本发明涉及油墨乳液
技术领域：
，具体涉及一种塑料薄膜油墨专用水性乳液及其制备方法。
背景技术：
：水性油墨由于不含挥发性有机化合物，大大减少了有机挥发物（VOC）的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境和总体环境质量，有利于职工健康。此外，它不仅可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，还可以减少印刷表面残留的毒性，方便清洗印刷设备。因此，水性油墨是为解决溶剂型油墨造成的挥发性有机化合物排放等问题应运而生的，具有突出的环保优势，被业界认为是极具市场潜力的环保油墨之一。在欧美等发达国家和地区，水性油墨已经得到稳步发展，更有国家还专门针对薄膜印刷成功研制出了水性油墨。近年来，我国软包装行业也对薄膜水性柔版凹印油墨投入了更多的关注，研发新品不断涌现，相关标准陆续出台，部分软包装企业也开始尝试应用。然而，薄膜水性柔版凹印油墨虽备受关注，却也争议颇多，挥发性有机化合物排放、印刷适性和附着力问题仍未得到较好的解决。由于水的表面张力较大，导致水性油墨难以在塑料薄膜上润湿铺展，降低了水性油墨附着力，而水性油墨乳液在制备油墨过程中起粘结剂的作用，水性乳液与塑料薄膜的附着力是水性油墨是否可用的关键。技术实现要素：为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，该水性乳液属于自交联型，对挥发性有机化合物具有突出的环保优势，对非吸收底材PE、BOPP、PET有极好的附着力，对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，主要用于水性油墨及光油，可用于聚酯、聚乙烯和PVC基材的水性油墨。本发明的另一目的在于提供一种塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，该制备方法操作简便，通过严格控制各原料的添加时间、反应时间和反应温度，能保持制备乳液过程前后期的反应速率均衡，并能提高反应的转化率和稳定性，使制得的水性乳液对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，对非吸收底材PE、BOPP、PET有极好的附着力。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂300-400份去离子水200-250份B相：反应型乳化剂1-10份去离子水5-15份C相：引发剂0.5-1.5份去离子水15-25份D相：交联剂6-17份水10-20份E相：交联剂3-10份水25-35份M相：混合反应剂310-370份。本发明采用的固体树脂光泽高，分散性好，透明度好，干燥速度快，具有优异的耐水耐磨擦性和抗粘连性；采用的反应型乳化剂与传统的乳化剂相比，具有优异的成膜性和耐水性，并能提高乳液体系的粘附力、流平性、水解稳定性和机械稳定性；采用引发剂能促进制备水性乳液的反应进程，提高反应的稳定性，并通过控制引发剂的重量份，能控制反应的进度，并提高反应的转化率，当引发剂用量过低，反应的转化率低，当引发剂的用量增加，反应初期的转化率增大，但当转化率增大到一定程度，随着引发剂用量继续增加，反应转化率的变化不大，而当引发剂的用量过大，会因为过量的引发剂和乳化剂起电解质作用而导致乳液体系稳定性降低；采用的交联剂无毒害、无刺激性、不污染环境，并能提高乳液体系的粘合强度和表面附着力；通过采用上述原料制备水性乳液，并严格控制各原料的重量份，能使制得的水性乳液对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。优选的，所述C相中，引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种。本发明采用的过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠属于受热分解产生自由基的引发剂，溶解度高，半衰期短，引发效果好，通过采用上述的引发剂并严格控制其重量份，能提高反应进程的转化率和稳定性，并提高乳液的产量和质量。更为优选的，所述C相中，引发剂由过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠以重量比为1：1.4-2.2：0.8-1.2组成的混合物。优选的，所述D相和E相中，交联剂是由己二酸二酰肼和双丙酮丙烯酰胺组成的混合物或乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺组成的混合物或己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺组成的混合物。本发明通过采用己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺作为交联剂，能提高乳液的粘合强度和表面附着力。更为优选的，所述D相和E相中，交联剂由己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比为2.4-3.2：0.8-1.6：1.4-2.2:1组成的混合物。优选的，所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯50-55份甲基丙烯酸异丁酯105-115份甲基丙烯酸丁酯55-60份甲基丙烯酸羟乙酯6-7份甲基丙烯酸甘油酯3-7份丙烯酰胺25-35份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸钠3-8份新葵酸乙烯酯65-75份。优选的，所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯40-45份异辛酯105-115份丙烯酸丁酯35-50份有机硅偶联剂6-7份丙烯酰胺3-7份甲基丙烯酸异冷片酯60-75份阴离子乳化剂3-8份非离子乳化剂5-10份甲基丙烯酸月桂酯60-75份。本发明采用上述成分作为M相的原料，能有效地提高M相的交联性，并能提高制得的水性乳液的附着力和耐物理性。本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至75-85℃，保温10-20min，然后将3-7%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在80-83℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83-87℃，保温50-70min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至80-83℃，然后加入D相，保温50-70min，再降温至70-73℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。