本发明涉及印刷油墨领域，具体涉及络合交联提高油墨印刷效果，特别是涉及一种环保水性凹版油墨及其制备方法。
背景技术：
：绿色环保已成为21世纪的发展主题。近年来，很多国家在包装印刷方面增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件，尤其是在食品包装印刷方面，由于使用有机溶剂油墨和上光油会排放碳氢化合物，污染空气、有损健康，研究、开发和应用危害小、污染少，以至无公害的绿色包装印刷材料成为绿色包装发展的必然。水性油墨因其优良的环保性能，可以解决当前包装与印刷行业所存在的排放与污染问题，受到了越来越多的关注，成为了今后研究的主要对象，同时，它的使用也必将替代传统的溶剂型油墨。我国已明确将水性油墨及其相关原材料列为了今后发展研究的重点和油墨行业发展的主要方向。水性油墨其主要是以水为溶剂经科学加工而成，与其他印刷油墨相比，由于其不含挥发性有毒有机溶剂，故在印刷过程中对印刷机操作人员的健康无不良影响，对大气环境无污染，对印刷品本身也无污染。水性油墨是由水溶性树脂、高级颜料、溶剂和助剂经科学复合加工研磨而成。水溶性树脂在油墨中主要起连接料的作用，是使颜料颗粒均匀分散，使油墨具有一定的流动性，并提供与承印物材料的粘附力，使油墨能在印刷后形成均匀的膜层。油墨中的色相主要取决于颜料，颜料是以微粒状态均匀地分布在连接料中，颜料颗粒能够对光线产生吸收、反射、折射和透射作用，因此能够呈现一定颜色。一般要求颜料具有鲜艳的色泽、适当的着色力和遮盖力，以及较高的分散度。溶剂的作用是溶解树脂，使油墨具有一定的流动性，在印刷过程中能够顺利地实现转移，并对油墨的粘度和干燥性能进行调整。水性油墨目前最主要的应用领域是柔性版印刷与凹版印刷，其中颜料的分散性是最主要的研究方向之一。中国发明专利申请号200910154919.5公开了一种凹版水性油墨的制备方法。首先将丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯、水、乳化剂、引发剂混合搅拌均匀，获得丙烯酸-苯乙烯-醋酸乙烯三元共聚乳液互穿网络型水溶性树脂;然后将丙烯酸-苯乙烯-醋酸乙烯三元共聚乳液互穿网络型水溶性树脂与颜料、水、异丙醇、乙醇、消泡剂、润湿剂、流平剂、分散剂、偶联剂、抗菌剂置于调墨桶内搅拌处理，形成糊状墨料；把糊状墨料置于三辊压墨机里进行轧墨，使颜料的颗粒粉碎完全并均匀地分散到液体连结料中，制备出凹版水性油墨。中国发明专利申请号201410152582.5公开了一种环保水性油墨，由以下原料组成：醇溶改性丙烯酸树脂、醇溶改性醛酮树脂、稀释剂、甲醚、颜料和功能助剂。中国发明专利申请号200910162097.5公开了一种用于凹版印刷的水性油墨，由以下原料组成:水性丙烯酸成膜乳液水性丙烯酸不成膜乳液、水性树脂液，其中水性树脂液水、乙醇、氨水或乙醇胺、固体高分子丙烯酸树脂所组成。中国发明专利申请号201610007920.5公开了了一种水性油墨，其含有溶剂水、水溶性丙烯酸树脂球形颗粒、颜料、流平剂、中和剂、增稠剂和消泡剂。水溶性丙烯酸树脂球形颗粒为水溶性丙烯酸树脂包覆玻璃微球的球体。根据上述，现有方案中的水性油墨，特别是水性凹版油墨性能不稳定，采用金属颜料时，因颜料颗粒内聚力差，耐水性差，在水溶液中弥散、团聚、粘结且不易成型，无法达到稳定的悬浮状态，使得油墨粘结性差，成型性效果不佳，油墨颗粒的触变性差，油墨在使用过程中流平性不佳，网点印刷效果差，鉴于此，本发明提出了一种环保水性凹版油墨及其制备方法，可有效解决上述技术问题。技术实现要素：针对目前应用较广的采用金属颜料的水性凹版油墨因颜料颗粒内聚力差，耐水性差，分散不均，致使油墨粘结性和触变性差，成型性差，油墨的流平性不佳，网点印刷效果不理想，本发明提出一种环保水性凹版油墨及其制备方法，从而有效提高了油墨颗粒的触变性，油墨的印刷成型效果好。本发明涉及的具体技术方案如下：一种环保水性凹版油墨的制备方法，包括以下步骤：（1）在10～13重量份醇水混合液中加入0.2～0.3重量份润湿剂，再加入5～8重量份金属颜料、1～5重量份水性硅烷、2～3重量份碳酸钙和4～6重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨3～5次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1～1.5重量份流平剂和0.2～0.5重量份分散剂，混合均匀后添加0.4～0.6重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加30～34重量份乳化树脂、3～5重量份水性蜡、4～7重量份硝酸锆、5～7重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，使得硝酸锆和乳液中的磺酸基团发生络合交联作用，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨。优选的，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、丙烯酸树脂、脲醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂中的一种。优选的，所述分散剂为磺化油、长链酰胺基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚、木质素磺酸钠、萘磺酸甲醛缩合物或油酰基聚胺基羟酸盐中的一种。优选的，所述消泡剂为甘油三羟基聚醚、高碳醇、硬脂酸铝或聚氧丙烯丙二醇醚中的一种。优选的，所述乳化树脂为乳化聚酯树脂、乳化醇酸树脂、乳化环氧树脂或乳化丙烯酸树脂中的至少一种。固含量质量为30-40%。