一种水性耐磨油墨及其制备方法与流程

本发明涉及油墨技术领域，且特别涉及一种水性耐磨油墨及其制备方法。

背景技术：

目前，印刷工业在生产和生活中的重要性日益凸显，食品、日化用品、金属制品等均会用到油墨印刷。油墨是由有色体、连结料、填(充)料、附加料等物质组成的混合产物，通过印刷将图案、文字表现在承印物上。随着对环保健康要求的提高，目前有许多产品开始使用水性油墨替代油性油墨

水性油墨作为一种新型环保油墨，其主要以水为溶剂，voc含量低，对环境污染小，大大改善了油墨制造和印刷操作环境。同时，水性油墨不容易腐蚀印刷设备，印刷后容易对印刷设备进行清洁。但是，水性油墨主要以水性组分为基体，不够理想，不能满足产品的应用需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种水性耐磨油墨及其制备方法。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种水性耐磨油墨的制备方法，包括以下步骤：

s1，按照重量份数计，将5～10份聚硅氧烷、1～5份吐温80、1～2份二硫化钼和3～8份脂肪醇聚氧乙烯醚在70～80℃条件下加热混合，然后加入60～70份去离子水，均质处理1～3h，得到混合乳液；

s2，将质量分数为5～10％的羧甲基化木质素分散在壳聚糖溶液中，搅拌混合后，加入质量分数为10～20％的颜料，加热至40～60℃，保温搅拌1～2h，过滤得到改性颜料；

s3，按照重量份数计，将10～20份水性连接料、1～5份羟乙基丙烯酰脲、1～2份流平剂和3～5份消泡剂搅拌混合，得到第一混合液；

s4，按照重量份数计，将1～5份所述改性颜料分散在40～60份所述混合乳液中，得到第二混合液，将所述第一混合液和所述第二混合液混合，得到所述水性耐磨油墨。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述水性连接料选自聚乙烯醇、水性聚氨酯中的一种或两种。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤s3中，搅拌混合的速度为120～160r/min，搅拌温度为80～95℃，搅拌时间为20～30min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤s4，将所述改性颜料分散在所述混合乳液的过程为：将所述混合乳液置于40～50℃的油浴温度下，在30～50r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入所述改性颜料。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤s1中，所述硫化钼经过改性处理：将二硫化钼粉末加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，超声剥离24～48h后，清洗干燥后分散在去离子水中，得到二硫化钼水溶液；将琉基乙胺和十二胺溶于乙醇溶液中，混合后加入所述二硫化钼水溶液得到反应液，对所述反应液进行超声处理，得到改性二硫化钼。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述反应液超声处理的时间为24～48h。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述二硫化钼水溶液的质量分数为10～15％。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述消泡剂选自磷酸三丁酯消泡剂或有机硅消泡剂。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述流平剂选自硅油、烷基改性有机硅氧烷和聚醚聚酯改性有机硅氧烷中的一种或多种。

本发明还提出一种水性耐磨油墨，如上所述的制备方法制得。

本发明实施例的水性耐磨油墨及其制备方法的有益效果为：

以聚硅氧烷和脂肪醇聚氧乙烯醚作为乳液主要成分，形成对混合乳液的增效乳化效果，改善乳液的渗透、扩散和稳定性能。同时在混合乳液中加入二硫化钼，对油墨耐磨性能具有良好的增强效果。此外，羧甲基化木质素溶液对颜料进行改性处理，羧甲基化木质素和壳聚糖之间形成强界面相互作用，能够在颜料表面引入耐磨层，形成高耐磨性的水性油墨。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的水性耐磨油墨及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供的一种本发明提出一种水性耐磨油墨的制备方法，包括以下步骤：

s1，按照重量份数计，将5～10份聚硅氧烷、1～5份吐温80、1～2份二硫化钼和3～8份脂肪醇聚氧乙烯醚在70～80℃条件下加热混合，然后加入60～70份去离子水，均质处理1～3h，得到混合乳液。

