CN108997835A - 一种耐磨胶印油墨及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料15‑18份、环氧丙烯酸树脂45‑50份、异丙醇20‑25份、植物油10‑15份、植物油脂肪酸酯5‑8份、改性粘土5‑10份、改性纳米SiO₂5‑10份、聚乙烯蜡3‑4份、分散剂1‑2份、消泡剂0.5‑1份、流平剂0.5‑1份；本发明还公开了所述耐磨胶印油墨的生产工艺，包括如下步骤：步骤S1、以环氧丙烯酸树脂、异丙醇、植物油、植物油脂肪酸酯制备连接料；步骤S2、将连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂的混合物高速分散；步骤S3、研磨；步骤S4、再加入助剂混合均匀。本发明加工得到的耐磨胶印油墨，耐磨性高，光泽度好，储存稳定性好，具有良好的质量性能指标和印刷适性。

Description

一种耐磨胶印油墨及其生产工艺

技术领域

本发明属于胶印油墨技术领域，具体地，涉及一种耐磨胶印油墨及其生产工艺。

背景技术

胶印油墨为了赋予印刷后的油墨具有耐磨擦的性能，在制作胶印油墨时需要添加一定量的蜡成分。现有技术中，胶印油墨的生产工艺是先将蜡粉与凡立水、植物油和矿物油搅拌混合，然后进行研磨以制备成蜡浆或蜡膏，然后再将所制得的蜡浆或蜡膏直接添加到基墨中进行简单的搅拌分散以制备胶印油墨。然而，现有技术中的这种先制备蜡浆或蜡膏再添加到基墨中制备胶印油墨的生产工艺，由于蜡浆为浆状，而蜡膏为膏状，并且由于蜡在油墨中的分散程度，决定油墨的耐磨性能，然而，浆状的蜡浆和膏状的蜡膏分别分散在基墨中的总比表面积均比较小，即蜡浆或蜡膏在基墨中分散程度比较低，从而造成所制得的胶印油墨的耐磨性能比较差。另外，现有技术将蜡浆或蜡膏添加到基墨分散的过程中，由于没有考虑分散条件，从而也使得蜡的分散程度不高，造成其所制得的胶印油墨的耐磨性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨胶印油墨及其生产工艺，通过以环氧丙烯酸树脂、异丙醇、植物油为主要原料，生产胶印油墨连结料，配之与颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂和加工助剂等，经过充分分散研磨后，得到的耐磨胶印油墨，耐磨性高，光泽度好，储存稳定性好，具有不逊色于传统胶印油墨的质量性能指标和良好的印刷适性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料15-18份、环氧丙烯酸树脂45-50份、异丙醇20-25份、植物油10-15份、植物油脂肪酸酯5-8份、改性粘土5-10份、改性纳米SiO₂5-10份、聚乙烯蜡3-4份、分散剂1-2份、消泡剂0.5-1份、流平剂0.5-1份；

所述耐磨胶印油墨由如下步骤加工而成：

步骤S1、于常温下，边搅拌边缓慢将环氧丙烯酸树脂加入异丙醇中，加完后，继续搅拌30-40min，再加入植物油和植物油脂肪酸酯，搅拌50-60min，分散均匀，制得连接料；

步骤S2、将60％-70％的连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂置于高速分散机中，3000r/min条件下分散1h，制得混合料；

步骤S3、然后采用三辊研磨机对混合料进行研磨，研磨前，加入氧化锆珠作为研磨介质，研磨至细度≤15μm，研磨时物料温度不得超过50℃；

步骤S4、再加入剩余的连接料、分散剂、消泡剂和流平剂，500r/min条件下搅拌1-2h，制得耐磨胶印油墨。

进一步地，所述植物油为豆油和桐油按照质量比2:1复配而成。

进一步地，所述植物油脂肪酸酯为大豆油酸甲酯、大豆油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或其混合物。

进一步地，所述环氧丙烯酸树脂由如下方法制备：

(1)将0.56g月桂醇聚氧乙烯醚和0.24g十二烷基醇醚硫酸钠加入到30mL异丙醇中，磁力搅拌55-60min分散均匀，得到复合乳化剂，将复合乳化剂放置在恒温磁力搅拌器上，保持温度为15℃，转速为500r/min，依次加入8.4g甲基丙烯酸乙酯、9.0g丙烯酸乙酯、0.6g丙烯酸、2.0g的E-44型环氧树脂(E-44)以及0.3g的硼氢化钠，搅拌反应40min，制成预乳液，备用；