优选的，所述醇水混合液中，醇可为甲醇、乙醇、异丙醇或乙二醇中的一种，醇的质量浓度为60～70%。优选的，所述润湿剂为拉开粉bx、甘油、二甲基亚砜或磷酸酯中的一种。优选的，所述金属颜料为铝粉、锌粉、铅粉、铜锌粉、锌铝粉或不锈钢粉中的一种。优选的，所述碾磨机为锥磙-平盘-弹簧压力式碾磨机或球-环-弹簧压力式碾磨机中的一种，碾磨转速为50～60r/min，单次碾磨时间为30～50min。优选的，所述搅拌器为旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、桨式搅拌器或锚式搅拌器中的一种，搅拌速度为100～150r/min。优选的，所述乳化机为立式乳化机、釜底乳化机、管线乳化机或真空乳化机中的一种；所述高速搅拌乳化的转速为2500～3500r/min，时间为50～60min。本发明还提供一种上述制备方法制备得到的一种环保水性凹版油墨。将本发明制备的环保水性凹版油墨与普通水性凹版油墨、普通醇性凹版油墨进行对比，在粘度、触变性、流平性及印刷效果上，具有明显的优势，如表1所示。表1：性能指标本发明普通水性凹版油墨普通醇性凹版油墨粘度（pa·s）8～106～74～6触变性好一般较差流平性好一般较差印刷效果好较差一般本发明提供了一种环保水性凹版油墨及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了采用金属颜料与硝酸锆和磺酸基团混合制备环保水性凹版油墨的方法。2、通过硝酸锆和磺酸基团发生络合交联作用，使得油墨中颗粒的内聚力大大提高，显著改善了颗粒的分散性，油墨颗粒粘度高，成型性极好。3、通过硝酸锆和聚磺酸作用，提高了油墨颗粒的触变性，使油墨在使用过程中具有优异的流平性和网点印刷效果。4、本发明的制备过程简单，能耗低，成本低廉，制备和使用过程中环保性均较好，适合推广生产使用。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在12重量份醇水混合液中加入0.2重量份润湿剂，再加入7重量份金属颜料、2重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和5重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨4次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为锥磙-平盘-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为55r/min，单次碾磨时间为40min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.2重量份流平剂和0.4重量份分散剂，混合均匀后添加0.5重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为旋桨式搅拌器，搅拌速度为130r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加32重量份乳化树脂、4重量份水性蜡、5重量份硝酸锆、6重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为立式乳化机，高速搅拌乳化的转速为3000r/min，时间为55min；其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；分散剂为磺化油；消泡剂为甘油三羟基聚醚；乳化树脂为乳化聚酯树脂；醇水混合液中，醇为甲醇，醇的质量浓度为65%；润湿剂可拉开粉bx；金属颜料为铝粉；实施例1制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。实施例2环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在10重量份醇水混合液中加入0.2重量份润湿剂，再加入5重量份金属颜料、5重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和4重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨3次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为锥磙-平盘-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为50r/min，单次碾磨时间为30min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1重量份流平剂和0.2重量份分散剂，混合均匀后添加0.4重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为涡轮式搅拌器，搅拌速度为100r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加30重量份乳化树脂、3重量份水性蜡、4重量份硝酸锆、5重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为釜底乳化机，高速搅拌乳化的转速为2500r/min，时间为60min；其中，流平剂为烷基改性有机硅氧烷；分散剂为长链酰胺基苯磺酸钠；消泡剂为高碳醇；乳化树脂为乳化醇酸树脂；醇水混合液中，醇为乙醇，醇的质量浓度为60%；润湿剂为甘油；金属颜料为锌粉；实施例2制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。