一种水性油墨及其制备方法与流程

本发明涉及水性油墨，具体为一种水性油墨及其制备方法。

背景技术：

1、水性油墨以水为主要溶剂，其主要成分包括无机或有机色粉、松香或丙烯酸树脂、以及各类助剂，如消泡剂、分散剂、流平剂和稳定剂等；水性油墨凭借其环保、安全、无毒的特性，在多个领域得到广泛应用，在纸质印刷品领域，水性油墨对纸张、纸板等吸收性材料具有良好的附着力，广泛应用于书籍、画册、报纸、瓦楞纸箱等产品，在纺织品印花领域，水性印花技术适用于棉布、涤纶布、混纺布等多种材料，具有盖色力强、手感柔软等特点。

2、然而，当细菌在水性油墨中繁殖时，会消耗油墨中的成分，并产生代谢物，这会直接导致油墨的ph值迅速下降，进而破坏整个体系的稳定性，直观的表现就是油墨出现‌发臭、结块、产生沉淀、粘度异常变化‌等问题，最终无法使用，且变质的油墨和发霉的印刷品可能会释放出有害物质或霉菌孢子，对操作工人的健康构成潜在威胁，同时也对环境不友好，这与水性油墨主打的环保、安全理念背道而驰，因此，本技术介绍了一种具有抗菌性能的水性油墨。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水性油墨及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、一种水性油墨，所述水性油墨是将抗菌二氧化硅、聚丙烯酸酯乳液、颜料、润湿分散剂disperbyk-181、磷酸三丁酯混合，制得；

3、所述抗菌二氧化硅是将1,3,5-三氨基苯和2,5-二羟基对苯二甲醛在二氧化硅表面反应再与dopo反应，最后与锌离子配合，制得；

4、所述聚丙烯酸酯乳液是将2-甲基2-碘乙基2-丙烯酸酯和n,n-二甲基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛胺反应，再与甲基丙烯酸甲酯‌、‌丙烯酸丁酯‌、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯‌聚合，制得。

5、一种水性油墨的制备方法，所述水性油墨的制备方法主要包括以下制备步骤：

6、（1）将醋酸锌与去离子水按质量比1：14~16混合均匀，制得醋酸锌溶液；将改性二氧化硅浸没在醋酸锌溶液中14~16h，过滤，用去离子水洗涤3~5次，在-5~0℃下真空干燥24~26h，制得抗菌二氧化硅；

7、（2）将丙烯酸酯单体、乳化剂、碳酸氢钠和去离子水按质量比48~52：3~4：0.1：28~32混合，在室温下搅拌40~60min，制得预乳化聚丙烯酸酯；将1/3预乳化聚丙烯酸酯在78~82℃，200~300r/min下搅拌3~5min，加入丙烯酸酯单体质量0.004~0.006倍的过硫酸铵继续搅拌4~6min，在40~50min内匀速加入剩余2/3预乳化聚丙烯酸酯，继续搅拌180~200min，加入丙烯酸酯单体质量0.008~0.012倍的过硫酸铵，继续搅拌8~10min，冷却至室温，用氨水将ph调节至7~8，制得聚丙烯酸酯乳液；

8、（3）将抗菌二氧化硅、聚丙烯酸酯乳液、颜料、润湿分散剂disperbyk-181、磷酸三丁酯按质量比1：8~10：2~3：0.22~0.26：0.16~0.2混合均匀，制得水性油墨。

9、作为优化，步骤（1）所述改性二氧化硅是将预改性二氧化硅、dopo和thf按质量比1：0.8~0.9：14~16混合，在200~300r/min，加热至63~67℃，搅拌4~5h，冷却至室温，过滤，用乙醇洗涤3~5次，在-5~0℃下真空干燥24~26h制得。

10、作为优化，所述预改性二氧化硅是将1,3,5-三氨基苯和2,5-二羟基对苯二甲醛按摩尔比2：3混合，加入1,3,5-三氨基苯质量10~12倍的乙醇和1,3,5-三氨基苯等质量的二氧化硅，在200~300r/min，氮气保护下，加热至73~77℃，搅拌4~5h，冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤3~5次，在-5~0℃下真空干燥24~26h，制得。