(2)将过硫酸钠溶于去离子水，配制成质量分数为0.3％的过硫酸钠溶液，备用；

(3)取20％的上述预乳液加入到三口烧瓶中，并用恒压滴液漏斗缓慢滴加66mL过硫酸钠，于76℃下反应45-50min，加入剩余的预乳液，并将体系温度升至79℃，再缓慢滴加160mL过硫酸钠溶液，约150min滴加完毕，待完成后将体系温度升至84℃保温0.5h，加入氨水调节体系PH值为8-9，冷却至40℃，用100目滤网过滤，制得环氧丙烯酸树脂。

进一步地，所述改性粘土由如下方法制备：

将天然粘土用粉碎机粉碎，过120目筛网筛分，再置于105℃烘箱中干燥2-3h；干燥后的天然黏土，以1：5的固液比与浓酸混合，在82℃的水浴锅中低速搅拌125-130min，将搅拌后的悬浊液加去离子水稀释，静置，去除上层清液，反复操作，直至其pH值达到6.7-7.1，将处理过后的悬浊液转移至蒸发皿中，置入干燥箱中干燥24h，得到改性粘土。

进一步地，所述浓酸为浓硫酸与浓硝酸以1:1的比例制成的混酸。

进一步地，所述改性纳米SiO₂由如下方法制备：

(1)取24g纳米SiO₂粉末放入到装有80mL丙酮的三口烧瓶中，超声分散90-100min，然后向烧瓶中滴加15mL甲基三乙氧基硅烷，再滴加68mL蒸馏水，于66℃恒温反应7h，反应完成后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，然后在45℃下真空干燥5-6h，制得初改性SiO₂粉末；

(2)取12g初改性SiO₂于100mL异丙醇中，超声分散60min，加入18mL硅烷偶联剂KH570，于75℃下反应7h，反应结束后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，在45℃下真空干燥5-6h，制得改性纳米SiO₂粉末。

一种耐磨胶印油墨的生产工艺，包括如下步骤：

步骤S1、于常温下，边搅拌边缓慢将环氧丙烯酸树脂加入异丙醇中，加完后，继续搅拌30-40min，再加入植物油和植物油脂肪酸酯，搅拌50-60min，分散均匀，制得连接料；

步骤S2、将60％-70％的连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂置于高速分散机中，3000r/min条件下分散1h，制得混合料；

步骤S3、然后采用三辊研磨机对混合料进行研磨，研磨前，加入氧化锆珠作为研磨介质，研磨至细度≤15μm，研磨时物料温度不得超过50℃；

步骤S4、再加入剩余的连接料、分散剂、消泡剂和流平剂，500r/min条件下搅拌1-2h，制得耐磨胶印油墨。

本发明的有益效果：

(1)本发明的胶印油墨以环氧丙烯酸树脂作为连接料，在确保丙烯酸树脂光泽度的前提下，通过引入环氧树脂来改性丙烯酸树脂以提高水性丙烯酸树脂液的附着力和耐水性，作为连接料，改善油墨的成膜性；

(2)本发明在胶印油墨的原料中添加了改性粘土，对粘土进行了酸处理，由于范德华力和氢键相互作用，黏土中纳米纤维状晶体多以致密的聚集体形式存在，而酸化处理可分解黏土中粒间杂质胶结物和碳酸盐矿物，实现纤维束间的解聚，使得粘土中的硅酸盐晶体结构变得规整；改性纳米黏土颗粒的加入能增加连结料树脂的固含量，较高的固含量能加速水性树脂的干燥速度，同时较高的固含量的树脂能提高工业生产效率、降低运输成本；

(3)本发明在胶印油墨的原料中添加了改性纳米SiO₂粉末，改性纳米SiO₂粉末是含有大量耐磨性好的Si-O-Si共价键网络与树脂体系均匀混合，形成致密涂层；另外，改性SiO₂粒子表面引入的C＝C双键可与树脂中C＝C双键发生交联反应，生成更加紧密的无机/有机涂层，大大增强了固化后油墨的耐磨性能；

