一种基于丙烯酸树脂的水性油墨及其制备工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及水性油墨技术领域，具体涉及一种基于丙烯酸树脂的水性油墨及其制备工艺。


背景技术：

[0002]
油墨是用于印刷的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。油墨中包括主要成分和辅助成分，它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。
[0003]
在如今的印刷行业中，多使用溶剂型油墨，苯、甲苯、二甲苯之类的有机溶剂使用量较大，印刷过后溶剂挥发进入大气，对空气造成严重污染；另外，有机溶剂本身是易燃液体，挥发后与空气形成混合气体，达到爆炸极限浓度后遇明火会发生爆炸，生产作业环境的火灾爆炸危险性很高；其次，有机溶剂的毒性对于生产人员的健康极为不利。因此市场对于非有机溶剂油墨的需求在不断的增长，水性油墨的开发和应用顺应了这一发展要求。
[0004]
水性油墨简称水墨，由颜料、水溶性树脂、溶剂及相关添加剂经复合研磨，分散加工而成。因其以水和醇取代了原有的苯类等有机溶剂，极大地减少了有机挥发物(voc)的排放，安全环保，是世界公认的环保型印刷材料，特别适用于食品、饮料、药品等产品的包装印刷。
[0005]
目前国内水性油墨仍存在许多缺点，如抗水性差，光泽度不够等，这些缺点直接制约着水性油墨的应用和发展。
[0006]
申请号为201810780419.1的国内专利公开了一种改性水性油墨，其原料包括：改性丙烯酸树脂乳液、颜填料、润湿分散剂、增稠剂、消泡剂、去离子水、乙醇：其中，所述改性丙烯酸树脂乳液的原料按重量份包括：有机蒙脱土、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、端羟丙基硅油、二丁基锡二月桂酸酯、去离子水。该水性油墨具有优异的化学性能、机械性能和表面性能，干燥速度快、抗水抗酸碱性好、光泽度高、耐热性好。但是为达到市场对于水性油墨的要求，其综合性能还可进一步提高。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种基于丙烯酸树脂的水性油墨及其制备工艺，制备得到的水性油墨成膜性好，光泽度高，着色力好，附着力强，综合性能优异。
[0008]
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0009]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂58-70份、壳聚糖改性滑石粉14-16份、颜料10-16份、增稠剂1-3份、中和剂4-6份、流平剂0.2-0.5份、消泡剂0.2-0.5份、去离子水25-30份。
[0010]
优选地，所述纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：
[0011]
(1)将水性丙烯酸树脂溶于水中，形成质量百分数为10-15％的水性丙烯酸树脂溶
液，然后边搅拌加热至50-60℃；
[0012]
(2)将纳米sio2以及纳米tic加入到步骤(1)得到的水性丙烯酸树脂溶液中，纳米sio2以及纳米tic加在溶液中的质量百分含量分别为0.8-1.5％以及0.3-0.5％，然后继续在50-60℃下搅拌30-50min；
[0013]
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入其质量15-20％的乙醇和其质量0.2-0.3％的硅烷偶联剂kh550，继续在50-60℃下搅拌30-50min；
[0014]
(4)将步骤(3)得到的混合物在50-60℃下真空干燥，使混合物中固含量为45-50％，得到所述纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂。
[0015]
优选地，所述纳米sio2的粒径为30-100nm，纳米tic的粒径为10-50nm。
[0016]
优选地，所述壳聚糖改性滑石粉的制备方法包括以下步骤：
[0017]
(1)将滑石粉先置于马弗炉中，升温至500-550℃，煅烧1.5-2h，然后冷却至室温，采用浓度为1-1.5mol/l的硫酸回流活化2-3h，过滤，干燥得活化滑石粉；
[0018]
(2)将水溶性壳聚糖粉末溶于质量浓度为3-3.5％的醋酸溶液中，形成饱和壳聚糖溶液，然后将活化滑石粉加入到饱和壳聚糖溶液中，在50-60℃下搅拌60-90min，得混合物；
[0019]
(3)向混合物中滴加0.2mol/l的naoh溶液，直至ph值为7-7.5，然后过滤，依次采用水、乙醇进行洗涤，然后真空干燥，得到壳聚糖改性滑石粉。
[0020]
优选地，步骤(2)中，水溶性壳聚糖粉末与活化滑石粉的质量比为0.2-0.3：1。
[0021]
优选地，所述增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0022]
优选地，所述中和剂为氨水或三乙醇胺。
[0023]
优选地，所述流平剂为byk-310或byk-354；所述消泡剂为byk060n。
[0024]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺，包括以下步骤：按配比称取各原料，将纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂加入至去离子水中，搅拌10-15min后，加入壳聚糖改性滑石粉，继续搅拌20-30min，加入剩余原料，搅拌10-15min后，使用研磨机进行研磨，然后过滤即得到水性油墨。
[0025]
本发明的有益效果是：
[0026]
1、本发明中的加入的纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂，采用sio2/tic对丙烯酸树脂改性后，可使水性油墨的着色力和光泽度显著加强，同时该改性丙烯酸树脂分散性好，并使水性油墨在使用时更加稳定。