本发明通过采用上述制备水性乳液的步骤，操作简便，绿色环保，并严格控制各原料的反应温度和反应时间，能保持反应前后期的反应速率均衡，提高反应的稳定性；另外，通过将M相进行分批加入，并将C相和剩余的M相同时加入，能减少反应过程的变化，提高反应的转化率和稳定性。另一优选的，本发明的制备方法中，D相也可以与C相和剩余的M相一起在步骤（2）加入，具体步骤为：（2）在80-83℃条件下，将C相、D相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83-87℃，保温50-70min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至70-73℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。本发明采用的加料方式还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。优选的，所述步骤（1）中，M相的添加时间为8-12min，B相的添加时间为13-17min。优选的，所述步骤（2）中，C相的添加时间为4-4.3h，剩余的M相的添加时间为3.8-4.2h。优选的，所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。优选的，所述步骤（3）中，D相的添加时间为13-17min，E相的添加时间为13-17min。本发明通过严格控制M相分批加入的添加时间以及C相、D相的添加时间，能保持反应前后期的反应速率均衡，使反应充分、完全，减少反应过程的变化，并能提高反应的稳定性以及乳液体系的各项综合性能；另外，通过在M相添加完毕后用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液一同加入至反应装置中，能将M相更充分、完全地加入至反应当中，提高反应进程的产率和转化率。本发明的有益效果在于：本发明的水性乳液属于自交联型，对挥发性有机化合物具有突出的环保优势，对非吸收底材PE、BOPP、PET有极好的附着力，对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，主要用于水性油墨及光油，可用于聚酯、聚乙烯和PVC基材的水性油墨，解决了水性油墨在塑料薄膜上附着力低的问题。本发明的制备方法操作简便，通过严格控制各原料的添加时间和反应温度，使制得的水性乳液对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性，对非吸收底材PE、BOPP、PET有极好的附着力。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。实施例1一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂300份去离子水200份B相：反应型乳化剂1份去离子水5份C相：引发剂0.5份去离子水15份D相：交联剂6份水10份E相：交联剂3份水25份M相：混合反应剂310份。所述C相中，引发剂为过硫酸钾。所述D相和E相中，交联剂是由乙二胺和乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯以重量比1：1.8组成的混合物。所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯50份甲基丙烯酸异丁酯105份甲基丙烯酸丁酯55份甲基丙烯酸羟乙酯6份甲基丙烯酸甘油酯3份丙烯酰胺25份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸钠3份新葵酸乙烯酯65份。一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至75℃，保温10min，然后将3%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在80℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至83℃，保温50min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至80℃，然后加入D相，保温50min，再降温至70℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。所述步骤（1）中，M相的添加时间为8min，B相的添加时间为13min。所述步骤（2）中，C相的添加时间为4h，剩余的M相的添加时间为3.8h。所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。所述步骤（3）中，D相的添加时间为13min，E相的添加时间为13min。实施例2本实施例与上述实施例1的区别在于：一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂325份去离子水210份B相：反应型乳化剂3份去离子水8份C相：引发剂0.8份去离子水18份D相：交联剂9份水13份E相：交联剂5份水28份M相：混合反应剂350份。所述D相和E相中，交联剂是由乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比1.4：1组成的混合物。所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯41份异辛酯108份丙烯酸丁酯46份有机硅偶联剂6.3份丙烯酰胺4份甲基丙烯酸异冷片酯68份阴离子乳化剂4份非离子乳化剂6份甲基丙烯酸月桂酯68份。一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至78℃，保温13min，然后将4%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在81℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至84℃，保温55min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至81℃，然后加入D相，保温55min，再降温至71℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。所述步骤（1）中，M相的添加时间为9min，B相的添加时间为14min。所述步骤（2）中，C相的添加时间为4.1h，剩余的M相的添加时间为3.9h。所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。