一种多功能水性油墨的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能水性油墨。通过各组份的有效选择和配比组合的综合效果，提供了一个综合性能较佳的配方，使得各组分充分发挥作用，所用水性聚氨酯连接料以聚己二酸癸二酸新戊二醇?1，4?丁二醇酯二醇和二乙稀三胺为原料，在4，4′?二环己基甲烷二异氰酸酯的催化下聚合，然后经由三羟甲基丙烷在二甲基环己胺的作用下发生交联，再经由乙二醇进行扩链得到。得到的水性聚氨酯耐水性、抗粘性都得到了改善，且稳定性好、对基材具有优良的附着力；使用的聚合物型分散剂使水性油墨具有很好的分散性和稳定性，添加的牛至油、香紫苏精油、茶树精油具有广谱抗菌功效，有效解决了印刷制品由于霉变而影响贮存时间的问题。
【专利说明】
一种多功能水性油墨
技术领域
[0001] 本发明涉及一种油墨，更具体的说是涉及一种多功能的水性油墨。
【背景技术】
[0002] PM2.5是大气中的一种污染物，形成PM2.5的物质中挥发性有机化合物占21 %，而 挥发性有机化合物中约18%是由溶剂型涂料、油墨排放产生的。溶剂型涂料、油墨要借助有 机溶剂进行稀释处理，不仅需要消耗化石能源，有机溶剂还含有大量的苯、甲苯、二甲苯、甲 醛等有毒有害物质，其挥发期有的长达十几年。有研究显示长期吸入这些挥发气体会导致 再生障碍性贫血、白血病等严重疾病。
[0003] 水性油墨以水为稀释剂，不含苯、甲苯、二甲苯，相对于传统溶剂型油墨能极大地 减少挥发性有机化合物的排放。水性油墨主要是由连结料、色料、填料等材料分散混合均匀 而成的胶体，油墨中连接料品质的好坏，直接决定了油墨的性能，因为油墨的干燥性、粘度、 流动性等在很大程度上均由连接料所决定。连接料能使颜料牢固附着在承印物表面并使油 墨具有一定的光泽、印刷转移性能及干燥性能等;提供了油墨必须的粘结及成膜性能，连接 料就是油墨的"心脏"，所以选择合适的水性油墨连接料是保证油墨良好性能的关键之一。
[0004] 尽管目前市场上已开发出多种类型的水性油墨，但往往功能单一，在分散性、光泽 度和稳定性上存在较多问题，另外，水性油墨在生产和储存过程中，有可能被生产原料带入 的、生产设备污染的、因储存不当而被外界引入的微生物，以及印刷品成品被外界引入的微 生物而污染，由于水性油墨中所存在的水更适于微生物的生存和繁殖，使油墨很容易受到 微生物的侵蚀而变质，严重影响包装制品的外观。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多功能水性油墨，防霉、抗 氧化，且具有很好的分散性和稳定性。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种多功能水性油墨，包括以下组 分：
[0007] 一种多功能水性油墨，其特征在于:包括以下组分:水性聚氨酯35~40重量份;聚 乙烯乳液10~20重量份;防沉剂1~3重量份;分散剂0.5~1重量份;流平剂0.2~1重量份； 消泡剂0.2~0.8重量份;抗氧化剂0.2~0.6重量份;抗静电剂0.5~1.5重量份;颜料10~20 重量份;水15~25重量份；乙酸乙酯5~20重量份;牛至油0.3~0.5重量份;香紫苏精油0.2 ~0.4重量份;茶树精油0.2~0.3重量份;所述水性聚氨酯以聚己二酸癸二酸新戊二醇-1， 4_ 丁二醇酯二醇和二乙稀三胺为原料，在4,二环己基甲烷二异氰酸酯的催化下聚合，然 后经由三羟甲基丙烷在二甲基环己胺的作用下发生交联，再经由乙二醇进行扩链得到；所 述分散剂为聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物或2-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几 种。
[0008] 作为本发明的进一步改进，所述水性聚氨酯由以下具体方法制备：
[0009] (1)原料预处理：先将聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇于85 °C， O.IMPa真空度下减压除水1.5h，所述的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇的数 均分子量为2000，将4，V -二环己基甲烷二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥；
[0010] (2)预聚体的制备:将35重量份的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇加 入烧瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系， 然后开动搅拌器，加入30重量份的二乙稀三胺，再加入5重量份的4,4'_二环己基甲烷二异 氰酸酯和〇. 02重量份的环烷酸铋，升温至75°C，恒温反应2.5h;
