本发明涉及水性油墨领域，尤其涉及一种水性油墨树脂粘结料及其制备方法。
背景技术：
由于环保和法规的压力，溶剂型油墨将会逐步退出市场，取而代之的是低VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds)或无VOC的水溶性油墨。油墨的粘结料是油墨的重要组成部分，油墨树脂粘结料性质很大程度上决定油墨的性质，比如：水溶性、附着力、干燥速度等。
CN105754405A一种水性油墨及其制备方法中采用水性聚氨酯作为油墨粘结料，但是并没有限定水性聚氨酯的特征，水性聚氨酯特征对水性油墨的影响也没有提及。ZL201310225038.4一种水性油墨及其制备方法和安全制品中所使用的水性粘结料是苯丙乳液和丙烯酸乳液混合物，同样没有限定这两种乳液的特征。而采用单体直接合成粘结料可以调控粘结料的性质，从而调控油墨的性质。ZL201010190353.4一体化塑料凹版醇水性复合油墨树脂的制备方法中，树脂粘结料通过单体聚合方法制备，但是在粘结料的制备和使用，以及油墨中均含有溶剂，溶剂在该专利限定为乙醇、乙酸乙酯。所以粘结料并不是水性的，油墨中VOC很高。ZL201410503072.8一种水性油墨及其制备方法中，粘结料制备和使用采用33%-50%丁醇的水溶液为溶剂，所以粘结料中仍含有很高的VOC。
另外，水性油墨虽然代表未来油墨发展方向，但是水性油墨也存在一些重要缺陷，主要是干燥慢，在塑料印刷基材上附着力差。
技术实现要素：
本发明针对以上问题，提供一种完全是水溶性的VOC低、附着力大且干燥快的水性油墨树脂粘结料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种水性油墨树脂粘结料，包括以下单体：质量分数为10%~60%甲基丙烯酸甲酯；质量分数为0%~40%的丙烯酸丁酯；质量分量为0%~40%的丙烯酸异辛酯；质量分数为1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；质量分数为0%~40%的甲基丙烯酸以及质量分数量为20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸进行聚合形成所述水性油墨树脂粘结料。
本发明还提供一种水性油墨树脂粘结料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将按以下比例配好单体：质量分数为10%~60%甲基丙烯酸甲酯；质量分数为0%~40%的丙烯酸丁酯；质量分量为0%~40%的丙烯酸异辛酯；质量分数为1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；质量分数为0%~40%的甲基丙烯酸以及质量分数量为20%~50%的丙烯酸；然后加入引发剂；
步骤2、在反应釜中加入水/醇混合溶剂，反应釜升温到预定温度40~90℃，并开启冷却回流装置，然后滴加单体，控制温度波动1℃~2℃，滴加时间为1~3h；
步骤3、滴加单体完毕后，恒温0~2h；再升高温度5℃~10℃左右，恒温1~4h；
步骤4，停止冷却回流装置，开始蒸馏出醇与水的共沸物，并不断补水；
步骤5、降温，加入中和剂，得到一定浓度的水性油墨树脂粘结料。
本发明采用单体聚合方法，通过加入不同性质的单体，赋予粘结料不同的性质。得到完全水溶，在塑料基材上粘附力大，干燥快的水性油墨树脂粘结料，且低VOC。
【附图说明】
图1为本发明提供的水性油墨树脂粘结料制备方法流程图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明提供一种水性油墨树脂粘结料，包括以下单体：质量分数为10%~60%甲基丙烯酸甲酯；质量分数为0%~40%的丙烯酸丁酯；质量分量为0%~40%的丙烯酸异辛酯；质量分数为1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；质量分数为0%~40%的甲基丙烯酸以及质量分数量为20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸进行聚合形成所述水性油墨树脂粘结料。
所述甲基丙烯酸酯赋予粘结料硬度、附着力等，含量10%~60%，优选20%~40%。所述丙烯酸丁酯赋予粘结料柔韧性，及快干性等，含量0%~20%，优选10%~20%。所述丙烯酸异辛酯赋予粘结料柔韧性，改善塑料基材附着力，增加粘结料快干性等，含量0%~20%，优选10%~20%。所述聚氨酯丙烯酸酯可为单官能团型，或双官能团型，用于提升粘结料的附着力，含量1%~15%，优选3%~7%。所述甲基丙烯酸赋予粘结料水溶性，含量0%~40%，优选0%~20%。所述丙烯酸赋予粘结料水溶性，含量20%~50%，优选30~40%。