进一步优选地，该步骤中，二硫化钼经过改性处理，得到改性二硫化钼。改性步骤为：

(1)将二硫化钼粉末加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，超声剥离24～48h后，清洗干燥后分散在去离子水中，得到二硫化钼水溶液。具体地，二硫化钼粉末与n-甲基吡咯烷酮的料液比为1～10g/l。二硫化钼水溶液的质量分数为10～15％。

(2)将琉基乙胺和十二胺溶于乙醇溶液中，混合后加入二硫化钼水溶液得到反应液，对反应液进行超声处理，得到改性二硫化钼。其中，乙醇溶液优选为质量分数为40％～60％的乙醇水溶液，琉基乙胺、十二胺和乙醇溶液的质量比为1:0.2～0.5:5～10。进一步地，反应液超声处理的时间为24～48h。

通过对硫化钼进行改性处理，首先对二硫化钼粉末进行超声剥离，得到薄片层或单片层的二硫化钼，极大降低了其表面能，避免发生团聚。然后，利用琉基乙胺、十二胺进行改性处理，在剥离化的二硫化钼上进行氨基化修饰，有效改性其在混合乳液中的分散稳定性，同时，氨基基团能够提高印刷介质(pvc或纸基材)对于水性油墨的附着力，改善其耐磨性能。

s2，将质量分数为5～10％的羧甲基化木质素分散在壳聚糖溶液中，搅拌混合后，加入质量分数为10～20％的颜料，加热至40～60℃，保温搅拌1～2h，过滤得到改性颜料。其中，壳聚糖溶液中含有2～5g/l的壳聚糖和20～30g/l的醋酸。

该步骤通过利用羧甲基化木质素和壳聚糖之间形成强界面相互作用在颜料的表面包覆形成耐磨层，并能够加强颜料在印刷介质上的附着效果。

s3，按照重量份数计，将10～20份水性连接料、1～5份羟乙基丙烯酰脲、1～2份流平剂和3～5份消泡剂搅拌混合，得到第一混合液。优选地，该步骤中，搅拌混合的速度为120～160r/min，搅拌温度为80～95℃，搅拌时间为20～30min。在较高的温度下，以中速对各物料进行搅拌混合，有利于提高产品的稳定性。

进一步地，水性连接料选自聚乙烯醇、水性聚氨酯中的一种或两种。消泡剂选自磷酸三丁酯消泡剂或有机硅消泡剂。流平剂选自硅油、烷基改性有机硅氧烷和聚醚聚酯改性有机硅氧烷中的一种或多种。

s4，按照重量份数计，将1～5份改性颜料分散在40～60份混合乳液中，得到第二混合液，将第一混合液和第二混合液混合，得到水性耐磨油墨。

进一步地，将改性颜料分散在混合乳液的过程为：将混合乳液置于40～50℃的油浴温度下，在30～50r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入改性颜料。采用较慢的速度，边搅拌边将颜料加入到混合乳液中，有利于颜料和混合乳液形成较为均一稳定的体系。

本发明实施例还提出一种水性耐磨油墨，根据上述的制备方法制得。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供的一种改性颜料，其根据以下步骤获得：

(1)将3g/l的壳聚糖投入到浓度为20g/l的醋酸溶液中，磁力搅拌10min，得到壳聚糖溶液。

(2)在壳聚糖溶液中加入质量分数为12％的颜料，油浴加热至55℃，保温搅拌1.5h，然后过滤干燥得到改性颜料。

实施例2

本实施例提供一种改性二硫化钼，其根据以下步骤获得：

(1)将10g二硫化钼粉末加入到2l的n-甲基吡咯烷酮溶液中，超声剥离32h后，清洗干燥后，分散在80ml的去离子水中，得到二硫化钼水溶液。

(2)按照琉基乙胺、十二胺和乙醇溶液的质量比为1:0.25:8的比例，将琉基乙胺和十二胺溶于50wt％的乙醇溶液中。然后加入二硫化钼水溶液，得到反应液。将反应液超声处理48h，得到改性二硫化钼。