(4)本发明以环氧丙烯酸树脂、异丙醇、植物油为主要原料，生产胶印油墨连结料，配之与颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂和加工助剂等，经过充分分散研磨后，得到的耐磨胶印油墨，耐磨性高，光泽度好，储存稳定性好，具有不逊色于传统胶印油墨的质量性能指标和良好的印刷适性；本发明的耐磨胶印油墨由于不使用石油溶剂油等矿物油溶剂，无毒、无害、环保、易降解再生，可广泛应用于对环保无害有严格要求的卷筒纸胶版印刷。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料15-18份、环氧丙烯酸树脂45-50份、异丙醇20-25份、植物油10-15份、植物油脂肪酸酯5-8份、改性粘土5-10份、改性纳米SiO₂5-10份、聚乙烯蜡3-4份、分散剂1-2份、消泡剂0.5-1份、流平剂0.5-1份；

所述颜料中，其黄色颜料优选为颜料黄13、颜料黄17的一种或其混合物；其红色颜料优选为洋红6B、洋红8B中的一种或其混合物；其蓝色颜料优选为酞菁蓝BGS、酞菁蓝B的一种或其混合物；其黑色颜料优选为中色素炭黑；

所述植物油为豆油和桐油按照质量比2:1复配而成；

豆油的价格最低，而且资源丰富，易获得，但是单纯豆油无法满足油墨在干燥性方面的需求；桐油分子间会发生聚合反应(干燥反应)，形成六元或八元环型网状大分子结构，因此，桐油膜干透的需氧量较少；另外，由于桐油酸的干燥主要以聚合为主，所以在氧化过程中产生的氧化产物羧酸也较少，故由桐油制作的油墨墨膜的耐水和耐碱性能更优异；

所述植物油脂肪酸酯为大豆油酸甲酯、大豆油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或其混合物；

所述分散剂为邻苯二甲酸二丁酯或聚乙二醇200；

所述消泡剂为二甲基硅油或有机硅消泡剂；

所述流平剂为聚二甲基硅氧烷或二丙酮醇；

所述聚乙烯蜡可作为耐磨助剂，改善填料的分散性，可作为颜料的载体，改进油墨的耐磨性；

所述环氧丙烯酸树脂由如下方法制备：

(1)将0.56g月桂醇聚氧乙烯醚和0.24g十二烷基醇醚硫酸钠加入到30mL异丙醇中，磁力搅拌55-60min分散均匀，得到复合乳化剂，将复合乳化剂放置在恒温磁力搅拌器上，保持温度为15℃，转速为500r/min，依次加入8.4g甲基丙烯酸乙酯、9.0g丙烯酸乙酯、0.6g丙烯酸、2.0g的E-44型环氧树脂(E-44)以及0.3g的硼氢化钠，搅拌反应40min，制成预乳液，备用；

(2)将过硫酸钠溶于去离子水，配制成质量分数为0.3％的过硫酸钠溶液，备用；

(3)取20％的上述预乳液加入到三口烧瓶中，并用恒压滴液漏斗缓慢滴加66mL过硫酸钠，于76℃下反应45-50min，加入剩余的预乳液，并将体系温度升至79℃，再缓慢滴加160mL过硫酸钠溶液，约150min滴加完毕，待完成后将体系温度升至84℃保温0.5h，加入氨水调节体系PH值为8-9，冷却至40℃，用100目滤网过滤，制得环氧丙烯酸树脂；

通过引入环氧树脂来改性丙烯酸树脂以提高水性丙烯酸树脂液的附着力和耐水性，作为连接料，改善油墨的成膜性；

所述改性粘土由如下方法制备：

将天然粘土用粉碎机粉碎，过120目筛网筛分，再置于105℃烘箱中干燥2-3h；干燥后的天然黏土，以1：5的固液比与浓酸混合，在82℃的水浴锅中低速搅拌125-130min，将搅拌后的悬浊液加去离子水稀释，静置，去除上层清液，反复操作，直至其pH值达到6.7-7.1，将处理过后的悬浊液转移至蒸发皿中，置入干燥箱中干燥24h，得到改性粘土；

其中，浓酸为浓硫酸与浓硝酸以1:1的比例制成的混酸；

由于范德华力和氢键相互作用，黏土中纳米纤维状晶体多以致密的聚集体形式存在，而酸化处理可分解黏土中粒间杂质胶结物和碳酸盐矿物，实现纤维束间的解聚，使得粘土中的硅酸盐晶体结构变得规整；改性纳米黏土颗粒的加入能增加连结料树脂的固含量，较高的固含量能加速水性树脂的干燥速度，同时较高的固含量的树脂能提高工业生产效率、降低运输成本；