本发明以上各种单体采用自由基聚合，聚合引发剂选用：偶氮类和过氧化苯甲酰类。例如：偶氮二异丁氰、偶氮二异丁基脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丙基咪唑啉，过氧化苯甲酰等。所述引发剂用量为单体总质量的1%~5%，优选2%~4%。
本发明采用溶液聚合法，溶剂为水/醇混合物。其中醇可以为甲醇、乙醇、丙醇等，优选乙醇。水/醇比例1:1~3。
聚合温度40~90℃，优选70℃~85℃。
本发明还提供一种水性油墨树脂粘结料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将单体按比例配好，加入引发剂。本步骤中，按以下比例配好单体：质量分数为10%~60%甲基丙烯酸甲酯；质量分数为0%~40%的丙烯酸丁酯；质量分量为0%~40%的丙烯酸异辛酯；质量分数为1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；质量分数为0%~40%的甲基丙烯酸以及质量分数量为20%~50%的丙烯酸。引发剂选用：偶氮类和过氧化苯甲酰类。例如：偶氮二异丁氰、偶氮二异丁基脒盐酸盐，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，偶氮二氰基戊酸，偶氮二异丙基咪唑啉，过氧化苯甲酰等。所述引发剂用量为单体总质量的1%~5%，优选2%~4%。
步骤2、在反应釜中加入水/醇混合溶剂，反应釜升温到预定温度，并开启冷却回流装置；然后滴加单体，控制温度波动1℃~2℃；滴加时间为1~3h。本步骤中，反应釜的预定温度为40~90℃，优选70℃~85℃。
步骤3、滴加单体完毕后，恒温0~2h；再升高温度5℃~10℃左右，恒温1~4h；本步骤3中，必要时可加入次硫酸氢钠甲醛。
步骤4，停止冷却回流装置，开始蒸馏出醇与水的共沸物，并不断补水。
步骤5、降温，加入中和剂，得到一定浓度的水性油墨树脂粘结料。本步骤中，水性油墨树脂粘结料浓度为20%~50%，优选35%~45%。
其中步骤5中和剂选用：氨水、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基（异）丙醇胺或2-氨基-2-甲基丙醇等。中和剂的加入量以调节水性油墨树脂粘结料的pH为7。
实施例1
将甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸丁酯 1kg，丙烯酸异辛酯 1kg，二官能团聚氨酯丙烯酸酯 0.3kg，丙烯酸4kg，过氧化苯甲酰0.4kg混合均匀，加入到反应釜的加料灌中。反应釜中加入15kg乙醇，7kg去离子水。搅拌下加热反应釜，并开启反应釜回流冷凝器。待反应釜温度升到80℃时，开始滴加单体溶液，2h内加完单体，恒温2h。反应釜升温到85℃，恒温1小时。关闭回流冷凝器，开始蒸馏，并不断补加去离子水。蒸馏出乙醇水共沸物16kg，补加去离子水10kg。加入二乙醇胺0.6kg。得到水性油墨树脂粘结料A。
实施例 2
将甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸异辛酯 3kg，单官能团聚氨酯丙烯酸酯酯 0.5kg，甲基丙烯酸1kg，丙烯酸4kg，10kg乙醇混合均匀，加入到反应釜的加料灌中。反应釜中加入6kg乙醇，8kg去离子水，偶氮二异丁基脒盐酸盐0.6kg。搅拌下加热反应釜，并开启反应釜回流冷凝器。待反应釜温度升到70℃时，开始滴加单体溶液，1h内加完单体。反应釜升温到75℃，恒温4小时。关闭回流冷凝器，升温，开始蒸馏，并不断补加去离子水。蒸馏出乙醇水共沸物17kg，补加去离子水12kg。加入2-氨基-2-甲基丙醇0.9kg。得到水性油墨树脂粘结料B。
实施例 3
将甲基丙烯酸甲酯 3kg，丙烯酸异辛酯 2.5kg，丙烯酸丁酯 0.5kg，二官能团聚氨酯丙烯酸酯酯 0.7kg，甲基丙烯酸2kg，丙烯酸4kg，过氧化苯甲酰0.6kg混合均匀，加入到反应釜的加料灌中。反应釜中加入18kg乙醇，10kg去离子水，搅拌下加热反应釜，并开启反应釜回流冷凝器。待反应釜温度升到,80℃时，开始滴加单体溶液，3h内加完单体，恒温1h。反应釜升温到85℃，恒温2小时，加入次硫酸氢钠甲醛0.2kg，恒温1h。关闭回流冷凝器，升温，开始蒸馏，并不断补加去离子水。蒸馏出乙醇水共沸物19kg，补加去离子水12kg。加入N,N-二甲基乙醇胺1kg。得到水性油墨树脂粘结料C。
实施例4
将水性油墨树脂粘结料A、B及C 40份，钛白粉17份，润湿剂 1份，分散剂 1份，消泡剂 0.5~1份，去离子水 40份搅拌混合均匀，置于砂磨机内研磨60min。分别在腹膜的刮样卡上刮样。测试干燥速度、附着力。结果见下表。
以上结果依据QB/T 1046-2012标准进行测试，由以上测试可知，本发明的水性油墨树脂粘结料A、B及C具有干燥速度快附着力强的特点。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。