[发明专利]一种聚氨酯基水性油墨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于印刷材料技术领域，涉及一种聚氨酯基水性油墨，本发明还涉及该聚氨酯基水性油墨的制备方法。

背景技术

溶剂型油墨(也称油性油墨)是印刷工业中最大的污染源，溶剂型油墨是由连接料、填充料、助剂等物质组成，其连接料中含有40～50％左右的有机溶剂，长期接触会损害人体的皮肤；同时，被动吸入高含量有机溶剂的空气，会引起慢性中毒，对人体健康造成极大威胁。溶剂型油墨中有机溶剂挥发后会与空气中的一些气体发生化学反应，产生臭氧及烟雾，严重污染空气，破坏生态平衡。2006年世界油墨年产量突破1000万吨，溶剂型油墨约占30～40％，由此带来的有机溶剂的用量高达100万吨以上，对人类生存环境造成了严重威胁，引起了世界各国的普遍关注。正是在这种情况下，水性油墨应运而生。

水性油墨简称水墨，由水溶性或水分散性高分子树脂连结料、颜料、溶剂(水)和相关助剂组成。水性油墨与溶剂型油墨的主要区别在于，溶剂型油墨以有机溶剂为溶剂，而水性油墨以水(占总质量的45％～50％)为溶剂，水性油墨由于不含挥发性有机溶剂，大大减少了有机挥发物(VOC)的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境，特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。

早在上个世纪60年代初，人们就开始了水性油墨的研究和应用，最初水性油墨主要使用糊精、虫蛟、酪素、木质酸钠等物质作为连接料，制备的水性油墨主要用于一些低档产品的印刷。到了上个世纪60年代末期，随着材料科学的发展，松香改性马来酸树脂成功的取代了酪素、虫蛟等材料，成为水性油墨的主要连结料，但是这些初级产品依然存在如光泽差、抗水性不佳、附着力差、易起泡、存放稳定性差等弊病，此为水性油墨的第一代产品。到了上个世纪70年代，出现了溶液型苯乙烯～丙烯酸共聚树脂为连接料的第二代水性油墨，该产品弥补了第一代水性油墨抗水性和存放稳定性差的弊病，但是在光泽和印刷适性方面与溶剂型油墨对比仍有差距。在第二代水性油墨的基础上，通过引进丙烯酸之类单体与苯乙烯聚合，又出现了一种具有核壳结构和网状结构的聚丙烯乳液树脂，该系列树脂大大改善了油墨的光泽和干燥性，促进了水性油墨的发展，使水性油墨不断拓宽其应用领域，此为水性油墨的第三代产品。

目前，水性油墨普遍采用马来松香脂、聚丙烯酸树脂及改性丙烯酸乳液等作为连结料，而松香、马来酸改性树脂在光泽度、抗水性和稳定性上存在较多问题；丙烯酸共聚物树脂在光泽度和印刷适性上与溶剂型油墨仍然有差距。现有的水性油墨已成功解决了大多数原先存在的难点，如难以使用、油墨的储存、基材的局限性以及电晕处理和表面张力等问题，但仍存在一些技术难点亟待解决：比如1)、干燥时间仍是水性油墨应用中最重要的问题，除非印刷机配有足够的干燥设备，否则印刷速度将受其约束，这也是影响水性油墨取代溶剂型油墨进程快慢的最重要的因素之一；2)、水性油墨的抗水性能有待进一步提高；3)、水性油墨在冷冻食品包装上的应用仍不具有溶剂型油墨的耐性，即其耐低温性能还需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯基水性油墨，解决了现有水性油墨存在的抗水性不理想、光泽度差及干燥时间控制难的问题。

本发明的另一目的是提供上述的聚氨酯基水性油墨的制备方法，克服现有制备方法设备复杂，工艺繁多，成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种聚氨酯基水性油墨，按质量百分比由以下组分组成：

水性聚氨酯乳液为50％～58％；水性色浆为38％～46％；润湿剂为1％～1.5％；表面活性剂为1％～2％；消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％。

本发明的特点还在于：

水性聚氨酯乳液选用固含量为39％±2％、PH值为8～9的半透明型乳液。

水性色浆选用固含量为30％±2％、PH值为8～9、布氏粘度为120～600cps的色浆。

润湿剂选用氟碳改性聚醚或氟碳改性聚丙烯酸酯。

表面活性剂选用阴离子氟碳或阴离子有机氟。

消泡剂选用改性聚硅氧烷或改性硅硐。

本发明所采用的另一技术方案是，上述聚氨酯基水性油墨的制备方法，该方法按照以下步骤实施：

首先按照质量百分比称取各组分：水性聚氨酯乳液为50％～58％，水性色浆为38％～46％，润湿剂为1％～1.5％，表面活性剂为1％～2％，消泡剂为1.5％～2％，总质量为100％；然后将称取的全部组分混合搅拌1～1.5小时；最后经过120目的滤网过滤后即得。