专利名称：水性油墨树脂的制备方法
技术领域：
本发明涉及水性油墨生产技术领域，尤其涉及水性油墨树脂的制备方法。
背景技术：
印刷工业的发展是与印刷油墨的发展密切相关的，所以油墨的环保化是一个重要的发展趋势。过去，印刷业一般使用传统的溶剂型油墨，但它对环境的污染是有目共睹的。 为此，世界各国都很重视环保型油墨的开发研究，我国也不例外。无污染、少污染的新型印刷油墨、印刷材料及辅料正越来越多地开发出来，并得到应用，绿色环保油墨正日益变成印刷油墨界的共识和共同行动。研究环保型油墨，首先需要从根本上了解传统溶剂型油墨对我们的危害印刷油墨由颜料、连结料、溶剂和辅助剂组成。其中，连结料中的有机溶剂对人体损害尤为严重。有机溶剂可溶解许多天然树脂和合成树脂，是各种油墨的重要成分，但部分却会损害人体及皮下脂肪，长期接触会令皮肤干裂、粗糙，如果渗入皮肤或血管，会随血液危及人的血球及造血机能。这些溶剂，虽然通过干燥可除去绝大部分，但是残留的溶剂却会迁移到食品中危害人体。如果用溶剂性油墨去印刷烟、酒、食品、药品、饮料、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品，那么溶剂性油墨中的某些有毒有害物质会在印刷品中残留，这对环境和人体健康都存在着很大的危害。在凹印和柔印溶剂型油墨中，有机溶剂的含量高达40% 60 %，其干燥形式是挥发干燥，所以溶剂中的VOC (VolatileOrganicCompound挥发性有机化合物)的含量较多。大量有机溶剂的挥发，会造成了大气污染等问题，而且被吸进气管、支气管、肺部或经血管、淋巴管传到其他器官，甚至可能会引起人体的慢性中毒。目前，国内外都在严格地控制涂料、 油墨等一系列商品的VOC含量，以降低对人体和环境的伤害。鉴于传统溶剂型油墨对人类的种种危害，研究人员正在努力从根本上改善油墨对环境的影响，这就需要从改变油墨的组成方面入手，尽量采用环保型材料来配制新型的环保型油墨，以降低VOC的排放量，提高能量使用效率，各国科研人员正加紧这方面的开发研制。目前，国内使用最为广泛的环保油墨主要有三大类，即水性油墨、紫外光固化油墨和醇溶性油墨。水性油墨是以水性树脂为连接料，高级颜料或染料为着色剂，水为主要溶剂，少量乙醇为助溶剂，配以多种助剂经精细研磨调配而成的一类液体印刷油墨。它与传统溶剂型油墨的最大区别就在于水性油墨中使用的溶剂是水和乙醇，VOC含量极低,对环境污染小。 目前，在美国95%的柔版印刷品、80%的凹版印刷品，以及40%的塑料薄膜印刷品均采用水性油墨印刷，其它发达国家在包装印刷中使用水性油墨的也越来越多。近年来，我国对食品的包装做出了一些规定，“绿色”印刷的地位在我国正得到不断的提高，水性油墨在我国也得到了迅速的发展。目前，我国软包装方面的水性油墨以35%的用量排在其它印刷油墨之首。随着科研人员的开发研制，水性油墨的品种也在不断地增加，如塑料水墨、荧光水墨、 透明水墨、耐热水墨、売光水墨、水性金银墨和水性上光油水墨等均已得到应用。
环保型水性油墨目前在我国最主要的应用领域是柔性版印刷、凹版印刷和丝网印刷。由于其溶剂中的VOC含量较低，不仅对大气环境的污染小，而且减少了印刷品表面残留的毒性，因此目前应用水性油墨的产品大多数都是包装产品，其中食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装等占有相当大的比例。虽然水性油墨已广泛应用于铜版纸、白纸板、瓦楞纸和塑料薄膜的印刷中，但由于其成本问题，许多包装厂家都不愿采用；而且在水墨的印刷中还存在着一些问题，例如水墨很容易干结在网纹棍上，影响传墨的均勾性；水墨很容易起泡沫，影响色S度；水墨的耐水、耐溶剂以及耐磨性比较差等。这都需要科研人员进一步去开发研究，以使水性油墨得到更加迅猛的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、适于工业化生产的水性油墨树脂的制备方法。为解决上述问题，本发明所述的水性油墨树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(I)预乳化液的制备将聚合单体与去离子水、复合乳化剂、碳酸氢钠及混合引发剂混合，在室温条件下以1000 1500rpm的速率搅拌分散乳化50 70min，即得预乳化液；所述聚合单体由质量比为50 70%的苯乙烯、20 40%的甲基丙烯酸甲酯、5 15%的丙烯酸或甲基丙烯酸构成；所述去离子水为所述聚合单体质量的60. 