一种水性油墨分散体及其制备方法与流程

1.本发明属于水性油墨技术领域，特别涉及一种水性油墨分散体及其制备方法。


背景技术：

2.水性油墨是以水为主要溶剂制成的油墨，通常水性油墨使用的连接料有水性松香、酪素、水性聚氨酯、丙烯酸乳液等。相比于油性油墨，水性油墨具有巨大的环保优势，近年来科技工作者对水性油墨开展了广泛的研究：专利cn103571262a公开了一种环保性水性油墨，该水性油墨主要包括：有机颜料、聚四氟乙烯树脂、二甲基萘磺酸钠、润湿剂、消泡剂和水。由该方法制得的水性油墨ph较低，可能会导致版面起脏。专利cn106479266a公开了一种快干水性uv油墨，该水性uv油墨中的原料主要包括：水性聚氨酯丙烯酸酯、颜填料、无水乙醇、表面活性剂、助剂、光引发剂和去离子水。该专利加入表面活性剂，降低表面张力，可加快油墨的干燥速度。但该水性uv油墨的耐溶剂性较差，影响印刷效果。专利cn101054490a公开了一种采用水溶性固体丙烯酸研磨色浆加入丙烯酸酯乳液，制备的水性油墨。专利cn101519557a公开了一种采用水溶性丙烯酸-苯乙烯共聚树脂和聚丙烯酸树脂制备的水性油墨。专利cn102153909a公开了一种以不同玻璃化温度的水性丙烯酸乳液、水溶性丙烯酸树脂液、颜料、助剂等制备的水性油墨。专利cn101429359a以水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸树脂、颜料、助剂等制备了一种水基塑料复合里印油墨。
3.但是目前水性油墨依然存在干燥速度慢、光泽度低等缺陷，难以媲美溶剂型油墨。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中水性油墨的使用缺陷，提高水性油墨的印刷适性，本发明提供的一种水性油墨分散体及其制备方法。
5.为达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种水性油墨分散体，按重量百分比计，由如下组分制备而成：引发剂 0.1～0.5wt%反应溶剂 20～30wt%硬单体 5～15wt%软单体 5～15wt%功能单体 5～10wt%羧酸类单体 5～15wt%反应型乳化剂 0.5～5wt%链转移剂 0.05～2wt%中和剂 5～15wt%去离子水 40～50wt%增粘树脂 1～10wt%；该水性油墨分散体制备方法如下：
（1）将引发剂溶解于10wt%的反应溶剂中，配制成引发剂溶液；将硬单体、软单体、功能单体、羧酸类单体、反应型乳化剂和链转移剂混合为单体混合物；（2）将余量的反应溶剂加入反应釜中，搅拌状态下升温至70～85℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间2～4小时，滴加完成后保温反应2～3小时；（3）保温结束后，加入中和剂，搅拌0.5～1小时后，加入20～40wt%的去离子水，分散均匀后减压蒸除反应溶剂；（4）加入剩余去离子水和增粘树脂，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
6.需要说明的是，上述制备步骤中，反应溶剂按照重量被分为10wt%、90wt%两份，步骤（1）中
ꢀ“
溶解于10%的反应溶剂中”即溶解于反应溶剂总重量10%的反应溶剂中，步骤（2）“余量的反应溶剂”即反应溶剂总重量90%的反应溶剂；去离子水按照重量被分为20～40wt%的第一份，余量为第二份，步骤（3）中“20～40wt%的去离子水”即去离子水总重量20～40wt%的去离子水。
7.优选的，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二乙酰、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化二叔戊基、叔丁基过氧化月桂酸酯、过氧化二月桂酰、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁基酯中任一种或多种。
8.优选的，所述反应溶剂选自乙醇、丙酮、异丙醇中任一种或多种。
9.优选的，所述硬单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸十八烷基脂、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯中任一种或多种。
10.优选的，所述软单体选自丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯中任一种或多种。
11.优选的，所述功能单体选自丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-氯乙基酯、甲基丙烯酸-2-氯乙基酯、松香、松香甘油酯、松香季戊四醇酯、松香酚醛树脂、萜烯树脂中任一种或多种。
