专利名称：一种水性油墨以及其所用弹性乳液和制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水性油墨用弹性乳液及其制备方法，并涉及一种用该弹性乳液的水性油墨。
背景技术：
弹性乳液由于具有优异的回弹性、柔韧性、粘接性、耐候性等性能，被广泛应用于弹性乳胶漆、弹性腻子和弹性涂料等，尤其在建筑领域的应用更为常见。但应用于水性油墨中很少见。流变性是水性油墨最重要的基本性能之一。流变性对水性油墨中颜料的沉淀聚并，印刷转移性以及流平成膜性有重大的决定作用，而作为水性油墨用的乳液直接影响着水性油墨的流变性。发明专利公开号CN101638452A《高固含纯丙弹性乳液》，CN1557850A 《有机硅改性丙烯酸弹性乳液的制备方法》，CN101358049A《用于固化建筑腻子的弹性乳液及其制备方法》等制备的弹性乳液黏度低，流变性不佳，很难适用于水性油墨。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适合用于水性油墨的弹性乳液和制备方法，并提供一种用该弹性乳液的水性油墨，令用该弹性乳液作为连接料配制成的水性油墨具有优良的流变性，印刷适应性，成膜后弹性好，耐折性能优异。为了实现上述目的，本发明的解决方案是
一种水性油墨用弹性乳液，由下列原料按重量份数配制而成
苯乙烯5 8份；
丙烯酸乙酯3 5份；
丙烯酸丁酯32 35份；
衣康酸单丁酯1 2份；
N-羟甲基丙烯酰胺1 2份；丙烯酸酯树脂液5 10份；
碳酸氢钠0. 05 0. 1份；
复合乳化剂2 3份；
复合引发剂0. 35 0.5份；
去离子水35 45份。所述的丙烯酸酯树脂液的酸值为120 160，分子量为5 10万，Tg=70 80°C， pH=9. 5 10. 0，固含量为28 30%。丙烯酸酯树脂液比例增加，弹性乳液的稳定性、流平性等性能也随之提高。但是如果丙烯酸酯树脂液比例过高时，弹性乳液的防水性会下降。综合考虑，丙烯酸酯的最佳比例为占弹性乳液质量分数的5 10份。所述的复合乳化剂是由可聚合阴离子乳化剂烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚(含40个EO环氧乙烷)三种组
4成，且有效成分重量比为1:3:2。所述的复合引发剂是由过硫酸铵、雕白粉(甲醛次硫酸氢钠)和叔丁基过氧化氢三种组成，且重量比为7:2:1。一种水性油墨用弹性乳液的制备方法，包括如下步骤 第一步预制组分
A、釜底部分将阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠原料重量的10 20%和含40个 EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚原料重量的5 10%、所有的碳酸氢钠以及20份去离子水混合，组成釜底部分；
B、过硫酸铵水溶液将所有的过硫酸铵和10份去离子水混合，获得过硫酸铵水溶液；
C、预乳化液将所有单体、可聚合阴离子乳化剂烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、剩余的阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和含40个EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚以及13份去离子水混合，搅拌乳化，获得预乳化液；
D、雕白粉水溶液将所有的雕白粉与1份去离子水混合，获得雕白粉水溶液； 第二步聚合
将釜底部分及预乳化液重量的5% 10%加热至80 85°C，加入过硫酸铵水溶液重量的10 20%，反应30分钟；保持釜内温度80 85°C，同时滴加剩余的硫酸铵水溶液和预乳化液，滴加时间为4 4. 5小时；滴加完毕后，于85°C保温1小时，接着降温至70 75°C， 加入叔丁基过氧化氢，10分钟后，于65 70°C用30分钟滴完雕白粉水溶液，然后保温15 分钟；最后，缓慢加入丙烯酸酯树脂液，分散10分钟后，过滤，出料，获得水性油墨用弹性乳液。含有上述弹性乳液的水性油墨，由以下原料按重量百分比配制而成 水性油墨基墨40% 50%;