0 80. 0%;所述复合乳化剂为所述聚合单体质量的4. 0 6. 0% ;所述碳酸氢钠为所述聚合单体质量的0. 2 0. 4% ;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. 4 0. 5% ；(2)水性油墨树脂将去离子水与混合引发剂混合后，置于水浴中加热搅拌至温度为85 90°C时，向反应液中匀速滴加所述预乳化液，3 4h滴加完毕；之后，继续升温至90±2°C，保温反应 80 IOOmin后，将温度降至35 45°C，此时向乳液中加入消泡剂，搅拌均匀后，用氨水调节乳液pH值至7. 5 8. 0，即得水性油墨树脂——玻璃态转化温度Tg为90 105°C的遮盖性丙烯酸树脂乳液；所述去离子水为所述聚合单体质量的20. 0 40. 0%;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. I 0. 3% ;所述预乳化液为所述聚合单体质量的15 20% ； 所述消泡剂为所述聚合单体质量的0. 05 0. 1%。水性油墨树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(I)预乳化液的制备将聚合单体、去离子水、复合乳化剂、碳酸氢钠及混合引发剂混合，在室温条件下以1000 1500rpm的速率搅拌分散乳化50 70min，即得预乳化液；所述聚合单体由质量比为30 50%的丙烯酸丁酯、10 30 %的丙烯酸2-乙基己酯、10 30%的甲基丙烯酸甲酯、5 15%的苯乙烯、5 15%的丙烯酸或丙烯酸轻丙酯构成；所述去离子水为所述聚合单体质量的60. 0 80. 0% ;所述复合乳化剂为所述聚合单体质量的4. 0 6. 0% ;所述碳酸氢钠为所述聚合单体质量的0. 2 0. 4%;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. 4
0.5% ；
⑵水性油墨树脂将去离子水与混合引发剂混合后，置于水浴中加热搅拌至温度为85 90°C时，向反应液中匀速滴加所述预乳化液，3 4h滴加完毕；之后，继续升温至90±2°C，保温反应 80 IOOmin后，将温度降至35 45°C，此时向乳液中加入消泡剂，搅拌均匀后，用氨水调节乳液pH值至7. 5 8. 0，即得水性油墨树脂——玻璃态转化温度Tg为-20 _30°C的成膜性丙烯酸树脂乳液；所述去离子水为所述聚合单体质量的20. 0 40. 0%;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. I 0. 3% ;所述预乳化液为所述聚合单体质量的15 20% ； 所述消泡剂为所述聚合单体质量的0. 05 0. 1%。所述复合乳化剂为非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚与混合阴离子表面活性剂按I : I的质量比复配而成；所述混合阴离子表面活性剂由烷基磷酸酯盐与酮基磺胺盐 ([R-C0-N-S02-R' ]_)按I : I的质量比混合而成。所述混合引发剂为过硫酸铵与焦磷酸钠按I : I的质量比复配而成。所述消泡剂为聚醚类消泡剂。本发明与现有技术相比具有以下优点I、本发明为自由基乳液聚合反应，由过硫酸盐与焦磷酸盐复合引发剂产生自由基引发聚合，聚合在胶束内进行。当自由基扩散进入含有单体的胶束内，即开始聚合反应。反应消耗的单体由液滴扩散入胶体来补充，与聚合链不断增长直至第三个自由基进入胶束而使链终止。
权利要求