12.优选的，所述羧酸类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、马来酸单酯、富马酸、富马酸单酯、乙烯基乙酸、丙烯-1，2，3-三羧酸、3-丁烯-1，2，3-三羧酸、4-戊烯-1，2，4-三羧酸、1-戊烯-1，1，4，4-四羧酸、4-戊烯-1，2，3，4-四羧酸、3-己烯-1，1，6，6-四羧酸、亚油酸中任一种或多种。
13.优选的，所述反应型乳化剂选自烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯丙基聚氧乙烯醚、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙氧基癸基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚磷酸铵、异丁烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚乙烯醚、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠中任一种或多种。
14.优选的，所述链转移剂选自十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、巯基乙醇、巯基乙酸、3-巯基丙酸、3-巯基丙酸丁酯、α-甲基苯乙烯二聚体中任一种或多种；所述中和剂选自三乙胺、n-甲基二乙醇胺、n-乙基二乙醇胺、n-甲基二氨基乙基胺、n-乙基二氨基乙基胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中任一种或多种。
15.优选的，所述增粘树脂选自水性酚醛、萜烯酚醛乳液、水性氯化聚丙烯、水性马来
酸树脂、氯乙烯/醋酸乙烯共聚乳液、环氧树脂乳液、水性酚醛环氧树脂乳液中任一种或多种。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：传统乳液型丙烯酸水性油墨，由于乳液乳胶粒对颜料包裹效果很差，所制水墨中的颜料颗粒偏大，分散不均匀，油墨干燥成膜时表面不平整，造成水墨印刷图案光泽暗淡，与溶剂型油墨的印刷效果相比，差异很大。本发明通过制备特殊设计的水性丙烯酸分散体，提高油墨树脂对颜料的分散性能，平衡水性油墨的复溶性和耐水性，改善水性油墨的成膜状态，提高油墨印刷图案的光泽度。
具体实施方式
17.下面通过具体实施例对本发明做进一步的详述，但不应理解为是对本发明保护范围的限制。凡基于上述技术思想，利用本领域普通技术知识和惯用的技术手段所做的修改、替换、变更，均属于本发明的范围。
18.实施例1水性油墨分散体的制备：（1）将0.1公斤偶氮二异丁腈溶解于2.5公斤乙醇中，配制成引发剂溶液；将6.4公斤甲基丙烯酸甲酯、10公斤丙烯酸丁酯、10公斤丙烯酸羟乙酯、5.5公斤甲基丙烯酸、0.5公斤烯丙基聚氧乙烯醚和2公斤巯基乙醇混合为单体混合物；（2）将22.5公斤乙醇加入反应釜中，搅拌状态下升温至70℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间3小时，滴加完成后保温反应2小时。
19.（3）保温结束后，加入5.5公斤三乙胺，搅拌0.5小时后，加入5公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除乙醇；（4）加入20公斤去离子水和10公斤水性酚醛，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
20.实施例2水性油墨分散体的制备：（1）将0.5公斤过氧化二苯甲酰溶解于2公斤异丙醇中，配制成引发剂溶液；将10公斤甲基丙烯酸丙酯、5公斤丙烯酸叔丁酯、5公斤甲基丙烯酸羟丁酯、8公斤4-戊烯-1，2，3，4-四羧酸、5公斤烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚磷酸铵和1公斤3-巯基丙酸丁酯混合为单体混合物；（2）将18公斤异丙醇加入反应釜中，搅拌状态下升温至85℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间2小时，滴加完成后保温反应3小时；（3）保温结束后，加入8公斤n-甲基二乙醇胺，搅拌1小时后，加入9公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除异丙醇；（4）加入21公斤去离子水和7.5公斤环氧树脂乳液，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
21.实施例3水性油墨分散体的制备：（1）将0.3公斤叔丁基过氧化月桂酸酯溶解于3公斤乙醇中，配制成引发剂溶液；将