弹性乳液30% 45% ；
费托蜡乳液3% 5% ；
消光粉0% 6% ；
有机硅消泡剂0. 3% 0. 5% ；
润湿剂0. 5% 1%。
去离子水5% 10%。所述的水性油墨基墨为水溶性丙烯酸树脂。所述的费托蜡乳液是一种混合物，蜡粉含量为45% 50%。所述的消光粉为气相二氧化硅消光粉。所述的润湿剂是一种动态润湿剂，其结构是非离子型，具有优秀的亲水、润湿、低泡等性能，如美国气体公司的104E表面活性剂。采用上述方案后，本发明与现有技术相比，有益的是
(1)在常规丙烯酸乳液生产过程中加入丙烯酸酯树脂液，从根本上改变乳液液体的流变性能，使其接近牛顿型流体，并提高乳液的稳定性和印刷适应性等关键性能；
(2)在弹性乳液中引入衣康酸单丁酯，其长酯链有一定增塑(增韧，并提高附着力)作用，一来可以提高乳液对颜料的润湿性和分散性，还可以提高成膜后的柔韧性。
具体实施例方式实施例一
在带有搅拌器的三口烧瓶中，加入70份固含量为42%、酸值为150、分子量为5 10万、 Tg=78°C的碱溶性丙烯酸乳液，再加入16. 8份去离子水和8份异丙醇，然后一边搅拌一边加入5. 2份的一乙醇胺，得到固含量为29. 4%的透明丙烯酸酯树脂液，测得黏度为150 200 秒(国产涂4#杯，测试温度为40°C )，PH值为9. 6。
实施例二
1、在一个带有搅拌的圆底烧瓶中(搅拌开启，300-500转/分钟)，加入130克去离子水、5克可聚合乳化剂Emulsogen APS 100 (100%，Clariant注100%为此乳化剂的有效含量，德国科莱恩产品，即可聚合阴离子乳化剂烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵)、12克Emulsogen EPA073 ( %，Clariant，即阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠)、9克Emulsogen LCN 407 (70%, Clariant,即含40个EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚)，搅拌5分钟，然后在不断搅拌过程中，加入50克苯乙烯、30克丙烯酸乙酯、350克丙烯酸丁酯、20克N-羟甲基丙烯酰胺(48%)、10克衣康酸单丁酯，制得预乳化液；
2、用100克去离子水溶解3.5克过硫酸铵，制得过硫酸铵水溶液；
3、一个带有浆式搅拌器、热电偶和冷凝器的1升四口圆底烧瓶中，加入200克去离子水、1 克碳酸氢钠、3 克 Emulsogen EPA073 (28%, Clariant)U 克 Emulsogen LCN 407 (70%, Clariant)，搅拌升温至80°C左右加入10%预乳化液和20% (占过硫酸铵水溶液总量)的过硫酸铵水溶液；再升温到85°C，待乳液变蓝时继续反应30分钟，制得种子乳液；
4、在85°C，同时滴加剩余的预乳化液和引发剂溶液，滴加时间为4 4.5小时；
5、在85°C下保温1小时，接着降温至70 75°C，加入0.5克叔丁基过氧化氢，10分钟后，于65 70°C用30分钟滴完1克雕白粉和10水组成的水溶液，然后保温15分钟；
6、最后，缓慢加入65克丙烯酸酯树脂液，分散10分钟后，过滤，出料，获得水性油墨用弹性乳液A。实施例三
在实施列一的预乳化液中，将衣康酸单丁酯的用量改为20克，丙烯酸丁酯的用量改为 340克，其它配方和实施工艺与实施例一相同，制得水性油墨用弹性乳液B。实施例四
在实施列二中，将丙烯酸酯树脂液的用量提高到100克，其它配方和实施工艺与实施例二相同，制得水性油墨用弹性乳液C。应用实施例
用本发明的弹性乳液作为连接料配制成软质哑光墨，可广泛应用于水性涂布墨中，提高涂布纸的耐折性、柔韧性和手感等性能，达到礼品盒等包装要求。以下是采用进口的弹性乳液PRIMAL 2438M (美国罗门哈斯)及本发明的三种弹性乳液配制成四种蓝色软质哑光墨， 其配方如表1所示。
权利要求
1.一种水性油墨用弹性乳液，其特征在于由下列原料按重量份数配制而成 苯乙烯5 8份；丙烯酸乙酯3 5份； 丙烯酸丁酯32 35份； 衣康酸单丁酯1 2份； N-羟甲基丙烯酰胺1 2份； 丙烯酸酯树脂液5 10份； 碳酸氢钠0. 05 0. 1份； 复合乳化剂2 3份； 复合引发剂0. 35 0.5份； 去离子水35 45份。
