一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液及其制备方法与流程

1.本发明涉及印刷技术领域，尤其涉及一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液及其制备方法。


背景技术：

2.弱溶剂喷墨打印墨水是最近几年在数码打印行业迅速发展起来的一种高安全性、低挥发性、低至微毒性以及高闪点的新型环保型墨水。
3.数码喷墨用弱溶剂油墨在玻璃、塑胶、陶瓷或金属等基材表面直接喷涂，由于不能尽快的把墨水里的溶剂挥发而容易造成成像不清晰。如果先在这些基材表面先涂布一层具有吸收溶剂性能的预处理涂层然后再喷墨打印，涂层的吸墨固色作用会使得打印出来的效果与纸张打印的效果相当，表面预处理涂布液的成分一般是具有吸收溶剂性能的高聚物材料，具有干燥时间短和吸墨性能好的预涂布液为人们经常采用。
4.适用于弱溶剂墨水的专利有很多，例如公开号为cn 103897540 a的中国专利公开了一种高光亮表观的可吸收弱溶剂墨的涂层配方，采用自交联丙烯酸酯乳液做吸墨主体，但其产品存在涂层发粘、吸墨性不足的问题。公开号为cn1103895382 a的中国专利公开了一种高光弱溶剂相纸双层涂层配方，上层用纯丙乳液，下层用eva乳液，解决了涂层发粘和吸墨性的矛盾；但是双层涂层存在工艺复杂，生产费用高的问题。再如公开号为cn102658744a的中国专利公开了一种弱溶剂型喷墨载体材料，需要在在基材上先涂布底涂，再在上面涂布吸墨层，吸墨层由75％的纯丙乳液、10％聚氯乙烯乳液、10％的碳酸钙、2％的抑泡剂、1.5％硅胶、0.9的钛白粉、0.2增白剂、0.1％正丁醇、0.1％的氯化钠及氨水。该发明专利对支持体的附着力较差，需要先涂布底涂层。
5.鉴于上述问题，一种干燥速度快、吸墨性能好的涂布液的研究是极其重要的。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题在于提供一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液，其可直接涂布于印刷基材上，具有干燥速度快和吸墨性能好的优点。
7.有鉴于此，本技术提供了一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液，按100重量份计，由以下原料制备得到：
[0008][0009]
优选的，所述聚丙烯酸树脂由质量比为(40～50)：(50～60)的甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯共聚得到。
[0010]
优选的，所述聚酮树脂选自ct
‑
120、ct
‑
80f、ct
‑
120a和ct
‑
120b中的一种或多种。
[0011]
优选的，所述交联剂选自二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。
[0012]
优选的，所述淀粉为大米淀粉，粒径为4～10μm。
[0013]
优选的，所述淀粉的含量为12～18重量份。
[0014]
优选的，所述聚丙烯酸树脂的含量为30～35重量份。
[0015]
优选的，所述聚酮树脂的含量为5～9重量份。
[0016]
优选的，所述交联剂的含量为3～7重量份。
[0017]
本技术还提供了所述的适用于弱溶剂油墨的水性涂布液的制备方法，包括以下步骤：
[0018]
将去离子水总量的15～20wt％和交联剂混合，得到交联剂溶液；
[0019]
将聚丙烯酸树脂、聚酮树脂、去离子水和交联剂溶液混合后再加入淀粉，得到水性涂布液。
[0020]
本技术提供了一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液，其由聚丙烯酸树脂、聚酮树脂、淀粉、交联剂和去离子水制备得到。本技术中的交联剂使得聚丙烯酸树脂和聚酮树脂的聚合物网状结构伸展能力增强，聚合物网络结构也就越完善，对溶剂的吸收速率快，从而吸墨率增大，墨滴的干燥速度也加快，同时该聚合物与墨滴接触后，涂层发生轻微的溶胀，把墨滴粘住减少其在基材表面xy方向的扩散，因此获得高印刷色度，不同颜色未干燥的墨滴在两颜色的交界处不发生互相渗色的现象；进一步的，淀粉应用于弱溶剂涂层中都需要经过糊化使用，淀粉糊化后失去原有的颗粒形状转变成分散均匀的溶液，此时利用的淀粉糊化液对弱溶剂墨滴具有良好的胶黏能力，使墨滴颗粒相互黏结并附着在基材上。因此，本技术提供的水性涂布液可直接涂布于印刷基材上，具有干燥速度快和吸墨性能好的优点。
具体实施方式
[0021]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0022]
鉴于弱溶剂油墨的性能需求，本技术提供了一种无需底涂、直接涂布于印刷基材上、干燥速度快、吸墨性能好的涂布液，其在进行弱溶剂墨水印刷时，解决了涂层在基材上吸收速度慢及吸墨性能差的问题。具体的，本发明实施例公开了一种适用于弱溶剂油墨的水性涂布液，按100重量份计，由以下原料制备得到：
[0023][0024]