实施例3环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在13重量份醇水混合液中加入0.3份重量润湿剂，再加入8重量份金属颜料、1重量份水性硅烷、3重量份碳酸钙和6重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨5次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为锥磙-平盘-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为60r/min，单次碾磨时间为30min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.5重量份流平剂和0.5重量份分散剂，混合均匀后添加0.6重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为桨式搅拌器，搅拌速度为150r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加34重量份乳化树脂、5重量份水性蜡、7重量份硝酸锆、7重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为管线乳化机，高速搅拌乳化的转速为3500r/min，时间为50min；其中，流平剂为丙烯酸树脂；分散剂为烷基聚氧乙烯醚；消泡剂为硬脂酸铝；乳化树脂为乳化环氧树脂；醇水混合液中，醇为异丙醇，醇的质量浓度为70%；润湿剂为二甲基亚砜；金属颜料为铅粉；实施例3制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。实施例4环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在11重量份醇水混合液中加入0.2重量份润湿剂，再加入6重量份金属颜料、3重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和5重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨4次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为球-环-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为52r/min，单次碾磨时间为45min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.2重量份流平剂和0.3重量份分散剂，混合均匀后添加0.4重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为锚式搅拌器，搅拌速度为110r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加31重量份乳化树脂、4重量份水性蜡、5重量份硝酸锆、6重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，使得硝酸锆和乳液中的磺酸基团发生络合交联作用，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为真空乳化机，高速搅拌乳化的转速为2800r/min，时间为53min；其中，流平剂为脲醛树脂；分散剂为木质素磺酸钠；消泡剂为聚氧丙烯丙二醇醚；乳化树脂为乳化丙烯酸树脂；醇水混合液中，醇为乙二醇，醇的质量浓度为62%；润湿剂为磷酸酯；金属颜料为铜锌粉；实施例4制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。实施例5环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在12重量份醇水混合液中加入0.3重量份润湿剂，再加入7重量份金属颜料、2重量份水性硅烷、3重量份碳酸钙和5重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨5次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为锥磙-平盘-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为58r/min，单次碾磨时间为45min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.4重量份流平剂和0.4重量份分散剂，混合均匀后添加0.5重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为旋桨式搅拌器，搅拌速度为140r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加33重量份乳化树脂、5重量份水性蜡、6重量份硝酸锆、7重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，使得硝酸锆和乳液中的磺酸基团发生络合交联作用，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为立式乳化机，高速搅拌乳化的转速为3200r/min，时间为58min；其中，流平剂为三聚氰胺甲醛树脂；分散剂为萘磺酸甲醛缩合物；消泡剂为甘油三羟基聚醚；乳化树脂为乳化聚酯树脂；醇水混合液中，醇为甲醇，醇的质量浓度为68%；润湿剂为拉开粉bx；金属颜料为锌铝粉；实施例5制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。