一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨及其制备方法与流程

本发明涉及油墨新材料，尤其涉及一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨及其制备方法。

背景技术：

1、我国软包装技术发展迅速，水平不断提高，制作的软包装材料款式多样，其中复合软包装材料现已成为国内较成熟的主要包装材料之一。如使用的薄膜基材就有pet、bopp、vmpet、vmcpp、pe、cpp和al等，软包装的趋势向着高阻隔性和耐高温蒸煮性的方向发展，特别是食品、药品等的外用软包装材料，更要求有高温杀毒、环保卫生等高性能，这样就要求有符合如此高性能条件的适用于高温耐蒸煮的油墨与之相配套。

2、长期以来凹印凭着印刷速率快、生产效率高和印品质量好等独特优势，在食品软包装领域占据半壁江山。凹版印刷简称凹印，是四大印刷方式的一种印刷方式。凹版印刷是一种直接的印刷方法，它将凹版凹坑中所含的油墨直接压印到承印物上，所印画的浓淡层次是由凹坑的大小及深浅决定的，如果凹坑较深，则含的油墨较多，压印后承印物上留下的墨层就较厚；相反如果凹坑较浅，则含的油墨就较少，压印后承印物上留下的膜层就较薄。凹版印刷以颜色鲜艳、饱和度高、印刷耐印率高、印品质量稳定、印刷速度快等优点在印刷包装及图文出版领域占据及其重要的地位。但是凹版印刷也存在一定缺陷，凹版印刷技术中采用的油墨使用的溶剂为有机溶剂，对人体环境造成污染。于是研究人员在溶剂型凹版印刷油墨中开发出了水性凹版印刷油墨，但是凹印水性油墨通常耐蒸煮性能较差，软包装在加热之后油墨容易从软包装表面脱落，造成软包装图面承印文字和图案模糊。中国专利公开号cn112011210公开了一种水性凹版油墨及其制备方法，上述水性凹版油墨的组成成分包括异丙醇、聚硅氧烷聚醚共聚物、乳胶、颜料、去离子水、消泡剂、表面活性剂、甘油以及ph缓冲剂；其中乳胶由废弃的乳胶制品制备得到。又如中国专利公开号cn110016251公开了一种水性凹印油墨，包括羧酸型水性聚氨酯乳液、水性分散剂、基材润湿剂、颜料、乙酸丁酸纤维素、乙醇、消泡剂和水。此专利技术方案中的油墨在高温蒸煮环境中极易从塑料软包装表面脱离。

技术实现思路

1、本发明为解决现有水性油墨不耐高温的问题，提供一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨及其制备方法，本发明的水性凹版印刷油墨中通过掺杂云母片粉能够显著提高水性油墨的耐高温蒸煮性能，能够适应长时间蒸煮不掉色。

2、为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：

4、水性聚氨酯树脂60-70份

5、钛白粉30-35份

6、改性云母片粉10-15份

7、聚氧乙烯醚1-3份

8、二甲基硅油1-3份

9、水50-60份。

10、本发明以水性聚氨酯树脂作为油墨的粘结料，水性聚氨酯树脂为水溶性树脂，不会挥发有机溶剂，绿色环保，不会对人体健康造成危害。钛白粉作为油墨的颜料，聚氧乙烯醚作为分散剂能够将颜料和其他无机添加剂颗粒均匀分散在聚氨酯树脂粘结料中，二甲基硅油作为消泡剂起到消除气泡的作用，提高油墨品质。改性云母片粉添加到油墨中，利用云母片粉的层状结构，能够起到隔热的作用的，提高油墨的耐热性能，避免油墨在高温水煮过程中出现脱墨掉色问题。