改性纳米SiO₂由如下方法制备：

(1)取24g纳米SiO₂粉末放入到装有80mL丙酮的三口烧瓶中，超声分散90-100min，然后向烧瓶中滴加15mL甲基三乙氧基硅烷，再滴加68mL蒸馏水，于66℃恒温反应7h，反应完成后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，然后在45℃下真空干燥5-6h，制得初改性SiO₂粉末；

(2)取12g初改性SiO₂于100mL异丙醇中，超声分散60min，加入18mL硅烷偶联剂KH570，于75℃下反应7h，反应结束后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，在45℃下真空干燥5-6h，制得改性纳米SiO₂粉末；

改性纳米SiO₂粉末是含有大量耐磨性好的Si-O-Si共价键网络与树脂体系均匀混合，形成致密涂层；另外，改性SiO₂粒子表面引入的C＝C双键可与树脂中C＝C双键发生交联反应，生成更加紧密的无机/有机涂层，大大增强了固化后油墨的耐磨性能；

所述耐磨胶印油墨的生产工艺，包括如下步骤：

步骤S1、于常温下，边搅拌边缓慢将环氧丙烯酸树脂加入异丙醇中，加完后，继续搅拌30-40min，再加入植物油和植物油脂肪酸酯，搅拌50-60min，分散均匀，制得连接料；

步骤S2、将60％-70％的连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂置于高速分散机中，3000r/min条件下分散1h，制得混合料；

步骤S3、然后采用三辊研磨机对混合料进行研磨，研磨前，加入氧化锆珠作为研磨介质，研磨至细度≤15μm，研磨时物料温度不得超过50℃；

在研磨的过程中要加入研磨介质(氧化锆珠)，主要原理是随着研磨机叶轮的高速旋转，研磨珠对颜料施加剪切作用，同时叶轮自身产生离心力，通过二者的共同作用实现分散，研磨分散效果优异；

步骤S4、再加入剩余的连接料、分散剂、消泡剂和流平剂，500r/min条件下搅拌1-2h，制得耐磨胶印油墨。

实施例1

一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料15份、环氧丙烯酸树脂45份、异丙醇20份、植物油10份、植物油脂肪酸酯5份、改性粘土5份、改性纳米SiO₂5份、聚乙烯蜡3份、分散剂1份、消泡剂0.5份、流平剂0.5份；

实施例2

一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料17份、环氧丙烯酸树脂48份、异丙醇22份、植物油13份、植物油脂肪酸酯7份、改性粘土8份、改性纳米SiO₂8份、聚乙烯蜡3.5份、分散剂1.5份、消泡剂0.7份、流平剂0.8份；

实施例3

一种耐磨胶印油墨，由如下重量份的主要原料制成：颜料18份、环氧丙烯酸树脂50份、异丙醇25份、植物油15份、植物油脂肪酸酯8份、改性粘土10份、改性纳米SiO₂10份、聚乙烯蜡3-4份、分散剂2份、消泡剂1份、流平剂1份；

对实施例1-3制备得到的胶印油墨进行性能测试，具体包括如下：参照GB/T13217.4-2008《液体油墨粘度检验方法》测试油墨的粘度；参照GB/T 13217.5《液体油墨初干性检验方法》测试油墨的初干性；参照GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》测试油墨的耐水性等级(1级，严重变色；2级，明显变色；3级，稍微变色；4级，基本不变色；5级，不变色)；参照GB/T 7706-2008《凸版装潢印刷品》测试墨层的耐磨性；测试结果如下表所示：

	实施例1	实施例2	实施例3
				粘度(mPa·s)	32.4	33.6	32.9
初干性(mm·30s-1)	17.5	16.8	18.7
				耐水等级	4	4	5
耐磨性/％	100	100	100

可知，本发明制备得到的胶印油墨的粘度大于32.4mPa·s，初干性大于16.8mm·30s^-1，耐水等级达到4级及以上，耐磨性达到100％，本发明制备得到的胶印油墨干燥速度快、具有优良的耐水性和耐磨性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种耐磨胶印油墨，其特征在于，由如下重量份的主要原料制成：颜料15-18份、环氧丙烯酸树脂45-50份、异丙醇20-25份、植物油10-15份、植物油脂肪酸酯5-8份、改性粘土5-10份、改性纳米SiO₂5-10份、聚乙烯蜡3-4份、分散剂1-2份、消泡剂0.5-1份、流平剂0.5-1份；

