水性油墨及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种水性油墨及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 油墨是印刷技术中的重要材料，如今的印刷行业多使用溶剂型油墨，苯、甲苯、二 甲苯之类的有机溶剂使用量较大，印刷过后溶剂挥发进入大气，对空气造成严重污染；另 外，有机溶剂本身是易燃液体，挥发后与空气形成混合气体，达到爆炸极限浓度后遇明火会 发生爆炸，生产作业环境的火灾爆炸危险性很高;其次，有机溶剂的毒性对于生产人员的健 康极为不利。随着环保和可持续发展要求的进一步提高，以及油墨使用过程中对操作人员 的健康、安全性能保障的加强，市场对于非有机溶剂油墨的需求在不断的增长，水性油墨的 开发和应用顺应了这一发展要求。
[0003] 水性油墨是以水为溶剂制成的油墨，大大减少或避免了有机溶剂的使用量，使得 油墨的环保性能、安全性能以及对操作人员的健康保障性的到大幅提升。并且，现今的水性 油墨在印刷质量和稳定性方面逐渐能够和溶剂型油墨相媲美。目前油性油墨和水性油墨的 制备都要经过研磨使得颜料达到一定的细度并充分分散到连接料中。研磨设备使用较多的 是球磨机和砂磨机，主要是依靠球或砂在不同的容器和运动方式下对液状物料的撞击、摩 擦和剪切而达到粉碎和分散颜料粒子的作用。由于颜料种类较多，做到专色专用则设备资 金的投入相当巨大;如果一台设备用作多色研磨，则设备清洗又要产生大量的洗涤废水，环 保性能下降，生产成本提高。而球磨机一般采用锆珠作为其研磨介质。纯锆珠中氧化锆含量 94.6%，又称95锆珠;硅酸锆珠的氧化锆含量在65%，又称65锆珠。65锆珠磨耗相对于95纯 锆珠来说磨耗要大一些，因价格比较实惠，使用较多。随着磨料的使用，锆珠的磨损不断增 大，锆珠的定期更换和残留在油墨中的碎肩会使得油墨生产成本上升和油墨品质下降。
[0004] 所以，需要进一步开发研究一种新型的水性油墨，能够很好的将颜料分散在连接 料中，使颜料颗粒达到一定细度并稳定下来，改善油墨的各项性能并有效地控制油墨生产 成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，而提供一种水性油墨及其制 备方法，其含有的丙烯酸树脂颗粒可以作为水性油墨中颜料的研磨介质，可以研磨、分散并 稳定颜料颗粒，待树脂完全溶解之后，又可以作为连接料使用，玻璃微球在碱性环境被侵 蚀，最终作为无机填料。
[0006] 本发明提供一种水性油墨，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。
[0007] 进一步地，所述水性油墨中水溶性丙烯酸树脂球形颗粒的含量为20-35%;所述颜 料的含量为8-25%;所述流平剂的含量为0.1-0.4%;所述中和剂的含量为5-10%;所述增 稠剂的含量为〇. 3-5% ;所述消泡剂的含量为0.05-0.5% ;所述溶剂水的含量为35-65%。
[0008] 进一步地，所述溶剂水选自蒸馏水或去离子水。
[0009] 进一步地，所述颜料选自颜料红48:3、颜料红57:1、颜料红81、颜料红49:1、颜料红 122、颜料红146、颜料蓝15、颜料蓝15 :1、颜料蓝15 :3、颜料黄3、颜料黄12、颜料黄13、炭黑 BP470、颜料黑32、钛白粉中的一种或两种以上。
[0010] 进一步地，所述流平剂选自聚醚改性聚硅氧烷BYK333、聚醚改性聚硅氧烷BNK-LK600、聚醚改性聚硅氧烷M0NENG1080、丙烯酸酯类共聚物BNK-M3550、丙烯酸酯类共聚物 M0NENG1153、氟碳化合物流平剂BNK-4010中的一种或两种以上。
[0011] 进一步地，所述中和剂选自氢氧化钠和氨水、N，N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、一乙 醇胺中的一种或两种以上。
[0012] 进一步地，所述增稠剂选自疏水改性缔合型碱溶胀丙烯酸乳液增稠剂TT935、疏水 改性非缔合型碱溶胀丙烯酸乳液增稠剂ASE-60、缔合型非离子型疏水改性聚氨酯型增稠剂 PS 166以及RM-2020中的一种或两种以上。
[0013] 进一步地，所述消泡剂选取聚醚改性聚硅氧烷、三甲基硅油、乳化硅油、聚乙二醇 脂肪酸型表面活性剂以及聚醚与有机硅复配消泡剂、聚醚与含硅聚醚复配消泡剂DF-220中 的一种或两种以上。