11、作为优选，所述改性云母片粉的粒径为70-100nm。

12、作为优选，所述改性云母片粉的制备方法包括以下步骤：

13、1)将云母片粉进行高温煅烧处理，得到预处理云母片粉；

14、2)将预处理云母片粉加入氯化钠溶液中使两者发生反应，得到钠化改性云母片粉；

15、3)使十六烷基三甲基溴化铵与钠化改性云母片粉发生插层反应，得到插层改性云母片粉；

16、4)将插层改性云母片粉与氨基硅烷偶联剂反应，得到改性云母片粉。采用普通的云母片粉添加到油墨中虽然能够提高油墨的耐热性能，但是对油墨的耐热性能改善有限，本研发团队经过研究发现对云母片粉进行插层改性处理，然后掺杂到油墨中能够大幅提高油墨的耐热性能，经过研究分析其原理为云母片粉微观结构为片状的多层结构，先使用氯化钠增加云母片层内活性位点，然后将十六烷基三甲基溴化铵插入云母片粉的层状结构内，能够增加云母片粉层与层之间的距离，形成类似暖气片的层层间隔结构，这种层层间隔的结构能够起到良好的隔热效果，从而提高油墨的耐热性能。

17、进一步研究发现，虽然经过十六烷基三甲基溴化铵插层处理后的云母片粉能够大幅提高油墨的耐热性能，但是耐热持久性差，这是因为在高温环境中，插入云母片粉层间的十六烷基三甲基溴化铵容易从云母片粉层间“逃逸”，从而使云母片粉恢复原有堆叠结构，进而造成云母片粉的隔热性大大降低，导致油墨的耐热性能下降。本发明为进一步解决此问题，通过在云母片粉的表面(上下表面和侧面)接枝氨基硅烷偶联剂，使其表面负载氨基基团，氨基基团水溶中质子化带正电，能够对插入云母片粉内部带正电的十六烷基三甲基溴化铵起到静电排斥作用，阻止十六烷基三甲基溴化铵容易从云母片粉层间“逃逸”，从而使油墨具有持久的耐热性能。

18、作为优选，所述步骤1)中高温煅烧温度300-400℃，煅烧时间3-5h。作为优选，所述步骤2)中氯化钠溶液的浓度为0.5-3mol/l。

19、作为优选，所述步骤3)中钠化改性云母片粉与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:0.1-0.5。

20、作为优选，所述步骤4)中插层改性云母片粉与氨基硅烷偶联剂的质量比为1:0.05-0.1。

21、一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨的制备方法，包括以下步骤：

22、将水性聚氨酯树脂、二甲基硅油和水加入搅拌釜中以400-500r/min速率搅拌30-50min，然后加入钛白粉、改性云母片粉和聚氧乙烯醚，以800-1000r/min速率搅拌10-30min，即得。

23、本发明具有以下有益效果：

24、1)十六烷基三甲基溴化铵插入云母片粉的层状结构内，能够增加云母片粉层与层之间的距离，形成类似暖气片的层层间隔结构，这种层层间隔的结构能够起到良好的隔热效果，从而提高油墨的耐热性能；2)经过氨基硅烷偶联剂改性处理后的云母片粉能够使油墨具有持久的耐热性能。

技术特征：

1.一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：

2.根据权利要求1所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述改性云母片粉的粒径为70-100nm。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述改性云母片粉的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述步骤1）中高温煅烧温度300-400℃，煅烧时间3-5h。

5.根据权利要求3所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述步骤2）中氯化钠溶液的浓度为0.5-3mol/l。

6.根据权利要求3所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述步骤3）中钠化改性云母片粉与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:0.1-0.5。

7.根据权利要求3所述的一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨，其特征在于，所述步骤4）中插层改性云母片粉与氨基硅烷偶联剂的质量比为1:0.05-0.1。

8.一种如权利要求1-7任一权利要求所述的掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及油墨技术领域，公开了一种掺杂云母片的耐高温水性凹版印刷油墨及其制备方法。包括按重量份计的下述组分：水性聚氨酯树脂60‑70份，钛白粉30‑35份，改性云母片粉10‑15份，聚氧乙烯醚1‑3份，二甲基硅油1‑3份，水50‑60份。制备方法为先将水性聚氨酯树脂、二甲基硅油和水加入搅拌釜中搅拌，然后加入钛白粉、改性云母片粉和聚氧乙烯醚，继续搅拌，即得。本发明的水性凹版印刷油墨中通过掺杂云母片粉能够显著提高水性油墨的耐高温蒸煮性能，能够适应长时间蒸煮不掉色。

技术研发人员：吴文刚,郭松海,陶利国,钟琦
受保护的技术使用者：浙江华宝油墨有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13