[0011] (3)交联:将15重量份的三羟甲基丙烷和0.02重量份的二甲基环己胺加入到反应 体系中，继续于80°C反应3h，通过二正丁胺法检测-NC0含量，待-NC0达到理论值之后降温至 55。。；
[0012] (4)扩链:往反应体系中加入3-5重量份的丙酮和5-15重量份的乙二醇，继续反应 1.5h，通过二正丁胺法检测-NC0含量，至-NC0达到理论值；
[0013] (5)中和与乳化:将反应体系放入40 °C的恒温水浴中，稳定20min，加入0.9重量份 的三乙胺中和搅拌25min，继续降温至30°C，搅拌下加入蒸馏水进行分散45min，滴入消泡剂 反应5min，反应结束，得到水性聚氨酯。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述流平剂为聚丙烯酸、羟甲基纤维素、或聚醚改性的 聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述消泡剂为二戊胺或油酸钾中的一种或几种。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述抗静电剂为烷基磺酸钠、聚氧乙烯或甘油中的一 种或几种。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述防沉剂为聚酰胺蜡、聚烯烃蜡、硫酸化蓖麻油或聚 氧乙烯氢化蓖麻油中的一种或几种。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述抗氧化剂为2,6_二叔丁基-4-甲基苯酚或2,5_二 叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
[0019] 本发明通过水性聚氨酯、聚乙烯乳液、防沉剂、分散剂、流平剂、消泡剂、抗氧化剂、 抗静电剂的有效选择和配比组合的综合效果，提供了一个综合性能较佳的配方范围，使得 各组分充分发挥作用，得到的水性油墨具有无毒、防霉、抗氧化等特点，添加的牛至油、香紫 苏精油、茶树精油具有广谱抗菌功效的植物精油，有效解决了印刷制品由于霉变而影响贮 存时间的问题；
[0020] 本发明水性聚氨酯连接料以聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇和二乙 稀三胺为原料，得到的水性聚氨酯连接料对基材具有优良的附着力，与颜料润湿分散性能 较好，对于颜料和连接料构成的体系，为了避免在后续的贮存和使用过程中出现颜料粒子 重新聚集、体系分层等不良现象，本发明根据所用水性聚氨酯连接料与颜料之间的物理作 用力大小，选用聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物或2-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物这种聚合物 性分散剂，聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物中的甲基丙烯酸酯部分或2-甲基苯乙烯-丙烯酸 共聚物中的丙烯酸部分具有较高的亲水性，能够在水中自由伸展，苯乙烯部分和2-甲基苯 乙烯部分具有较高疏水性，可以通过较强的范德华力而锚接在颜料粒子表面上，对颜料分 子具有显著的稳定锚合作用，共聚物中亲水基和疏水基共存，起到良好的斥力稳定作用，既 易于被连续相溶剂化，又能较好地保持在分散相表面，使水性油墨体系稳定性和分散性较 好。
【具体实施方式】
[0021] 下面将给出以下实施例对本发明做进一步的详述。
[0022] 水性聚氨酯连接料的制备
[0023] (1)原料预处理：先将聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇于85 °C， O.IMPa真空度下减压除水1.5h，所述的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇的数 均分子量为2000，将4，V -二环己基甲烷二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥；
[0024] (2)预聚体的制备:将35重量份的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇加 入烧瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系， 然后开动搅拌器，加入30重量份的二乙稀三胺，再加入5重量份的4,4'_二环己基甲烷二异 氰酸酯和〇. 02重量份的环烷酸铋，缓慢升温至75°C，恒温反应2.5h;
[0025] (3)交联:将15重量份的三羟甲基丙烷和0.02重量份的二甲基环己胺加入到反应 体系中，继续于80°C反应3h，通过二正丁胺法检测-NC0含量，待-NC0达到理论值之后降温至 55。。；
[0026] (4)扩链:往反应体系中加入3-5重量份的丙酮和5-15重量份的乙二醇，继续反应 1.5h，通过二正丁胺法检测-NC0含量，至-NC0达到理论值；