实施例6环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在12重量份醇水混合液中加入0.3重量份润湿剂，再加入6重量份金属颜料、4重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和4重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨4次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为球-环-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为56r/min，单次碾磨时间为45min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.3重量份流平剂和0.3重量份分散剂，混合均匀后添加0.5重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为涡轮式搅拌器，搅拌速度为130r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加33重量份乳化树脂、4重量份水性蜡、5重量份硝酸锆、5重量份聚磺酸电解质，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为釜底乳化机，高速搅拌乳化的转速为3200r/min，时间为56min；其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；分散剂为油酰基聚胺基羟酸盐；消泡剂为高碳醇；乳化树脂为乳化环氧树脂；醇水混合液中，醇为乙醇，醇的质量浓度为66%；润湿剂为二甲基亚砜；金属颜料为铝粉；实施例6制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。对比例1环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在12重量份醇水混合液中加入0.3重量份润湿剂，再加入6重量份金属颜料、4重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和4重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨4次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为球-环-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为56r/min，单次碾磨时间为45min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.3重量份流平剂和0.3重量份分散剂，混合均匀后添加0.5重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为涡轮式搅拌器，搅拌速度为130r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加33重量份乳化树脂、4重量份水性蜡、5重量份硝酸锆，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为釜底乳化机，高速搅拌乳化的转速为3200r/min，时间为56min；其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；分散剂为油酰基聚胺基羟酸盐；消泡剂为高碳醇；乳化树脂为乳化环氧树脂；醇水混合液中，醇为乙醇，醇的质量浓度为66%；润湿剂为二甲基亚砜；金属颜料为铝粉；对比例1制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。对比例2环保水性凹版油墨制备过程为：（1）在12重量份醇水混合液中加入0.3重量份润湿剂，再加入6重量份金属颜料、4重量份水性硅烷、2重量份碳酸钙和4重量份滑石粉进行润湿，转移至碾磨机中，反复碾磨4次至粒度小于10μm，放料，得到油墨色浆；碾磨机为球-环-弹簧压力式碾磨机，碾磨转速为56r/min，单次碾磨时间为45min；（2）在步骤（1）所得的油墨色浆中添加1.3重量份流平剂和0.3重量份分散剂，混合均匀后添加0.5重量份消泡剂，加入搅拌器中，低速搅拌均匀，制得油墨混合料；搅拌器为涡轮式搅拌器，搅拌速度为130r/min；（3）在步骤（2）所得的油墨混合料中添加33重量份乳化树脂、4重量份水性蜡、5重量份硝酸锆和31.6重量份醇水混合液，加入乳化机中，高速搅拌乳化，反应结束后过滤，即得环保水性凹版油墨；乳化机为釜底乳化机，高速搅拌乳化的转速为3200r/min，时间为56min；其中，流平剂为聚二甲基硅氧烷；分散剂为油酰基聚胺基羟酸盐；消泡剂为高碳醇；乳化树脂为乳化环氧树脂；醇水混合液中，醇为乙醇，醇的质量浓度为66%；润湿剂为二甲基亚砜；金属颜料为铝粉；对比例2制备的环保水性凹版油墨，其粘度、触变性、流平性及印刷效果如表2所示。表2：性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例1对比例2粘度（mpa·s）8.58.98.19.29.29.17.27.1触变性好好好好好好较差较差流平性好好好好好好较差较差印刷效果好好好好好好一般一般当前第1页12