一种环保感光硅胶及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于印刷技术领域，具体为一种环保感光硅胶及其制备工艺。


背景技术：

2.食品包装材料名目繁多，随着人们健康意识的提高以及国家对食品质量的要求也越来越严，必须采用环保材料才能作为食品包装。食品包装材料指包装、盛放食品或者食品添加剂用的纸、竹、木、金属、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶、天然纤维、化学纤维、玻璃等制品和直接接触食品或者食品添加剂的涂料。近年来，为了提高食品安全，减少环境污染，利用天然高分子材料作为原材料制备环境友好型、可生物降解的新型包装材料越来越受到人们的重视。预计将来，可循环再利用的环保型包装材料将成为包装行业发展的主要趋势，绿色包装材料和纳米包装材料将获得大力开发和发展。印刷油墨是包装材料的重要组成部分，也是食品包装材料是否环保的关键技术之一。
3.现有的食品包装材料的印刷油墨多为油性油墨，水性油墨也有在生产中应用，但现有的水性油墨有如下问题：水性油墨附着力低，耐高温和耐水性差，不耐蒸煮，干燥速度低，干燥时间长等。为更好的满足国内外市场需求，我司研发部门经过不懈的努力研究，在水性油墨方面取得更大的进步。


技术实现要素：

4.本发明目的是研发一种高附着力、耐高温、耐水性、蒸煮及干燥速度等方面表现优异的水性油墨，来更好的满足国内外市场需求。
5.为达以上目的，具体方案如下：
6.一种环保感光硅胶，原料包括：水性聚氨酯树脂45-60重量份，分散剂1-2重量份，消泡剂0.1-0.5重量份，快干剂3-5重量份，去离子水5-10重量份，乙醇20-25重量份，颜料色粉2-6重量份。
7.本发明进一步优选地，所述颜料色粉为天然植物炭黑、赤藓红、食用绿中的一种或几种。
8.本发明进一步优选地，所述颜料色粉为改性天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿中的一种或几种。
9.本发明进一步优选地，所述改性天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿的制备方法为：分别称取3-8重量份的天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿，将天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿分别加入颜色色粉的2-3倍重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒中，加入10-18重量份的无水乙醇、1-2重量份的烯丙基胺盐酸盐加入到容器中，在温度为60-72℃搅拌30-60min，降温静置沉淀，抽滤，用无水乙醇和去离子水更替清洗2-3遍，得到改性天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿。
10.本发明进一步优选地，所述快干剂为有机铋类，所述乙醇为无水乙醇。
11.本发明进一步优选地，水性聚氨酯树脂的制备方法为：1)制备预聚体：将聚酯多元
醇、三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚投入反应容器中，真空脱水后降温至62-65℃，加入赖氨酸二异氰酸酯和乙醇混合均匀，升温至75-78℃反应1-2h；反应结束降温至56-58℃，搅拌20-30min，最后加入二乙基甲苯二胺和氨基甲酸酯搅拌8-15min，得到预聚体；2)：将1)制备的预聚体转移至乳化容器中，在乳化容器中转速1500～2000r/min条件下加入去离子水，搅拌1-2min后，将乳化容器转速调至300-500r/min，继续搅拌10-20min，得到乳化预聚体；3)对步骤2)得到的乳化预聚体在50-70℃，不高于-0.06mpa的真空度下进行减压蒸馏，脱去乙醇，得到水性聚氨酯。
12.本发明进一步优选地，环保感光硅胶的制备方法为：将原料水性聚氨酯树脂、分散剂、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入颜料色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到环保感光硅胶。
13.本发明进一步优选地，环保感光硅胶的另一种制备方法为：将原料水性聚氨酯树脂和分散剂、乙醇以及去离子水混合后超声波2-3min，然后加入消泡剂和快干剂，搅拌均匀后投入颜料色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到环保感光硅胶。
14.本发明的优势在于：
15.1、本发明采用水性聚氨酯是以水代替有机溶剂，作为分散介质，新型聚氨酯体系，其分子结构中含氨基甲酸基，脲键和离子键内聚能高，粘结力强易改性等特点，与印刷薄膜有良好粘合力，优异的固色性，耐水性颜料湿润性与展色性，耐高温耐蒸煮。
16.2、快干剂是一种有机化合聚合物，不含有害物质，相容性好，机械和化学稳定性更加优异，加入使印刷油墨效果增进使涂膜表面干燥迅速，缩短固化成膜时间。
17.3、本发明制备的环保感光硅胶的油墨粒径极细，着色力强。
具体实施方式
18.下面将结合本发明中的实施例，对分发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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做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。
19.第一部分：
20.制备改性天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿：分别称取3-8重量份的天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿，将天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿分别加入颜色色粉的2-3倍重量份数的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒中，加入10-18重量份的无水乙醇、1-2重量份的烯丙基胺盐酸盐加入到容器中，在温度为60-72℃搅拌30-60min，降温静置沉淀，抽滤，用无水乙醇和去离子水更替清洗2-3遍，得到改性天然植物炭黑、改性赤藓红、改性食用绿。