[0027] (5)中和与乳化:将反应体系放入40 °C的恒温水浴中，稳定20min，加入0.9重量份 的三乙胺中和搅拌25min，继续降温至30°C，高速搅拌下加入蒸馏水进行分散45min，滴入消 泡剂反应5min，反应结束，得到水性聚氨酯。
[0028] 实施例1
[0029]水性聚氨酯35重量份；
[0030] 聚乙烯乳液10重量份；
[0031]聚酰胺蜡1重量份；
[0032]聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物0.5重量份；
[0033] 羟甲基纤维素0.2重量份；
[0034] 油酸钾0.2重量份；
[0035] 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.2重量份；
[0036] 烷基磺酸钠0.5重量份；
[0037]颜料10重量份；
[0038] 水15重量份；
[0039]乙酸乙酯5重量份；
[0040] 牛至油0.3重量份；
[0041] 香紫苏精油0.2重量份；
[0042]茶树精油0.2重量份。
[0043] 实施例2
[0044] 水性聚氨酯40重量份；
[0045]聚乙烯乳液20重量份；
[0046]聚酰胺蜡3重量份；
[0047]聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物1重量份； [0048]羟甲基纤维素1重量份；
[0049] 油酸钾0.8重量份；
[0050] 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.6重量份；
[0051 ] 烷基磺酸钠1.5重量份；
[0052]颜料20重量份；
[0053] 水25重量份；
[0054]乙酸乙酯20重量份；
[0055] 牛至油0.5重量份；
[0056] 香紫苏精油0.4重量份；
[0057]茶树精油0.3重量份。
[0058] 实施例3
[0059]水性聚氨酯38重量份；
[0060]聚乙烯乳液15重量份；
[0061 ]硫酸化蓖麻油2重量份；
[0062]聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物0.8重量份； [0063] 聚丙烯酸0.6重量份；
[0064] 油酸钾0.5重量份；
[0065] 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5重量份； [0066] 烷基磺酸钠1.2重量份；
[0067] 颜料15重量份；
[0068] 水20重量份；
[0069]乙酸乙酯15重量份；
[0070] 牛至油0.4重量份；
[0071]香紫苏精油0.3重量份；
[0072]茶树精油0.3重量份。
[0073] 实施例4
[0074]水性聚氨酯37重量份；
[0075]聚乙烯乳液13重量份；
[0076]硫酸化蓖麻油2重量份；
[0077]聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物1重量份； [0078]聚丙烯酸1重量份；
[0079] 油酸钾0.7重量份；
[0080] 2,5-二叔丁基对苯二酚0.5重量份；
[0081 ] 聚氧乙烯1重量份；
[0082] 颜料18重量份；
[0083] 水24重量份；
[0084]乙酸乙酯16重量份；
[0085] 牛至油0.5重量份；
[0086]香紫苏精油0.4重量份；
[0087]茶树精油0.2重量份。
[0088] 实施例5
[0089]水性聚氨酯39重量份；
[0090]聚乙烯乳液17重量份；
[0091]聚氧乙烯氢化蓖麻油3重量份；
[0092] 2-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物1重量份；
[0093] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷0.6重量份；
[0094]二戊胺0.5重量份；
[0095] 2,5-二叔丁基对苯二酚0.4重量份；
[0096] 甘油0.8重量份；
[0097]颜料15重量份；
[0098] 水22重量份；
[0099]乙酸乙酯16重量份；
[0100] 牛至油0.5重量份；
[0101] 香紫苏精油0.2重量份；
[0102] 茶树精油0.3重量份。
[0103] 实施例6
[0104]水性聚氨酯40重量份；
[0105]聚乙烯乳液10重量份；
[0106] 聚烯烃蜡3重量份；
[0107] 2-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物0.6重量份；
[0108] 聚醚改性的聚二甲基硅氧烷0.5重量份；
[0109] 二戊胺0.4重量份；
[0110] 2,5-二叔丁基对苯二酚0.4重量份；
[0111] 聚氧乙烯1.2重量份；
[0112] 颜料20重量份；
[0113] 水20重量份；
[0114] 乙酸乙酯15重量份；