[0027]
2、本发明中加入的壳聚糖改性滑石粉可有效加强水性油墨的附着牢度，并使水性油墨的稳定性增强。且壳聚糖改性滑石粉与纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂配合后，可使水性油墨的抗水抗酸碱性得到显著提升。
[0028]
3、本发明制备方法简单，制备得到的水性油墨成膜性好，光泽度高，着色力好，附着力强，综合性能优异，使用效果好。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
实施例1：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备
[0031]
一种纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0032]
(1)将水性丙烯酸树脂溶于水中，形成质量百分数为13％的水性丙烯酸树脂溶液，然后边搅拌加热至55℃；
[0033]
(2)将纳米sio2以及纳米tic加入到步骤(1)得到的水性丙烯酸树脂溶液中，然后继续在55℃下搅拌40min；
[0034]
sio2以及纳米tic加在溶液中的质量百分含量分别为1.3％以及0.5％，纳米sio2的粒径为30-100nm，纳米tic的粒径为10-50nm；
[0035]
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入其质量20％的乙醇和其质量0.3％的硅烷偶联剂kh550，继续在55℃下搅拌50min；
[0036]
(4)将步骤(3)得到的混合物在60℃下真空干燥，使混合物中固含量为46％，得到所述纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂。
[0037]
实施例2：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备
[0038]
一种纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
(1)将水性丙烯酸树脂溶于水中，形成质量百分数为10％的水性丙烯酸树脂溶液，然后边搅拌加热至60℃；
[0040]
(2)将纳米sio2以及纳米tic加入到步骤(1)得到的水性丙烯酸树脂溶液中，然后继续在60℃下搅拌30min；
[0041]
sio2以及纳米tic加在溶液中的质量百分含量分别为1.5％以及0.4％，纳米sio2的粒径为30-100nm，纳米tic的粒径为10-50nm；
[0042]
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入其质量15％的乙醇和其质量0.3％的硅烷偶联剂kh550，继续在60℃下搅拌50min；
[0043]
(4)将步骤(3)得到的混合物在50℃下真空干燥，使混合物中固含量为50％，得到所述纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂。
[0044]
实施例3：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备
[0045]
一种纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
(1)将水性丙烯酸树脂溶于水中，形成质量百分数为15％的水性丙烯酸树脂溶液，然后边搅拌加热至50℃；
[0047]
(2)将纳米sio2以及纳米tic加入到步骤(1)得到的水性丙烯酸树脂溶液中，然后继续在50℃下搅拌50min；
[0048]
sio2以及纳米tic加在溶液中的质量百分含量分别为0.8％以及0.3％，纳米sio2的粒径为30-100nm，纳米tic的粒径为10-50nm；
[0049]
(3)向步骤(2)得到的混合物中加入其质量18％的乙醇和其质量0.2％的硅烷偶联剂kh550，继续在50℃下搅拌30min；
[0050]
(4)将步骤(3)得到的混合物在60℃下真空干燥，使混合物中固含量为45％，得到所述纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂。
[0051]
实施例4：壳聚糖改性滑石粉的制备
[0052]
一种壳聚糖改性滑石粉的制备方法，包括以下步骤：
[0053]
(1)将滑石粉先置于马弗炉中，升温至550℃，煅烧2h，然后冷却至室温，采用浓度
为1.5mol/l的硫酸回流活化3h，过滤，干燥得活化滑石粉；
[0054]
(2)将水溶性壳聚糖粉末溶于质量浓度为3％的醋酸溶液中，形成饱和壳聚糖溶液，然后将活化滑石粉加入到饱和壳聚糖溶液中，在60℃下搅拌90min，得混合物；
[0055]
溶性壳聚糖粉末与活化滑石粉的质量比为0.3：1；
[0056]
(3)向混合物中滴加0.2mol/l的naoh溶液，直至ph值为7.5，然后过滤，依次采用水、乙醇进行洗涤，然后真空干燥，得到壳聚糖改性滑石粉。
[0057]
实施例5：壳聚糖改性滑石粉的制备
[0058]
一种壳聚糖改性滑石粉的制备方法，包括以下步骤：
[0059]
(1)将滑石粉先置于马弗炉中，升温至500℃，煅烧1.5-2h，然后冷却至室温，采用浓度为1mol/l的硫酸回流活化2h，过滤，干燥得活化滑石粉；
[0060]
(2)将水溶性壳聚糖粉末溶于质量浓度为3.5％的醋酸溶液中，形成饱和壳聚糖溶液，然后将活化滑石粉加入到饱和壳聚糖溶液中，在50℃下搅拌60min，得混合物；
[0061]
溶性壳聚糖粉末与活化滑石粉的质量比为0.2：1；
[0062]
(3)向混合物中滴加0.2mol/l的naoh溶液，直至ph值为7，然后过滤，依次采用水、乙醇进行洗涤，然后真空干燥，得到壳聚糖改性滑石粉。
[0063]
实施例6：
[0064]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树66份、壳聚糖改性滑石粉16份、颜料13份、增稠剂2份、三乙醇胺6份、流平剂byk-310 0.2份、消泡剂byk060n 0.35份、去离子水30份。
