一种快干水性油墨及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种快干水性油墨及其制备方法。

背景技术：

1、油墨是用于印刷的重要材料，是由有色体（如颜料）、连结料（树脂）、填（充）料、助剂和溶剂等物质组成的均匀混合物，是有颜色、具有一定流动度的浆状胶粘体。油墨能通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，被广泛用于书刊、包装装潢、建筑装饰等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。

2、水性油墨（water-based ink）是以水为溶剂或分散剂的油墨，简称“水墨”，其以水性高分子树脂作为连接料，不含有害的有机溶剂，能够减少对环境的污染和对人体的危害，无疑更加符合环保要求。水性丙烯酸乳液不但具备优异的光泽度、耐酸碱性及良好的耐候性、耐污染性等有机溶剂型树脂的优点，而且具有价格低、使用安全、节省能源、减少环境污染和公害等特点，是一种低voc的绿色环保型材料，并以其多样性和良好的理化性能已成为水性油墨连接料的最佳选择。然而水性油墨与传统的溶剂型油墨相比，其干燥速度相对要慢，这意味着可能会影响生产效率，往往需要额外的烘干设备或者更长的干燥时间。

3、因此，有必要进一步研发具有快速干燥性能的水性油墨。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种快干水性油墨。

2、本发明的另一目的在于提供上述快干水性油墨的制备方法。

3、本发明的目的通过下述技术方案实现：

4、一种快干水性油墨，按重量百分比计包括如下组分：

5、水性丙烯酸乳液40-50%，

6、水性醇酸树脂15-20%，

7、聚乙烯蜡1-2%，

8、颜料10-30%，

9、消泡剂0.1-0.3%，

10、流平剂0.2-0.5%，

11、分散剂0.1-0.5%，

12、偶联剂0.1-1%，

13、余量为水；

14、所述水性醇酸树脂的制备包括如下步骤：

15、（1）在氮气或稀有气体氛围中，将10-15重量份植物油、0.2-0.5重量份催化剂、2-5重量份二聚甘油、15-20重量份结晶性多元醇、20-25重量份多元酸或酸酐、40-80重量份二甲苯加入反应釜中，加热至190-210℃回流进行酯化反应；

16、（2）取样测定反应体系的酸值，当酸值检测值为25-30mgkoh/g时停止加热，并通过减压蒸馏除去二甲苯；

17、（3）向反应体系中加入中和剂调节至ph=7-8得到所述水性醇酸树脂。

18、优选的，所述植物油为质量比为1:(3-5)的红花油和核桃油。

19、优选的，所述催化剂为氧化锑、醋酸锑、氧化锡、氢氧化锂、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡中的至少一种。

20、优选的，所述结晶性多元醇为新戊二醇、季戊四醇、赤藓糖醇中的至少一种。

21、优选的，所述多元酸为邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸中的至少一种。

22、优选的，所述酸酐为邻苯二甲酸酐、苯甲酸酐、偏苯三酸酐中的至少一种。

23、优选的，所述分散剂为油酸酰胺、木质素磺酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠中的至少一种。

24、优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。在本发明的一些实施例中，所述有机硅消泡剂包括但不限于德国毕克公司生产的byk-020、byk-077、byk-085中的至少一种。

25、在本发明的一些实施例中，所述流平剂包括但不限于德国巴斯夫公司生产的efka-3033、efka-3777、efka-3236、efka-3288中的至少一种。

26、优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。在本发明的一些实施例中，所述硅烷偶联剂包括但不限于上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产的kh550、kh560、kh570、kh792中的至少一种。

27、优选的，所述水性丙烯酸乳液的制备包括如下步骤：

28、s1、将30-40重量份甲基丙烯酸甲酯、5-10重量份丙烯酸、10-15重量份n-羟甲基丙烯酰胺、2-3重量份乳化剂加入15-20重量份水中混合均匀得到乳化液；

29、s2、将步骤s1所得乳化液与8-10重量份、浓度为5-8wt%的引发剂的水溶液同步滴加到85-95℃、90-100重量份的水中，滴加完毕后保温1-2h得到第一反应液；

30、s3、另取步骤s1中1/4用量的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、n-羟甲基丙烯酰胺，与2-3重量份甲基丙烯酸羟乙酯、0.5-1重量份硫代乙酸配制得到混合液；

31、s4、向步骤s2所得第一反应液中同步滴加步骤s3配制的混合液和8-10重量份、浓度为5-8wt%的引发剂的水溶液，滴加完毕后85-95℃保温1-2h得到第二反应液；

32、s5、将第二反应液的温度降至55-60℃后，向其中加入0.5-1重量份由叔丁基过氧化氢、异抗坏血酸钠组成的混合物与8-10重量份水配制而成的溶液，继续55-60℃保温1-2h，随后自然冷却至室温再加入中和剂调节至ph=7-8，即得到所述水性丙烯酸乳液。

33、优选的，所述中和剂为三乙醇胺、三乙胺、n,n-二甲基乙醇胺、氨水、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种。

34、优选的，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

35、优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种。

36、优选的，步骤s5中叔丁基过氧化氢与异抗坏血酸钠的质量比为1:(1-2)。

37、上述快干水性油墨的制备方法，包括如下步骤：

38、(1)按重量份称取所有组分后在室温、400-600r/min转速下混合30-45min；

39、(2)将混合后的物料送入球磨机中研磨至细度为15μm以下，得到所述快干水性油墨。

40、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

41、（1）本发明以水性丙烯酸乳液和自制水性醇酸树脂作为连接料制备水性油墨，自制水性醇酸树脂采用特定混合比例的干性植物油（棕榈仁油和紫苏籽油）、结晶性脂肪族多元醇和芳香族多元酸或酸酐为主要原料；其中，干性植物油的引入能加快油墨的干燥，结晶性脂肪族多元醇能够提升水性醇酸树脂的交联速度和交联密度，芳香族多元酸或酸酐为水性醇酸树脂引入芳环从而提升聚合物耐热性。水性醇酸树脂与水性丙烯酸乳液及其他助剂共混后，所得油墨的干燥速度和耐热性均得到明显提升。同时，自制水性醇酸树脂还引入了二聚甘油，其羟基可参与反应并能够增加主链长度、减少支化程度，从而提升所制备油墨的耐水性和附着牢度。

42、（2）本发明进一步采用乳液技术、以两步滴加法设计核壳结构制备了水性丙烯酸乳液，能够提高所制备油墨的分散性，这有利于提高油墨的储存稳定性，同时还能使油墨与基材表面更好地结合，进一步提高油墨的附着牢度。