所述步骤（3）中，D相的添加时间为14min，E相的添加时间为14min。实施例3本实施例与上述实施例1的区别在于：一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂350份去离子水220份B相：反应型乳化剂5份去离子水10份C相：引发剂1份去离子水20份D相：交联剂11份水15份E相：交联剂7份水30份M相：混合反应剂330份。所述C相中，引发剂为过硫酸铵。所述D相和E相中，交联剂是由己二酸二酰肼、双丙酮丙烯酰胺、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比为2.8:1.2:1.8:1组成的混合物。所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯53份甲基丙烯酸异丁酯110份甲基丙烯酸丁酯57份甲基丙烯酸羟乙酯6.6份甲基丙烯酸甘油酯5份丙烯酰胺30份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸钠5份新葵酸乙烯酯70份。一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至80℃，保温15min，然后将5%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在82℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至85℃，保温60min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至82℃，然后加入D相，保温60min，再降温至72℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。所述步骤（1）中，M相的添加时间为10min，B相的添加时间为15min。所述步骤（2）中，C相的添加时间为4.15h，剩余的M相的添加时间为4.0h。所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。所述步骤（3）中，D相的添加时间为15min，E相的添加时间为15min。实施例4本实施例与上述实施例1的区别在于：一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂375份去离子水230份B相：反应型乳化剂7份去离子水12份C相：引发剂1.2份去离子水22份D相：交联剂14份水17份E相：交联剂9份水32份M相：混合反应剂370份。所述D相和E相中，交联剂是由己二酸二酰肼和双丙酮丙烯酰胺以重量比为1:2组成的混合物。所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：苯乙烯44份异辛酯112份丙烯酸丁酯45份有机硅偶联剂6.8份丙烯酰胺6份甲基丙烯酸异冷片酯72份阴离子乳化剂6份非离子乳化剂8份甲基丙烯酸月桂酯72份。一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至82℃，保温17min，然后将6%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在83℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至86℃，保温65min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至83℃，然后加入D相，保温65min，再降温至73℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。所述步骤（1）中，M相的添加时间为11min，B相的添加时间为16min。所述步骤（2）中，C相的添加时间为4.2h，剩余的M相的添加时间为4.1h。所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。所述步骤（3）中，D相的添加时间为16min，E相的添加时间为16min。实施例5本实施例与上述实施例1的区别在于：一种塑料薄膜油墨专用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固体树脂400份去离子水250份B相：反应型乳化剂10份去离子水15份C相：引发剂1.5份去离子水25份D相：交联剂17份水20份E相：交联剂10份水35份M相：混合反应剂360份。所述C相中，引发剂为过硫酸钠。所述D相和E相中，交联剂是由双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼以重量比为2：3组成的混合物。所述M相中，混合反应剂包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯55份甲基丙烯酸异丁酯115份甲基丙烯酸丁酯60份甲基丙烯酸羟乙酯7份甲基丙烯酸甘油酯7份丙烯酰胺35份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸钠8份新葵酸乙烯酯75份。一种上述的塑料薄膜油墨专用水性乳液的制备方法，包括如下步骤：（1）将A相加入至反应装置中，升温至85℃，保温20min，然后将7%的M相加入至反应装置中，再将B相加入至反应装置中；（2）在83℃条件下，将C相和步骤（1）添加后剩余的M相同时加入至反应装置中，然后升温至87℃，保温70min，得到反应液；（3）将步骤（2）得到的反应液降温至83℃，然后加入D相，保温70min，再降温至73℃，加入E相，反应后降温，得到塑料薄膜油墨专用水性乳液。所述步骤（1）中，M相的添加时间为12min，B相的添加时间为17min。所述步骤（2）中，C相的添加时间为4.3h，剩余的M相的添加时间为4.2h。所述步骤（2）中，添加M相结束后，用水冲洗M相的装载容器，并将冲洗液加入反应装置中。所述步骤（3）中，D相的添加时间为17min，E相的添加时间为17min。根据上述实施例1-5制得的塑料薄膜油墨专用水性乳液的特性如下表所示：固含量45±1%布氏粘度<400cpspH值7.5-8.5外观半透明乳白色液体最低成膜温度7℃玻璃化温度-8℃由上述数据可知，本发明制得的塑料薄膜油墨专用水性乳液的固含量为44%-46%、布氏粘度<400cps，pH值为7.5-8.5，最低成膜温度为7℃，玻璃化温度为-8℃，乳液呈半透明乳白色液体，各项性能优异，对非吸收底材PE、BOPP、PET有极好的附着力，对薄膜有优异的附着力、抗化学性和耐物理性。上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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