[0065]
纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂由实施例1中方法制备得到。壳聚糖改性滑石粉由实施例4中方法制备得到。增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0066]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺，包括以下步骤：按配比称取各原料，将纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂加入至去离子水中，搅拌15min后，加入壳聚糖改性滑石粉，继续搅拌30min，加入剩余原料，搅拌10min后，使用研磨机进行研磨，然后过滤即得到水性油墨。
[0067]
实施例7：
[0068]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂62份、壳聚糖改性滑石粉15份、颜料12份、增稠剂3份、三乙醇胺5份、流平剂byk-310 0.3份、消泡剂byk060n 0.2份、去离子水28份。
[0069]
纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂由实施例2中方法制备得到。壳聚糖改性滑石粉由实施例5中方法制备得到。增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0070]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺，包括以下步骤：按配比称取各原料，将纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂加入至去离子水中，搅拌10min后，加入壳聚糖改性滑石粉，继续搅拌20min，加入剩余原料，搅拌15min后，使用研磨机进行研磨，然后过滤即得到水性油墨。
[0071]
实施例8：
[0072]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂58份、壳聚糖改性滑石粉14份、颜料16份、增稠剂1份、氨水5份、流平剂byk-354 0.3份、消泡剂byk060n 0.5份、去离子水30份。
[0073]
纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂由实施例3中方法制备得到。壳聚糖改性滑石粉由实施例5中方法制备得到。增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0074]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺同实施例6。
[0075]
实施例9：
[0076]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂70份、壳聚糖改性滑石粉15份、颜料10-16份、增稠剂3份、三乙醇胺4份、流平剂byk-310 0.35份、消泡剂byk060n 0.2份、去离子水25份。
[0077]
纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂由实施例1中方法制备得到。壳聚糖改性滑石粉由实施例4中方法制备得到。增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0078]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺同实施例6。
[0079]
实施例10：
[0080]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，包括以下重量份的原料：纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂60份、壳聚糖改性滑石粉16份、颜料10-16份、增稠剂2份、氨水6份、流平剂byk-354 0.2份、消泡剂byk060n 0.3份、去离子水28份。
[0081]
纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂由实施例2中方法制备得到。壳聚糖改性滑石粉由实施例5中方法制备得到。增稠剂为硅藻土、有机膨润土按质量比1：1组成。
[0082]
上述基于丙烯酸树脂的水性油墨的制备工艺同实施例7。
[0083]
对比例1：
[0084]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，与实施例6不同的是，将纳米sio2/tic改性丙烯酸树替换为固含量为46％的水性丙烯酸树脂。其它均与实施例6一致。
[0085]
对比例2：
[0086]
一种基于丙烯酸树脂的水性油墨，与实施例6不同的是，将纳米sio2/tic改性丙烯酸树替换为滑石粉。其它均与实施例6一致。
[0087]
性能测试：
[0088]
将实施例6-10以及对比例1-2中制备而成的水性油墨使用打样设备印刷在承印物表面，然后对水性油墨和印刷试样的进行性能测试，具体结果如表1所示。
[0089]
表1：
[0090][0091]
由表1可知，本发明实施例6-10中的水性油墨性能优异。且由实施例6和对比例1-2可知。纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂可使水性油墨的着色力和光泽度显著加强，壳聚糖改性滑石粉可有效加强水性油墨的附着牢度。壳聚糖改性滑石粉与纳米sio2/tic改性丙烯酸树脂配合后，可使水性油墨的抗水抗酸碱性得到显著提升，其它性能也均有所提升。
[0092]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。