14.9公斤甲基丙烯酸十八烷基脂、15公斤丙烯酸异辛酯、10公斤烯丙基缩水甘油醚、3公斤3-丁烯-1，2，3-三羧酸、2.75公斤异丁烯醇聚氧乙烯醚和0.05公斤α-甲基苯乙烯二聚体混合为单体混合物；（2）将27公斤乙醇加入反应釜中，搅拌状态下升温至77.5℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间4小时，滴加完成后保温反应2.5小时；（3）保温结束后，加入3公斤2-氨基-2-甲基-1-丙醇，搅拌0.75小时后，加入8公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除乙醇；（4）加入12公斤去离子水和1公斤萜烯酚醛乳液，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
22.实施例4水性油墨分散体的制备：（1）将0.5公斤过氧化二月桂酰溶解于2.9公斤异丙醇中，配制成引发剂溶液；将15公斤苯乙烯、9.975公斤丙烯酸正辛酯、7.5公斤丙烯酸-2-氯乙基酯、3公斤3-丁烯-1，2，3-三羧酸、3公斤2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和1.025公斤巯基乙醇混合为单体混合物。
23.（2）将26.1公斤异丙醇加入反应釜中，搅拌状态下升温至75℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间2.5小时，滴加完成后保温反应2.2小时。
24.（3）保温结束后，加入6公斤n-乙基二氨基乙基胺，搅拌0.6小时后，加入6.6公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除异丙醇。
25.（4）加入15.4公斤去离子水和3公斤水性马来酸树脂，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
26.实施例5水性油墨分散体的制备：（1）将0.4公斤过氧化二异丙苯溶解于2.8公斤丙酮中，配制成引发剂溶液；将5公斤叔碳酸乙烯酯、9公斤丙烯酸叔丁酯、7.6公斤萜烯树脂、6公斤富马酸、2公斤烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵和1.5公斤3-巯基丙酸混合为单体混合物；（2）将25.2公斤丙酮加入反应釜中，搅拌状态下升温至80℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间3.5小时，滴加完成后保温反应2.7小时；（3）保温结束后，加入7公斤n-乙基二乙醇胺，搅拌0.8小时后，加入11.2公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除丙酮；（4）加入16.8公斤去离子水和5.5公斤氯乙烯/醋酸乙烯共聚乳液，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
27.实施例6水性油墨的制备：将8公斤酞菁蓝、20公斤实施例1所制水性油墨分散体、5公斤去离子水加入配料器，用高速分散机搅拌30分钟，使其混合均匀；将混合均匀的物料取出，送入砂磨机进行砂磨，待细度低于 10μm后取出，加入10公斤水性油墨分散体、7公斤去离子水混合均匀，过滤；经检验合格后，包装，制得凹版水性油墨。
28.制得的凹版水性油墨主要技术指标如表1所示。
29.表1
。
30.以上检测结果依据gb/t26394-2011标准测试。
31.对比例1水性油墨分散体、水性油墨的制备：（1）将0.3公斤过氧化二异丙苯溶解于2.5公斤异丙醇中，配制成引发剂溶液；将10公斤甲基丙烯酸丙酯、10公斤丙烯酸叔丁酯、5公斤甲基丙烯酸混合为单体混合物；（2）将22.5公斤异丙醇加入反应釜中，搅拌状态下升温至75℃，同时开始滴加单体混合物和引发剂溶液，滴加时间3小时，滴加完成后保温反应2.5小时；（3）保温结束后，加入3公斤三乙胺，搅拌0.75小时后，加入7.5公斤去离子水，分散均匀后减压蒸除异丙醇；（4）加入17.5公斤去离子水，搅拌均匀，降至室温出料，得到水性油墨分散体。
32.将8公斤酞菁蓝、20公斤上述所制水性油墨分散体、5公斤去离子水加入配料器，用高速分散机搅拌30分钟，使其混合均匀；将混合均匀的物料取出，送入砂磨机进行砂磨，待细度低于 10μm后取出，加入10公斤水性油墨分散体、7公斤去离子水混合均匀，过滤,制得凹版水性油墨。制得的凹版水性油墨主要技术指标如表2所示。
33.表2。
34.以上检测结果依据gb/t26394-2011标准测试。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。