本发明属于印刷油墨领域，尤其涉及一种水性环保印刷油墨及其制备方法。
背景技术：
水性油墨是以水为溶剂制成的油墨，主要由水溶性树脂、有机染料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。树脂为水性油墨中最重要的成分，通常使用水容易丙烯酸树脂，连结料成分直接影响油墨的附着功能、干燥速度、防粘脏性能等。相比油性和有机溶剂型油墨，水性油墨不会造成大量有机溶剂挥发，毒性低，对生产工人的身体健康影响小。但是，由于水性油墨大多是一种皂组合物，使用中易产生起泡，因此需要加入硅油作为消泡剂，来抑制和消除起泡。另外，水性油墨发展尚未成熟，在许多性能上存在不足，如抗水性差，针对这一问题，现有技术大多停留在水性油墨的配方方面，而鲜有从成膜树脂制备方面提高抗水性，而树脂是油墨连结料的主要成分，是决定水性油墨抗水性等物化性能的关键因素。
中国专利cn104610808a公开了一种纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨及其制备方法，成分为纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水、乙醇、颜料、消泡剂、分散剂、平流剂和缓冲剂，其制备过程包括：先由纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷制备硅烷偶联剂改性无机纳米粒子；再由烷烃基丙烯酸酯单体、羟烷基丙烯酸酯单体、硅烷偶联剂改性无机纳米粒子、聚乙二醇、水溶性引发剂、乳化剂和水制备纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂；最后由纳米二氧化钛改性水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水、乙醇、颜料、消泡剂、分散剂、流平剂和缓冲剂制备纳米二氧化钛改性的复合型水性油墨。但该发明制备的水性油墨耐水、附着力性能不佳。
中国专利cn103965682a公开了一种环保水性油墨，由以下质量百分比的组分组成：醇溶改性丙烯酸树脂：12-22％、醇溶改性醛酮树脂：10-20％、稀释剂：35-55％、甲醚：6-12％、颜料：12-20％和功能助剂：2-5％。该发明提供的环保水性油墨，是一种醇溶性凹版油墨，采用的是95％以上酒精作为助剂来满足凹版生产，其不仅能很好解决传统的凹印网点的转移不良现象，同时不存在溶剂和有毒物质的残留，而且油墨性能稳定，质地均一，着色力强，不易出现沉淀现象，且具有一定的抗静电作用，但该发明制备的水性油墨的抗水、耐磨性能不佳。
因此，急需一种原料绿色环保健康，抗水性能好，质地均一，且从成膜树脂制备方面提高抗水性的印刷油墨及其制备方法。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种水性环保印刷油墨。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种所述水性环保印刷油墨，按其重量份包括以下组分：改性水性丙烯酸树脂40～60份、溶剂10～20份、磨砂粉5～9份、丙烯酸树脂5～8份、聚烯烃蜡3～6份、纳米陶瓷1～5份、成膜助剂1～5份和硅油0.5～1.5份。
进一步的，所述水性环保印刷油墨按其重量份包括以下组分：改性水性丙烯酸树脂45～55份、溶剂13～18份、磨砂粉6～8份、丙烯酸树脂6～7份、聚烯烃蜡4～5份、纳米陶瓷2～4份、成膜助剂2～4份和硅油0.8～1.2份。
进一步的，所述水性环保印刷油墨按其重量份包括以下组分：改性水性丙烯酸树脂50份、溶剂15份、磨砂粉7份、丙烯酸树脂6.5份、聚烯烃蜡4.5份、纳米陶瓷3份、成膜助剂3份和硅油1.0份。
进一步的，所述溶剂由去离子水和乙醇按5～8:1的比例混合而成的混合物。
进一步的，所述改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，放置于水浴回流反应器中回流5～6小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至75～80℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加20～30分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至90℃，开始保温，保温1.5小时，降温至40℃，添加氨水，调节溶液ph值至8～9，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。
进一步的，所述纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按其重量比为1:55～65:1～8:0.5～1.5。
进一步的，步骤s20中，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕。
本发明的水性环保印刷油墨制备方法步骤如下：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散5～8分钟，并放置球磨机中，高速研磨15～25分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
进一步的，所述步骤s30中超声分散时的温度控制在20～30℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明的水性环保印刷油墨从成膜树脂制备方面提高印刷油墨的抗水性，优化制备水性丙烯酸树脂单体的比例，选择抗水性能最佳的单体配比；
2.在制备水性丙烯酸树脂过程中添加改性的纳米二氧化钛，提高丙烯酸酯单体的共聚效果，提高单体的分散性及反应的均匀性，进一步提高产品质地的均一性；
3.本发明水性环保印刷油墨的制备方法简便，制作成本低，便于大规模推广。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种水性环保印刷油墨及其制备方法
水性环保印刷油墨原料组成：
改性水性丙烯酸树脂5.0kg、溶剂1.5kg、磨砂粉0.7kg、丙烯酸树脂0.65kg、聚烯烃蜡0.45kg、纳米陶瓷0.3kg、成膜助剂0.3kg和硅油0.1kg。
改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:60:4:1混合，放置于水浴回流反应器中回流5.5小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至78℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加25分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至90℃，开始保温，保温1.5小时，降温至40℃，添加氨水，调节溶液ph值至8，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。水性环保印刷油墨通过如下方法制备：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散6分钟，超声分散温度控制在25℃，随后放置球磨机中，高速研磨20分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