[0014] 本发明中的水溶性丙烯酸树脂球形颗粒，其为水溶性丙烯酸树脂包覆玻璃微球的 球体，且其球体粒径为2-8mm。
[0015] 进一步地，所述玻璃微球的粒径是所述球体粒径的1/5-4/5,且所述玻璃微球为实 心或空心球体。
[0016] 进一步地，所述玻璃微球的粒径为10-50μπι，密度为0.12-2.6g/cm3,莫氏硬度为 5.5-7.5。其中，所述的玻璃微球的密度是指微球的体积密度。在这样的粒径、密度和硬度 下，能够使得外层树脂在一定pH范围内溶解之后，嵌在树脂颗粒中的玻璃微球对颜料颗粒 进行有效的研磨并具有一定的耐磨性，后期pH升高时，玻璃微球能够逐渐的被侵蚀、细化， 细度变得更小乃至完全被侵蚀，作为油墨填料。
[0017] 进一步地，所述玻璃微球表面经过5-10%氢氟酸溶液处理或用硅烷偶联剂处理。
[0018] 进一步地，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷、脂肪族环氧硅烷、甲基丙烯酰氧基硅 烧、疏基硅烷、硫基硅烷、乙烯基硅烷、异氛酸醋基硅烷、脈基硅烷中的一种或两种以上。利 用氢氟酸处理使得玻璃微球表面具有一定的粗糙程度，并经过偶联剂处理，能够使得微球 于树脂的相容性加强，能够牢固的嵌入树脂基体，对于颜料颗粒的研磨也更加有效，后期也 有利于玻璃微球的细化。
[0019] 进一步地，用于合成所述水溶性丙烯酸树脂的单体为丙烯酸、带有双键的第二单 体以及带有双键的羧酸或酸酐的第三单体。
[0020] 进一步地，所述带有双键的第二单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸缩水 甘油酯、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、丙烯腈中的一种或两种以上。
[0021] 进一步地，所述带有双键的羧酸或酸酐的第三单体选自顺丁烯二酸酐、丁二酸酐、 衣康酸、烯丙基丁二酸酐中的一种或两种以上。在丙烯酸树脂中引入一种或两种以上带有 双键的第二单体可以调节丙烯酸树脂的硬度和韧性，使得其对与颜料颗粒有一个初步的破 碎和分散的效果，而引入一种或两种以上带有双键的羧酸或者酸酐可以增大丙烯酸树脂的 酸值，使得树脂对于颜料颗粒具有很好的润湿作用，达到分散、稳定颜料颗粒的作用。
[0022] 进一步地，以合成所述水溶性丙烯酸树脂球形颗粒所需单体重量100份计，所述丙 烯酸单体的用量为20-50份，所述带有双键的第二单体的用量为40-60份，所述含有双键的 羧酸或酸酐的第三单体的用量为5-15份，所述的玻璃微球的用量为5-10份。
[0023] 本发明中水溶性丙烯酸树脂球形颗粒的制备方法，其包括：
[0024] 步骤1，将用于合成丙烯酸树脂的单体和引发剂预混合均匀得到预混物；
[0025] 步骤2,将部分所述预混物加入到含有分散剂的水中并搅拌，得到聚合体系；
[0026] 步骤3，将玻璃微球加入到所述聚合体系中并搅拌；
[0027] 步骤4,将剩余的所述预混物加入到所述聚合体系中并搅拌；
[0028] 步骤5，将所得颗粒过滤、清洗、干燥，即得水溶性丙烯酸树脂球形颗粒。
[0029] 其中，本制备方法属于聚合(尤其是悬浮聚合）的方法，经聚合而成的丙烯酸树脂 分子量较为集中，且杂质较少，树脂颗粒大小可由分散剂和搅拌转速来控制，不同大小的树 脂颗粒研磨效果不同。
[0030] 进一步地，步骤2包括将1/2-3/5的所述预混物加入到含有分散剂的水中，搅拌速 度为200-1000r/min，温度为70-90°C，搅拌时间为2-3小时；步骤3中搅拌时间为0.3-0.8小 时；步骤4中搅拌速度为200-1000r/min，温度为70-90°C，搅拌时间为2-3小时，并在停止搅 拌后保温0.3-0.8小时。
[0031] 进一步地，以合成所述水溶性丙烯酸树脂球形颗粒所需单体重量100份计，所述丙 烯酸单体的用量为20-50份，所述带有双键的第二单体的用量为40-60份，所述含有双键的 羧酸或酸酐的第三单体的用量为5-15份，所述的玻璃微球的用量为5-10份，所述分散剂的 用量为〇. 1-0.4份，优选K238T;所述引发剂的用量为0.05-0.5份，所述引发剂的种类包括偶 氮引发剂和过氧类引发剂，所述偶氮类引发剂优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异 戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