一种绿色包装印刷用环保型水性油墨及其制备方法

本发明属于水性油墨，具体涉及一种绿色包装印刷用环保型水性油墨及其制备方法。

背景技术：

1、油墨是印刷工业的基础材料，它通过印刷的方式，将图案、文字表现在承印物上，广泛用于包装、书刊及电子等领域。印刷油墨是一种化工产品，成分组成包括树脂、颜料、填料、助剂和溶剂等。传统的油墨含有苯类、烃类、酯类，这些有机物会对印刷行业从业人员造成危害，残留后的有机溶剂也对消费者的健康有害，对生态环境的危害也很大，长年很难消除。

2、在绿色发展理念指导下，环保型油墨成为必然方向和趋势。新型环保油墨有无苯化油墨和水性油墨两类。其中，水性油墨，不含芳香烃溶剂，而且挥发性有机化合物(voc)大大减少，对环境影响大大降低，是世界公认的环保型油墨。其中聚氨酯作为水性油墨材料，在工业上被广泛用于包装和书刊等领域，中国专利申请(cn112251070a)通过磺酸型聚酯二元醇配合聚己内酯二元醇和三羟甲基丙烷等原料共同使用来制备水性聚氨酯树脂，将其应用于油墨。中国专利申请(cn116769352a)以阴离子水性聚酰胺油墨树脂为连接料、辅以特殊环氧改性聚氨酯及沥青复合乳液制备水性油墨。然而，日益枯竭的石油资源和石油基高分子材料本身不可降解性，给以聚氨酯为代表的石化基油墨的发展带来了巨大的挑战。

3、近年来，生物质物质因为来源广泛和可降解性受到广泛关注。中国专利申请(cn116731554a)将表观黑色的结构单色发光生物基颗粒粉体材料与聚合物树脂基体或溶剂体系复合，得到油墨。中国专利(cn112391079b)以巯基化松香改性环氧大豆油作为油墨的连接料。生物基油墨不仅来源广泛，价格便宜，而且具有良好的可降解性能。但是，其在包装纸箱印刷用环保型水性油墨方面还存在一些问题：如用于纸箱表面印刷的环保水性油墨，附着力小，耐水性差，墨膜不耐磨；瓦楞纸箱表面的印刷图案或文字在使用过程中容易模糊或掉落，影响美观和使用体验。

4、因此，开发一种成膜性好，光泽度高，硬度高，耐水耐醇性好，综合性能优异的生物基环保油墨材料显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种绿色包装印刷用环保型水性油墨及其制备方法，采用该方法制备得到的水性油墨具有安全环保、耐磨、耐水性好，干燥速度快的特点，可广泛适用于绿色包装印刷。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种绿色包装印刷用环保型水性油墨，其由以下重量份的组分制备而成：生物基树脂40～50份，颜料0.3～0.6份，二氧化硅0.1～0.4份，偶联剂2～4份，消泡剂0.1～0.3份，增稠剂0.25～0.5份，所述生物基树脂为腰果酚接枝丙烯酸树脂。

4、进一步地，所述腰果酚接枝丙烯酸树脂的制备方法如下：(1)将腰果酚与丙烯酰氯以摩尔比为1:1～5加入到反应器中，控制反应器温度为20～70℃，开启搅拌，反应0.5～4h，过滤，蒸馏得到丙烯酸腰果酚酯；(2)以过硫酸铵或过硫酸钾为引发剂，将丙烯酸腰果酚酯与丙烯酸类单体，以1:3～8的摩尔比加入到反应器中，搅拌，控制反应器温度为70～100℃，反应2～6h，反应结束后降温，调节产物ph为8～11，获得腰果酚接枝丙烯酸树脂。

5、进一步地，所述二氧化硅为尺寸为100～500nm的球形二氧化硅，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570、kh792中的一种或多种，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。

6、所述的绿色包装印刷用环保型水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)将生物基树脂、颜料、消泡剂、增稠剂加入溶剂中，混合均匀，得到底料；

8、(2)将上述底料用球磨机球磨，加入二氧化硅在高速均质机分散后，缓慢加入偶联剂，调节ph值为7～13，过滤，得到环保型水性油墨。

9、进一步地，所述溶剂为水、甲醇、乙醇中的一种或多种。

10、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明使用生物基树脂为腰果酚衍生物，腰果酚是以天然腰果壳油为原料，属于绿色环保的工业原料，其价格低廉、来源丰富、性能优异、具有可再生性。

11、2、本发明制备的水性油墨经过球磨机球磨和高速均质机分散后，材料的分散性能好。

12、3、本发明制备的水性油墨，采用水和醇类作为有机溶剂，绿色环保，操作过程简单，易于大规模生产；

13、4、采用本发明方法制备得到的环保型水性油墨，其耐水性好、耐醇型好、附着力好，能快速的附着在绿色包装物的表面，且干燥速度快，可广泛用于织物、药品、食品、书刊、保健品、标签等对环保要求较高的包装材料。

技术特征：

1.一种绿色包装印刷用环保型水性油墨，其特征在于，其由以下重量份的组分制备而成：生物基树脂40~50份，颜料0.3~0.6份，二氧化硅0.1~0.4份，偶联剂2~4份，消泡剂0.1~0.3份，增稠剂0.25~0.5份，所述生物基树脂为腰果酚接枝丙烯酸树脂。

2.根据权利要求1所述的一种绿色包装印刷用环保型水性油墨，其特征在于，所述腰果酚接枝丙烯酸树脂的制备方法如下：（1）将腰果酚与丙烯酰氯以摩尔比为1:1~5加入到反应器中控制反应器温度为20~70℃，开启搅拌，反应0.5~4h，过滤，蒸馏得到丙烯酸腰果酚酯；（2）以过硫酸铵或过硫酸钾为引发剂，将丙烯酸腰果酚酯与丙烯酸类单体，以1:3~13的摩尔比加入到反应器中，搅拌，控制反应器温度为70~100℃，反应2~6h，反应结束后降温，调节产物ph为8~11，获得腰果酚接枝丙烯酸树脂。

3.根据权利要求1所述的一种绿色包装印刷用环保型水性油墨，其特征在于，所述二氧化硅为尺寸为100~500nm的球形二氧化硅，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570、kh792中的一种或多种，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。

4.一种如权利要求1~3任一项所述的绿色包装印刷用环保型水性油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种绿色包装印刷用环保型水性油墨的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇、乙醇中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种绿色包装印刷用环保型水性油墨的制备方法，其特征在于，所述环保型水性油墨的ph值为7~13。

技术总结本发明公开了一种绿色包装印刷用环保型水性油墨及其制备方法，属于水性油墨技术领域。所述水性油墨由以下重量份的组分制备而成：生物基树脂40~50份，颜料0.3~0.6份，二氧化硅0.1~0.4份，偶联剂2~4份，消泡剂0.1~0.3份，增稠剂0.25~0.5份；所述生物基树脂为腰果酚接枝丙烯酸树脂。本发明制备得到的水性油墨成膜性好，光泽度高，硬度高，耐水耐醇性好，综合性能优异，可广泛用于织物、药品、食品、书刊、保健品、标签等对环保要求较高的包装材料。技术研发人员：肖雪清,郑婵受保护的技术使用者：福建理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18