实施例2
一种水性环保印刷油墨及其制备方法
水性环保印刷油墨原料组成：
改性水性丙烯酸树脂4.0kg、溶剂2.0kg、磨砂粉0.9kg、丙烯酸树脂0.7kg、聚烯烃蜡0.3kg、纳米陶瓷0.2kg、成膜助剂0.1kg和硅油0.12kg。
改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:55:6:0.5混合，放置于水浴回流反应器中回流6小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至75℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加20分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至90℃，开始保温，保温1.5小时，降温至40℃，添加氨水，调节溶液ph值至8，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。
水性环保印刷油墨通过如下方法制备：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散5分钟，超声分散温度控制在20℃，随后放置球磨机中，高速研磨25分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
实施例3
一种水性环保印刷油墨及其制备方法
水性环保印刷油墨原料组成：
改性水性丙烯酸树脂4.5kg、溶剂1.3kg、磨砂粉0.8kg、丙烯酸树脂0.5kg、聚烯烃蜡0.5kg、纳米陶瓷0.1kg、成膜助剂0.4kg和硅油0.08kg。
改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:65:1:0.5混合，放置于水浴回流反应器中回流5小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至80℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加30分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至90℃，开始保温，保温1.5小时，降温至40℃，添加氨水，调节溶液ph值至9，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。
水性环保印刷油墨通过如下方法制备：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散8分钟，超声分散温度控制在30℃，随后放置球磨机中，高速研磨15分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
实施例4
一种水性环保印刷油墨及其制备方法
水性环保印刷油墨原料组成：
改性水性丙烯酸树脂5.5kg、溶剂1.0kg、磨砂粉0.5kg、丙烯酸树脂0.6kg、聚烯烃蜡0.4kg、纳米陶瓷0.4kg、成膜助剂0.5kg和硅油0.15kg。
改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:60:8:1.5混合，放置于水浴回流反应器中回流4小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至78℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加20分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至88℃，开始保温，保温1.5小时，降温至35℃，添加氨水，调节溶液ph值至8～9，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。
水性环保印刷油墨通过如下方法制备：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散10分钟，超声分散温度控制在25℃，随后放置球磨机中，高速研磨20分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
实施例5
一种水性环保印刷油墨及其制备方法
水性环保印刷油墨原料组成：
改性水性丙烯酸树脂6.0kg、溶剂1.8kg、磨砂粉0.6kg、丙烯酸树脂0.8kg、聚烯烃蜡0.6kg、纳米陶瓷0.5kg、成膜助剂0.2kg和硅油0.05kg。
改性水性丙烯酸树脂的制备步骤为：
步骤s10，将纳米二氧化钛、乙醇、水和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷按重量比为1:55～65:1～8:0.5～1.5混合，放置于水浴回流反应器中回流6小时，冷却至室温，将产物进行离心分离和洗涤，得到改性无机纳米二氧化钛；
步骤s20，将单体甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯按其重量份数配好、混合；
步骤s30，取10％的混合物、改性无机纳米二氧化钛加入到乳化釜中，加入10％的引发剂过硫酸铵和缓冲剂碳酸氢钠，升温至78℃后，加入剩余90％的混合单体，单体添加15分钟后升温至85℃，加入剩余90％的引发剂，90％混合单体在2小时内匀速添加，90％引发剂在1.5小时内匀速添加，并保证引发剂比混合单体提前添加完毕；
步骤s40，单体和引发剂添加完毕后，升温至90℃，开始保温，保温1.5小时，降温至40℃，添加氨水，调节溶液ph值至8，过300目纱布过滤得到改性水性丙烯酸树脂。
水性环保印刷油墨通过如下方法制备：
步骤s10，将改性水性丙烯酸树脂、溶剂、磨砂粉、丙烯酸树脂、聚烯烃蜡、纳米陶瓷、成膜助剂、增稠剂和硅油按其重量份配好；
步骤s20，将改性水性丙烯酸树脂、丙烯酸树脂加入到溶剂中，搅拌均匀；
步骤s30，加入磨砂粉和纳米陶瓷的混合物，超声分散5分钟，超声分散温度控制在35℃，随后放置球磨机中，高速研磨25分钟；
步骤s40，依次加入成膜助剂、硅油和聚烯烃蜡，搅拌均匀，过滤得到水性环保印刷油墨。
实验例
将水性环保印刷油墨放置在凹版高速印刷机上进行印刷，印刷后进行性能测试。
本发明实施例1～5制备的水性环保印刷油墨的性能检测数据见表1，细度、黏度、附着牢度测试参照qb/t2024-94质量标准。抗水性测定方法为：将干燥的油墨刮样，浸泡于水中，经一定时间后取出刮样，根据刮样的变化情况评级，并以此标准油墨的抗水性能。附表2为油墨抗水级别。
表1.油墨性能测试结果
附表2.油墨抗水性的级别
实验结果表明，本发明实施例1～5制备的水性环保印刷油墨具有细度较细、附着力强、黏度适中、无异味、抗水性好的特点，表明本发明制备的水性环保印刷油墨环保健康、附着力强、耐水性好，制备方法简洁，产品质量均匀，适合大规模推广。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。