11、作为优化，所述二氧化硅为粒径200~300nm的二氧化硅。

12、作为优化，步骤（2）所述改性丙烯酸酯单体是将2-甲基2-碘乙基2-丙烯酸酯和n,n-二甲基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛胺按摩尔比1：1混合，加入2-甲基2-碘乙基2-丙烯酸酯质量18~22倍的乙腈，在50~55℃，200~300r/min下搅拌15~16h，在室温下真空干燥24~26h，制得。

13、作为优化，步骤（2）所述丙烯酸酯单体是将甲基丙烯酸甲酯‌、‌丙烯酸丁酯‌、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯‌、改性丙烯酸酯单体按质量比30~34：23~25：6~8：2~3：1~1.5：6~8混合均匀，制得。

14、作为优化，步骤（2）所述乳化剂是将烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基硫酸钠按质量比1：1混合均匀，配制而成。

15、作为优化，步骤（3）所述颜料为酞菁蓝、酞菁绿、酞菁红等。

16、作为优化，改性二氧化硅的反应机理如下：

17、

18、

19、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

20、本发明在制备水性油墨时，将1,3,5-三氨基苯和2,5-二羟基对苯二甲醛在二氧化硅表面反应再与dopo反应，最后与锌离子配合，制得抗菌二氧化硅；将2-甲基-2-碘乙基丙烯酸酯和n,n-二甲基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛胺反应，再与甲基丙烯酸甲酯‌、‌丙烯酸丁酯‌、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯‌聚合，制得聚丙烯酸酯乳液；将抗菌二氧化硅、聚丙烯酸酯乳液、颜料、润湿分散剂disperbyk-181、磷酸三丁酯混合，制得水性油墨。

21、首先，将1,3,5-三氨基苯和2,5-二羟基对苯二甲醛在二氧化硅表面反应再与dopo反应，最后与锌离子配合，制得抗菌二氧化硅；将1,3,5-三氨基苯和2,5-二羟基对苯二甲醛在二氧化硅表面反应使得纳米二氧化硅表面形成富含亚胺键的交联网状结构，其中的亚胺键可以与dopo反应，接入的磷酸酯在高温下可以分解生成含磷自由基，高效捕获燃烧链式反应中的氢自由基和羟自由基，中断燃烧的链式反应，同时在高温下分解生成的磷酸类物质，催化油墨中的聚丙烯酸酯基体脱水成炭，在材料表面形成稳定的隔热隔氧炭层，减少基体与外界的热量、氧气交换，增强油墨的阻燃能力；最后与锌离子配合，油墨中的锌离子可以与带负电的细菌细胞膜结合，改变细菌细胞膜的通透性，造成细胞内容物外泄，直接损伤菌体结构，增强油墨的抗菌能力。

22、其次，将2-甲基2-碘乙基2-丙烯酸酯和n,n-二甲基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛胺反应，再与甲基丙烯酸甲酯‌、‌丙烯酸丁酯‌、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯‌聚合，制得聚丙烯酸酯乳液；将抗菌二氧化硅、聚丙烯酸酯乳液、颜料、润湿分散剂disperbyk-181、磷酸三丁酯混合，制得水性油墨；通过2-甲基2-碘乙基2-丙烯酸酯和n,n-二甲基-3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟-1-辛胺的反应，既在油墨中引入氟，还引入季铵盐，其中，氟是元素中电负性最强的元素，c-f键键能很大，降低材料表面能，能够有效阻挡水分的渗透，赋予油墨较好的耐水性，且c-f键由于键能高，极难断裂，导致分子链难以热解产生可燃挥发物，进一步增强油墨的阻燃能力；同时引入季铵盐，其带正电荷的基团，可以通过静电力强力吸附带负电的细菌细胞壁表面，同时疏水烷基链还可以插入细胞膜脂质双分子层，改变膜通透性，导致细胞内酶、辅酶及代谢产物外溢，引发溶胞，从而增强油墨抑菌能力。