所述耐磨胶印油墨由如下步骤加工而成：

步骤S1、于常温下，边搅拌边缓慢将环氧丙烯酸树脂加入异丙醇中，加完后，继续搅拌30-40min，再加入植物油和植物油脂肪酸酯，搅拌50-60min，分散均匀，制得连接料；

步骤S2、将60％-70％的连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂置于高速分散机中，3000r/min条件下分散1h，制得混合料；

步骤S3、然后采用三辊研磨机对混合料进行研磨，研磨前，加入氧化锆珠作为研磨介质，研磨至细度≤15μm，研磨时物料温度不得超过50℃；

步骤S4、再加入剩余的连接料、分散剂、消泡剂和流平剂，500r/min条件下搅拌1-2h，制得耐磨胶印油墨。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述植物油为豆油和桐油按照质量比2:1复配而成。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述植物油脂肪酸酯为大豆油酸甲酯、大豆油酸乙酯、油酸丁酯中的一种或其混合物。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述环氧丙烯酸树脂由如下方法制备：

(1)将0.56g月桂醇聚氧乙烯醚和0.24g十二烷基醇醚硫酸钠加入到30mL异丙醇中，磁力搅拌55-60min分散均匀，得到复合乳化剂，将复合乳化剂放置在恒温磁力搅拌器上，保持温度为15℃，转速为500r/min，依次加入8.4g甲基丙烯酸乙酯、9.0g丙烯酸乙酯、0.6g丙烯酸、2.0g的E-44型环氧树脂(E-44)以及0.3g的硼氢化钠，搅拌反应40min，制成预乳液，备用；

(2)将过硫酸钠溶于去离子水，配制成质量分数为0.3％的过硫酸钠溶液，备用；

(3)取20％的上述预乳液加入到三口烧瓶中，并用恒压滴液漏斗缓慢滴加66mL过硫酸钠，于76℃下反应45-50min，加入剩余的预乳液，并将体系温度升至79℃，再缓慢滴加160mL过硫酸钠溶液，约150min滴加完毕，待完成后将体系温度升至84℃保温0.5h，加入氨水调节体系PH值为8-9，冷却至40℃，用100目滤网过滤，制得环氧丙烯酸树脂。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述改性粘土由如下方法制备：

将天然粘土用粉碎机粉碎，过120目筛网筛分，再置于105℃烘箱中干燥2-3h；干燥后的天然黏土，以1：5的固液比与浓酸混合，在82℃的水浴锅中低速搅拌125-130min，将搅拌后的悬浊液加去离子水稀释，静置，去除上层清液，反复操作，直至其pH值达到6.7-7.1，将处理过后的悬浊液转移至蒸发皿中，置入干燥箱中干燥24h，得到改性粘土。

6.根据权利要求5所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述浓酸为浓硫酸与浓硝酸以1:1的比例制成的混酸。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨胶印油墨，其特征在于，所述改性纳米SiO₂由如下方法制备：

(1)取24g纳米SiO₂粉末放入到装有80mL丙酮的三口烧瓶中，超声分散90-100min，然后向烧瓶中滴加15mL甲基三乙氧基硅烷，再滴加68mL蒸馏水，于66℃恒温反应7h，反应完成后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，然后在45℃下真空干燥5-6h，制得初改性SiO₂粉末；

(2)取12g初改性SiO₂于100mL异丙醇中，超声分散60min，加入18mL硅烷偶联剂KH570，于75℃下反应7h，反应结束后立即用无水乙醇反复过滤洗涤直至中性，在45℃下真空干燥5-6h，制得改性纳米SiO₂粉末。

8.一种耐磨胶印油墨的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、于常温下，边搅拌边缓慢将环氧丙烯酸树脂加入异丙醇中，加完后，继续搅拌30-40min，再加入植物油和植物油脂肪酸酯，搅拌50-60min，分散均匀，制得连接料；

步骤S2、将60％-70％的连接料、颜料、改性粘土、改性纳米SiO₂置于高速分散机中，3000r/min条件下分散1h，制得混合料；

步骤S3、然后采用三辊研磨机对混合料进行研磨，研磨前，加入氧化锆珠作为研磨介质，研磨至细度≤15μm，研磨时物料温度不得超过50℃；

步骤S4、再加入剩余的连接料、分散剂、消泡剂和流平剂，500r/min条件下搅拌1-2h，制得耐磨胶印油墨。