1.水性油墨树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)预乳化液的制备将聚合单体与去离子水、复合乳化剂、碳酸氢钠及混合引发剂混合，在室温条件下以 1000 1500rpm的速率搅拌分散乳化50 70min，即得预乳化液；所述聚合单体由质量比为50 70%的苯乙烯、20 40%的甲基丙烯酸甲酯、5 15%的丙烯酸或甲基丙烯酸构成；所述去离子水为所述聚合单体质量的60. 0 80. 0%;所述复合乳化剂为所述聚合单体质量的4. 0 6. 0% ;所述碳酸氢钠为所述聚合单体质量的0. 2 0. 4% ;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. 4 0. 5% ；(2)水性油墨树脂将去离子水与混合引发剂混合后，置于水浴中加热搅拌至温度为85 90°C时，向反应液中匀速滴加所述预乳化液，3 4h滴加完毕；之后，继续升温至90±2°C，保温反应80 IOOmin后，将温度降至35 45°C，此时向乳液中加入消泡剂，搅拌均匀后，用氨水调节乳液 pH值至7. 5 8. 0，即得水性油墨树脂——玻璃态转化温度Tg为90 105°C的遮盖性丙烯酸树脂乳液；所述去离子水为所述聚合单体质量的20. 0 40. 0%;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. I 0. 3% ;所述预乳化液为所述聚合单体质量的15 20% ;所述消泡剂为所述聚合单体质量的0. 05 0. I %。
2.水性油墨树脂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)预乳化液的制备将聚合单体、去离子水、复合乳化剂、碳酸氢钠及混合引发剂混合，在室温条件下以 1000 1500rpm的速率搅拌分散乳化50 70min，即得预乳化液；所述聚合单体由质量比为30 50%的丙烯酸丁酯、10 30%的丙烯酸2-乙基己酯、10 30%的甲基丙烯酸甲酯、 5 15%的苯乙烯、5 15%的丙烯酸或丙烯酸轻丙酯构成；所述去离子水为所述聚合单体质量的60. 0 80. 0% ;所述复合乳化剂为所述聚合单体质量的4. 0 6. 0% ;所述碳酸氢钠为所述聚合单体质量的0. 2 0. 4%% ;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. 4 0. 5% ；(2)水性油墨树脂将去离子水与混合引发剂混合后，置于水浴中加热搅拌至温度为85 90°C时，向反应液中匀速滴加所述预乳化液，3 4h滴加完毕；之后，继续升温至90±2°C，保温反应80 IOOmin后，将温度降至35 45°C，此时向乳液中加入消泡剂，搅拌均匀后，用氨水调节乳液 PH值至7. 5 8. 0，即得水性油墨树脂——玻璃态转化温度Tg为-20 _30°C的成膜性丙烯酸树脂乳液；所述去离子水为所述聚合单体质量的20. 0 40. 0%;所述混合引发剂为所述聚合单体质量的0. I 0. 3% ;所述预乳化液为所述聚合单体质量的15 20% ;所述消泡剂为所述聚合单体质量的0. 05 0. 1%。
3.如权利要求I或2所述的水性油墨树脂的制备方法，其特征在于所述复合乳化剂为非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚与混合阴离子表面活性剂按I:I的质量比复配而成；所述混合阴离子表面活性剂由烷基磷酸酯盐与酮基磺胺盐按I : I的质量比混合而成。
4.如权利要求I或2所述的水性油墨树脂的制备方法，其特征在于所述混合引发剂为过硫酸铵与焦磷酸钠按I:I的质量比复配而成。
5.如权利要求I或2所述的水性油墨树脂的制备方法，其特征在于所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
全文摘要
本发明涉及一种水性油墨树脂的制备方法，该方法包括以下步骤(1)预乳化液的制备将聚合单体与去离子水、复合乳化剂、碳酸氢钠及混合引发剂混合，在室温条件下搅拌分散乳化50～70min，即得预乳化液；(2)水性油墨树脂将去离子水与混合引发剂混合后，置于水浴中加热搅拌至温度为85～90℃时，向反应液中匀速滴加所述预乳化液，3～4h滴加完毕；之后，继续升温至90±2℃，保温反应80～100min后，将温度降至35～45℃，此时向乳液中加入消泡剂，搅拌均匀后，用氨水调节乳液pH值至7.5～8.0，即得水性油墨树脂。本发明工艺简单，适用于工业化生产，并根据聚合单体的不同可以分别获得遮盖性丙烯酸树脂乳液和成膜性丙烯酸树脂乳液。
文档编号C08F220/18GK102532385SQ20111045641
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者牛晓军 申请人:兰州邦诚精细化工有限公司