[0115] 牛至油0.5重量份；
[0116] 香紫苏精油0.2重量份；
[0117] 茶树精油0.3重量份。
[0118] 根据QB/T2024-94质量标准对以上实施例进行油墨性能测试，结果如下表所示：
[0119]
[0120] 由此可知，本发明提供的水性油墨在着色力、附着牢度和溶剂残留量方面具有突 出的性能，各个实施例均具有较高的着色力，各个实施例的附着牢度均达到最高标准，各个 实施例的溶剂残留量均达到较高标准。
[0121] 参照《油墨的标准化性能检测标准》对各实施例进行性能测试，结果如下表所示：
[0122]
[0123]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种多功能水性油墨，其特征在于:包括以下组分：水性聚氨酯35~40重量份；聚乙 烯乳液10~20重量份;防沉剂1~3重量份;分散剂0.5~1重量份;流平剂0.2~1重量份;消 泡剂0.2~0.8重量份;抗氧化剂0.2~0.6重量份;抗静电剂0.5~1.5重量份;颜料10~20重 量份;水15~25重量份；乙酸乙酯5~20重量份;牛至油0.3~0.5重量份;香紫苏精油0.2~ 〇. 4重量份;茶树精油0.2~0.3重量份;所述水性聚氨酯以聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇和二乙稀三胺为原料，在4,4~二环己基甲烷二异氰酸酯的催化下聚合，然后 经由三羟甲基丙烷在二甲基环己胺的作用下发生交联，再经由乙二醇进行扩链得到；所述 分散剂为聚甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物或2-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种。2. 根据权利要求1所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述水性聚氨酯由以下具 体方法制备： (1) 原料预处理:先将聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇于85°C，0.1 MPa真 空度下减压除水1.5h，所述的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4_丁二醇酯二醇的数均分子量 为2000，将4，V -二环己基甲烷二异氰酸酯用活化分子筛脱水干燥； (2) 预聚体的制备:将35重量份的聚己二酸癸二酸新戊二醇-1，4-丁二醇酯二醇加入烧 瓶中，所述烧瓶上装有搅拌器、冷凝管、温度计和通气管，通入干燥的氩气到反应体系，然后 开动搅拌器，加入30重量份的二乙稀三胺，再加入5重量份的4,二环己基甲烷二异氰酸 酯和0.02重量份的环烷酸铋，升温至75°C，恒温反应2.5h; (3) 交联:将15重量份的三羟甲基丙烷和0.02重量份的二甲基环己胺加入到反应体系 中，继续于80 °C反应3h，通过二正丁胺法检测-N⑶含量，待-N⑶达到理论值之后降温至55 °C； (4) 扩链:往反应体系中加入3-5重量份的丙酮和5-15重量份的乙二醇，继续反应1.5h， 通过二正丁胺法检测-NCO含量，至-NCO达到理论值； (5) 中和与乳化:将反应体系放入40 °C的恒温水浴中，稳定20min，加入0.9重量份的三 乙胺中和搅拌25min，继续降温至30°C，搅拌下加入蒸馏水进行分散45min，滴入消泡剂反应 5min，反应结束，得到水性聚氨酯。3. 根据权利要求2所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述流平剂为聚丙烯酸、 羟甲基纤维素、或聚醚改性的聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。4. 根据权利要求3所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述消泡剂为二戊胺或油 酸钾中的一种或几种。5. 根据权利要求4所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述抗静电剂为烷基磺酸 钠、聚氧乙烯或甘油中的一种或几种。6. 根据权利要求5所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述防沉剂为聚酰胺蜡、 聚烯烃蜡、硫酸化蓖麻油或聚氧乙烯氢化蓖麻油中的一种或几种。7. 根据权利要求6所述的一种多功能水性油墨，其特征在于:所述抗氧化剂为2，6-二叔 丁基-4-甲基苯酚或2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
【文档编号】C08G18/75GK106084988SQ201610435353
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】林福亮
【申请人】苍南县宝丰印业有限公司