨之提高了。

在丙烯酸樹脂乳液中，丙烯酸樹脂以極細(xì)的乳膠粒子的形式分散在水中，其穩(wěn)定性是由乳膠粒子外層的乳化劑(表面活性劑)決定的。因此，當(dāng)水揮發(fā)后或被作用物吸收后，乳液樹脂的微粒因本身的引力(范德保引力)結(jié)成大的粒子，粘合在作用物表面，粒子和粒子之間，有很大的空隙，所以干燥后的膜，并非如溶劑性油墨所成的膜那樣緊密、一致，其機械性能和化學(xué)性能表現(xiàn)較差，光的反射率小、折射率大，光澤度不好。要使水性油墨能和溶劑性墨一樣具有良好的機械性能、抗水性和高光澤，那就要改善水性油墨的成膜情況。換而言之，即水性油墨干燥后，墨中的乳液粒子，應(yīng)盡可能緊密地互相結(jié)合，以形成一致的，無空隙的膜，這樣才能賦予油墨更好的光澤度和機械性能。