21.制备水性聚氨酯树脂a：1)制备预聚体：将50-55重量份的聚酯多元醇、5-6重量份的三羟甲基丙烷聚乙二醇单甲醚投入反应容器中，真空脱水后降温至62-65℃，加入15-20重量份的赖氨酸二异氰酸酯和8-10重量份的乙醇混合均匀，升温至75-78℃反应1-2h；反应结束降温至56-58℃，搅拌20-30min，最后加入2-5重量份的二乙基甲苯二胺和3-6重量份的氨基甲酸酯搅拌8-15min，得到预聚体；2)：将1)制备的预聚体转移至乳化容器中，在乳化容器中转速1500～2000r/min条件下加入去离子水，搅拌1-2min后，将乳化容器转速调至300-500r/min，继续搅拌10-20min，得到乳化预聚体；3)对步骤2)得到的乳化预聚体在50-70℃，
不高于-0.06mpa的真空度下进行减压蒸馏，脱去乙醇，得到水性聚氨酯a。
22.实施例1：
23.称取如下重量份数的原料：
24.水性聚氨酯树脂a45kg；
25.pd－85 1kg；
26.消泡剂0.2kg；
27.快干剂3kg；
28.去离子水5kg；
29.乙醇20kg；
30.改性天然植物炭黑2kg。
31.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性天然植物炭黑，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例1的环保感光硅胶。
32.实施例2：
33.称取如下重量份数的原料：
34.水性聚氨酯树脂a48kg；
35.pd－85 2kg；
36.消泡剂0.4kg；
37.快干剂4kg；
38.去离子水8kg；
39.乙醇25kg；
40.改性天然植物炭黑4kg。
41.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性天然植物炭黑，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例2的环保感光硅胶。
42.实施例3：
43.称取如下重量份数的原料：
44.水性聚氨酯树脂a52kg；
45.pd－85 2kg；
46.消泡剂0.5kg；
47.快干剂5kg；
48.去离子水10kg；
49.乙醇22kg；
50.改性赤藓红2kg。
51.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性赤藓红色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例3的环保感光硅胶。
52.实施例4：
53.称取如下重量份数的原料：
54.水性聚氨酯树脂a 55kg；
55.pd－85 1kg；
56.消泡剂0.3kg；
57.快干剂3kg；
58.去离子水9kg；
59.乙醇24kg；
60.改性赤藓红4kg。
61.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性赤藓红色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例4的环保感光硅胶。
62.实施例5：
63.称取如下重量份数的原料：
64.水性聚氨酯树脂a 58kg；
65.pd－85 1kg；
66.消泡剂0.4kg；
67.快干剂5kg；
68.去离子水7kg；
69.乙醇23kg；
70.改性食用绿2kg。
71.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性食用绿色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例5的环保感光硅胶。
72.实施例6：
73.称取如下重量份数的原料：
74.水性聚氨酯树脂a 60kg；
75.pd－85 2kg；
76.消泡剂0.2kg；
77.快干剂4kg；
78.去离子水6kg；
79.乙醇21kg；
80.改性食用绿4kg。
81.制备环保感光硅胶：将以上原料水性聚氨酯树脂a、pd－85、消泡剂、快干剂、去离子水、乙醇混合均匀搅拌5-12min后投入改性食用绿色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到实施例6的环保感光硅胶。
82.第二部分：
83.实施例7-12的配方参考实施例1-6，与第一部分的实施例1-6相比，实施例7-12采用的是市售水性聚氨酯树脂，具体配方参考下表：
[0084][0085]
实施例7-12与实施例1-6的配方逐一对应。制备方法参考实施例1-6。
[0086]
第三部分：
[0087]
实施例13-18的配方参考实施例1-6，与第一部分的实施例1-6相比，实施例13-18采用的是未改性的颜料色粉，具体配方参考下表：
[0088][0089]
实施例13-18与实施例1-6的配方逐一对应。制备方法参考实施例1-6。
[0090]
第四部分：
[0091]
实施例19-24的配方参考实施例1-6，与第一部分的实施例1-6相比，实施例19-24采用的是市售水性聚氨酯树脂和未改性的颜料色粉，具体配方参考下表：
[0092][0093]
实施例19-24与实施例1-6的配方逐一对应。制备方法参考实施例1-6。
[0094]
第五部分：
[0095]
实施例25-30与实施例1-6配方完全相同，区别为环保感光硅胶的制备方法，配方如下表：
[0096][0097]
实施例25-30的制备方法为：
[0098]
制备环保感光硅胶：将原料水性聚氨酯树脂a和分散剂、乙醇以及去离子水混合后超声波2-3min，然后加入消泡剂和快干剂，搅拌均匀后投入颜料色粉，再用纳米砂磨机进行反复分散研磨5-10min，得到环保感光硅胶。
[0099]
将实施例1-30制备的水性油墨进行性能测试，结果发现，第一部分和第五部分耐高温蒸煮性，与印刷薄膜有良好粘合力，固色性能优异。其中第五部分实施例25-30制得的环保感光硅胶的平均性能高于第一部分的实施例1-6。第二部分实施例7-12制得的油墨，粘度较高，但固色性能低于实施例1-6和实施例25-20，在耐高温方面表现尚可。第三部分实施例13-18制得的油墨不耐高温，水煮即晕开，固色性能也较差。第四部分实施例19-24制得的油墨在固色和耐高温方便均较差。
[0100]
通过以上实施方式的测试结果发现，本发明的关键有环保感光硅胶的配方，即水性聚氨酯树脂的制备方法和颜料的改性工艺的搭配起到关键作用，另外，油墨的制备工艺对油墨的性能也有较大影响，通过第一部分和第五部分可以得出，第二种制备工艺优于第一种制备工艺。
[0101]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。