实施例3

本实施例提供水性耐磨油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将8重量份聚硅氧烷、3重量份吐温80、2重量份二硫化钼和6重量份脂肪醇聚氧乙烯醚在75℃条件下加热混合，然后加入61份去离子水，均质处理2h，得到混合乳液。

(2)将13重量份聚乙烯醇、3重量份羟乙基丙烯酰脲、1重量份流平剂和3重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液a。

(3)将47重量份的混合乳液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份实施例1获得的改性颜料，得到混合液b。

(4)将混合液a和混合液b混合，得到水性耐磨油墨。

实施例4

本实施例提供水性耐磨油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将8重量份聚硅氧烷、3重量份吐温80、2重量份改性二硫化钼(实施例2获得)和6重量份脂肪醇聚氧乙烯醚在75℃条件下加热混合，然后加入61份去离子水，均质处理2h，得到混合乳液。

(2)将13重量份聚乙烯醇、3重量份羟乙基丙烯酰脲、1重量份流平剂和3重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液a。

(3)将47重量份的混合乳液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份实施例1获得的改性颜料，得到混合液b。

(4)将混合液a和混合液b混合，得到水性耐磨油墨。

实施例5

本实施例提供水性耐磨油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将5重量份聚硅氧烷、5重量份吐温80、1重量份改性二硫化钼(实施例2获得)和8重量份脂肪醇聚氧乙烯醚在75℃条件下加热混合，然后加入61份去离子水，均质处理2h，得到混合乳液。

(2)将10重量份聚乙烯醇、5重量份羟乙基丙烯酰脲、1重量份流平剂和5重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液a。

(3)将47重量份的混合乳液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份实施例1获得的改性颜料，得到混合液b。

(4)将混合液a和混合液b混合，得到水性耐磨油墨。

实施例6

本实施例提供水性耐磨油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将10重量份聚硅氧烷、1重量份吐温80、2重量份改性二硫化钼(实施例2获得)和3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚在75℃条件下加热混合，然后加入64份去离子水，均质处理2h，得到混合乳液。

(2)将20重量份聚乙烯醇、1重量份羟乙基丙烯酰脲、2重量份流平剂和3重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液a。

(3)将47重量份的混合乳液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份实施例1获得的改性颜料，得到混合液b。

(4)将混合液a和混合液b混合，得到水性耐磨油墨。

对比例1

本对比例提供一种水性油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将8重量份聚硅氧烷、3重量份吐温80、2重量份二硫化钼和6重量份脂肪醇聚氧乙烯醚在75℃条件下加热混合，然后加入61份去离子水，均质处理2h，得到混合乳液。

(2)将13重量份聚乙烯醇、3重量份羟乙基丙烯酰脲、1重量份流平剂和3重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液a。

(3)将47重量份的混合乳液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份颜料，得到混合液b。

(4)将混合液a和混合液b混合，得到水性油墨。

对比例2

本对比例提供一种水性油墨，其根据以下步骤获得：

(1)将8重量份聚硅氧烷、3重量份吐温80、2重量份二硫化钼、6重量份脂肪醇聚氧乙烯醚、13重量份聚乙烯醇、3重量份羟乙基丙烯酰脲、1重量份流平剂和3重量份消泡剂在85℃条件下，按照150r/min的速度搅拌搅拌30min，得到混合液。

(2)将混合液置于45℃的油浴温度下，在40r/min的搅拌速度下，边搅拌边加入3重量份颜料，得到水性油墨。

试验例

将实施例3～6和对比例1～2的水性油墨印刷在塑料薄膜上。按照gb3960-83标准进行摩擦性能测试：

表1.摩擦性能测试表

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。