一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨及其制备方法与流程

本发明涉及凹版油墨制备，尤其涉及一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨及其制备方法。

背景技术：

1、随着包装印刷行业环保管控要求持续升级，溶剂型凹版油墨因挥发性有机物排放高、环境影响大，正逐步被水性凹版油墨替代，白色油墨是凹版印刷体系中的核心基础色墨；

2、现有水性凹版白色油墨多采用单一高分子分散剂实现钛白粉的分散稳定，主要依靠分散剂的空间位阻效应或静电斥力阻碍颜料颗粒团聚，该类分散体系中，分散剂与颜料表面以物理吸附作用为主，在高剪切研磨工况以及长期储存过程中易发生解吸，造成颜料颗粒重新絮凝、沉降，体系稳定性难以保障，为维持基本的分散性能，现有水性凹版油墨通常需将颜基比控制在较低水平，无法实现高颜料含量的稳定分散，限制了白色油墨遮盖力的提升，在制备工艺层面，传统水性凹版油墨普遍采用预浆研磨路线，该工艺工序环节多、生产周期长，研磨与调墨分阶段进行，设备投入与生产能耗均较高，同时在研磨过程中，钛白粉团聚体破碎后产生的新生表面具有极高表面能，若无法及时被稳定剂有效包覆，极易发生二次碰撞絮凝。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨及其制备方法，解决了上述背景技术提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，按质量百分比计由以下组分组成：

3、a-3水性丙烯酸树脂38%、k-2型水性高分子分散剂5%、去离子水5%、金红石型钛白粉36%、无水乙醇14%、以及复合助剂2%；

4、油墨中的钛白粉颗粒表面形成k-2型分散剂内层锚定和a-3水性丙烯酸树脂外层包覆的双层稳定包覆结构。

5、优选的，a-3水性丙烯酸树脂为苯乙烯改性丙烯酸酯乳液，固含量为45±2%，玻璃化转变温度为-5～0℃，树脂分子链与k-2型分散剂的羧酸锚定基团形成氢键缔合，构成双层结构的分子间结合力。

6、优选的，k-2型水性高分子分散剂为侧链含羧酸锚定基团的聚丙烯酸酯类高分子分散剂，k-2型水性高分子分散剂的锚定基团与钛白粉表面的羟基形成化学键合吸附，构成内层锚定的结合力。

7、优选的，金红石型钛白粉为经硅烷亲水改性处理的钛白粉，平均粒径为0.25～0.35μm，表面羟基含量≥2.5mmol/g，与k-2型分散剂的锚定基团数量匹配。

8、优选的，复合助剂由聚醚改性有机硅流平剂与聚醚类消泡剂按质量比1:1复配而成，无水乙醇同时作为助溶剂与成膜助剂，协同降低油墨最低成膜温度。

9、优选的，一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨的制备方法，包括以下步骤：

10、s1，按配方比例将无水乙醇、去离子水加入研磨设备的进料罐中，开启搅拌，缓慢加入k-2型水性高分子分散剂，搅拌至完全溶解，得到均一的分散底液；

11、s2，保持搅拌状态，向分散底液中一次性投入全部金红石型钛白粉，同时以匀速滴加方式加入全部a-3水性丙烯酸树脂，加料完成后提升搅拌转速进行预分散，随后开启研磨设备进行循环研磨，研磨过程中通冷却水控制物料温度，循环研磨至油墨细度≤5μm；

12、s3，研磨细度达标后，向进料罐中加入复合助剂，搅拌均匀后过滤出料，即得成品。

13、优选的，在s1中，搅拌转速为300～400r/min，搅拌时间为3～5min；

14、在s2中，预分散的搅拌转速为800～1000r/min，预分散时间为8～10min；

15、预分散阶段钛白粉被分散剂初步润湿，同时丙烯酸树脂均匀分散于介质中，不发生大面积絮凝。

16、优选的，在s2中，研磨介质采用氧化锆珠，研磨线速度与分散剂锚定速率、树脂包覆速率相匹配。

17、优选的，在s2中，研磨过程控制物料温度为35～42℃，该温度区间低于a-3水性丙烯酸树脂的最低成膜温度，保证a-3水性丙烯酸树脂以分子态包覆于颜料颗粒表面。

18、本发明提供了一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨及其制备方法，与现有技术相比具备以下有益效果：

19、1、本发明，通过钛白粉表面分散剂内层化学键锚定+树脂外层氢键包覆的双层稳定结构，结合分散剂饱和吸附设计与表面基团的精准匹配，实现了高颜基比下的稳定分散，内层化学键锚定可耐受高剪切研磨与长期储存，外层树脂提供强空间位阻效应，有效避免颜料絮凝、沉降。

20、2、本发明，采用无预浆一步研磨工艺，预先构建均一的分散底液以保障吸附同步性，配合研磨参数与包覆动力学的精准匹配，可在颜料破碎新生表面发生二次絮凝前完成双层包覆，省去了传统的预浆制备工序，显著缩短生产周期，降低研磨能耗与物料损耗。

1.一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，按质量百分比计由以下组分组成：

2.根据权利要求1所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，a-3水性丙烯酸树脂为苯乙烯改性丙烯酸酯乳液，固含量为45±2%，玻璃化转变温度为-5～0℃，树脂分子链与k-2型分散剂的羧酸锚定基团形成氢键缔合，构成双层结构的分子间结合力。

3.根据权利要求1所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，k-2型水性高分子分散剂为侧链含羧酸锚定基团的聚丙烯酸酯类高分子分散剂，k-2型水性高分子分散剂的锚定基团与钛白粉表面的羟基形成化学键合吸附，构成内层锚定的结合力。

4.根据权利要求1所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，金红石型钛白粉为经硅烷亲水改性处理的钛白粉，平均粒径为0.25～0.35μm，表面羟基含量≥2.5mmol/g，与k-2型分散剂的锚定基团数量匹配。

5.根据权利要求1所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，复合助剂由聚醚改性有机硅流平剂与聚醚类消泡剂按质量比1:1复配而成，无水乙醇同时作为助溶剂与成膜助剂，协同降低油墨最低成膜温度。

6.一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨的制备方法，采用如权利要求1至5中任意一项所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨的制备方法，其特征在于，在s1中，搅拌转速为300～400r/min，搅拌时间为3～5min；

8.根据权利要求6所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨的制备方法，其特征在于，在s2中，研磨介质采用氧化锆珠，研磨线速度与分散剂锚定速率、树脂包覆速率相匹配。

9.根据权利要求6所述的一种无预浆研磨环保水性薄膜凹版油墨的制备方法，其特征在于，在s2中，研磨过程控制物料温度为35～42℃，该温度区间低于a-3水性丙烯酸树脂的最低成膜温度，保证a-3水性丙烯酸树脂以分子态包覆于颜料颗粒表面。