2.如权利要求1所述的一种水性油墨用弹性乳液，其特征在于所述的丙烯酸酯树脂液的酸值为120 160，分子量为5 10万，Tg=70 80°C，pH=9. 5 10. 0，固含量为28 30%。
3.如权利要求1所述的一种水性油墨用弹性乳液，其特征在于所述的复合乳化剂是由可聚合阴离子乳化剂烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和含40个EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚三种组成，且有效成分重量比为1 :3 :2。
4.如权利要求1所述的一种水性油墨用弹性乳液，其特征在于所述的复合引发剂是由过硫酸铵、雕白粉和叔丁基过氧化氢三种组成，且重量比为7 2 :1。
5.如权利要求1所述一种水性油墨用弹性乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤第一步预制组分A、釜底部分将阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠原料重量的10 20%和含40个 EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚原料重量的5 10%、所有的碳酸氢钠以及20份去离子水混合，组成釜底部分；B、过硫酸铵水溶液将所有的过硫酸铵和10份去离子水混合，获得过硫酸铵水溶液；C、预乳化液将所有单体、可聚合阴离子乳化剂烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、剩余的阴离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚硫酸钠和含40个EO的非离子乳化剂烷基聚氧乙烯醚以及13份去离子水混合，搅拌乳化，获得预乳化液；D、雕白粉水溶液将所有的雕白粉与1份去离子水混合，获得雕白粉水溶液； 第二步聚合将釜底部分及预乳化液重量的5% 10%加热至80 85°C，加入过硫酸铵水溶液重量的10 20%，反应30分钟；保持釜内温度80 85°C，同时滴加剩余的硫酸铵水溶液和预乳化液，滴加时间为4 4. 5小时；滴加完毕后，于85°C保温1小时，接着降温至70 75°C， 加入叔丁基过氧化氢，10分钟后，于65 70°C用30分钟滴完雕白粉水溶液，然后保温15 分钟；最后，缓慢加入丙烯酸酯树脂液，分散10分钟后，过滤，出料，获得水性油墨用弹性乳液。
6.如权利要求1所述一种水性油墨用弹性乳液在水性油墨中的应用，其特征在于该水性油墨由以下原料按重量百分比配制而成水性油墨基墨40% 50%;弹性乳液30% 45% ；费托蜡乳液3% 5% ；消光粉0% 6% ；有机硅消泡剂0. 3% 0. 5% ；润湿剂0. 5% 1%去离子水5% 10%。
7.如权利要求6所述一种水性油墨用弹性乳液在水性油墨中的应用，其特征在于 所述的水性油墨基墨为水溶性丙烯酸树脂；所述的费托蜡乳液是一种混合物，蜡粉含量为 45% 50% ；所述的消光粉为气相二氧化硅消光粉；所述的润湿剂是一种动态润湿剂。
全文摘要
本发明公开一种水性油墨用弹性乳液，由下列原料按重量份数配制而成苯乙烯5～8份；丙烯酸乙酯3～5份；丙烯酸丁酯32～35份；衣康酸单丁酯1～2份；N-羟甲基丙烯酰胺1～2份；丙烯酸酯树脂液5～10份；碳酸氢钠0.05～0.1份；复合乳化剂2～3份；复合引发剂0.35～0.5份；去离子水35～45份。本发明还公开该水性油墨用弹性乳液的制备方法和用该弹性乳液的水性油墨。使用该弹性乳液作为连接料配制成的水性油墨具有优良的流变性，印刷适应性，成膜后弹性好，耐折性能优异。
文档编号C08F220/18GK102382509SQ20111026475
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者刘润林, 朱力勇, 赵英华, 连坤鹏 申请人:东莞市英科水墨有限公司