在本技术提供水性涂布液中，所述聚丙烯酸树脂由质量比为(40～50)：(50～60)的甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯共聚得到；更具体地，由甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯以重量比50％：50％共聚而得；即在高压反应釜内，利用自由基聚合反应将甲基丙烯酸单体与
甲基丙烯酸甲酯单体共聚得到的树脂。
[0025]
所述聚酮树脂选自ct
‑
120、ct
‑
80f、ct
‑
120a和ct
‑
120b中的一种或两种。聚酮树脂具有较好的初粘性和持粘性，同时也能提高弱溶剂型墨水的颜色饱和度及再现性。本技术所述聚酮树脂选自济南长泰化工有限公司。
[0026]
所述聚丙烯酸树脂和聚酮树脂共同提供基材与涂布液之间的基础粘结力和油墨吸附力。在本技术中，所述聚丙烯酸树脂的含量为25～40重量份，更具体地，所述聚丙烯酸树脂的含量为30～35重量份。所述聚酮树脂的含量为3～10重量份，更具体地，所述聚酮树脂的含量为5～9重量份。所述聚丙烯酸树脂和聚酮树脂的含量超出上述范围，则与交联剂的反应会出现交联过剩的现象，会有多余的聚丙烯酸树脂和聚酮树脂，而不能形成致密的网状结构，降低涂布液的粘结力；所述聚丙烯酸树脂和聚酮树脂的含量低于上述范围，则达不到较好的吸墨效果。
[0027]
所述淀粉在本技术中可选自大米原淀粉，其粒径较小，在4～10μm，形态分布均匀，其利用淀粉糊化液对弱溶剂墨滴具有良好的胶黏能力，增强墨滴在基材上的黏结力。所述淀粉的含量为10～20重量份，更具体地，所述淀粉的含量为12～18重量份，所述淀粉含量过少则不能均匀的使所有墨滴具有强黏结力，过多则过剩，反而影响印刷的效果。
[0028]
所述交联剂选自二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。交联剂以实现聚丙烯酸树脂和聚酮树脂的交联，使聚合物网络结构更加完善，在一定程度上改善了聚合物的三维网络结构，最终提高粘结力和吸墨效果。所述交联剂的含量为2～8重量份，更具体地，所述交联剂的含量为3～7重量份。所述交联剂与聚丙烯酸树脂、聚酮树脂相互作用，其含量也与两者相互关联、相互影响。
[0029]
本技术还提供了适用于溶剂型油墨的水性涂布液的制备方法，包括以下步骤：
[0030]
将去离子水总量的15～20wt％和交联剂混合，得到交联剂溶液；
[0031]
将聚丙烯酸树脂、聚酮树脂、剩余的去离子水和交联剂溶液混合后再加入淀粉，得到水性涂布液。
[0032]
在上述过程中，本技术首先制备了交联剂溶液，以稀释交联剂，交联剂的固含为100％，若直接加入体系中，极易出现体系凝胶现象，稀释后加入则没有该现象，乳液体系均匀稳定。
[0033]
在得到交联剂溶液之后，则将其与聚丙烯酸树脂、聚酮树脂、剩余的去离子水和交联剂溶液混合，最后再加入淀粉，即得到水性涂布液。淀粉的加入是增强乳液与弱溶剂墨滴的胶黏性能，进一步增强弱溶剂墨滴在基材上的黏结力；淀粉的加入顺序在最后是因为需本技术先将两个主体树脂交联，其提供一个主要的附着力作用，最后加入淀粉起到优化整体附着力的效果，最终得到稳定的乳液。
[0034]
更具体地，本技术水性涂布液的制备方法为：
[0035]
将15％的软水和交联剂加入到反应釜中，在室温下搅拌0.5～1h，搅拌速度为100～120转/min，得到交联剂溶液；
[0036]
在反应釜中先加入剩余的软水，再将聚丙烯酸树脂、聚酮树脂按照比例添加至反应釜中，开启搅拌，以100～120r/min的速度搅拌5～10min，在常温下加入交联剂搅拌1～5min后继续加入淀粉，持续搅拌20～30min，即得适用于弱溶剂油墨的水性吸墨涂布液。
[0037]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的适用于弱溶剂油墨的水
性涂布液及其制备方法，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0038]
实施例1
[0039]
将15份的软水和2份的交联剂加入到反应釜中，在室温下搅拌0.5小时，搅拌速度为100转/min，得到交联剂溶液待用；
[0040]
在反应釜中先加入45份软水，再将25份聚丙烯酸树脂、3份聚酮树脂按照比例添加至反应釜中，开启搅拌，以100r/min的速度搅拌5min，在常温下加入配好的交联剂溶液搅拌1min后继续加入10份淀粉，持续搅拌20min，即得适用于弱溶剂油墨的水性吸墨涂布液。
[0041]
该涂布液经过上机涂布，涂层的干膜厚度为25克/平方米，印刷后样品外观良好，用手触摸，有10％区域的弱溶剂油墨未干燥，色泽均匀，色差仪测试的色差值为1.2。
[0042]
实施例2
[0043]
将15份的软水和5份的交联剂加入到反应釜中，在室温下搅拌0.5小时，搅拌速度为100转/min，得到交联剂溶液待用；
[0044]
在反应釜中先加入23份软水，再将35份聚丙烯酸树脂、7份聚酮树脂按照比例添加至反应釜中，开启搅拌，以100r/min的速度搅拌5min，在常温下加入配好的交联剂溶液搅拌1min后继续加入15份淀粉，持续搅拌20min，即得适用于弱溶剂油墨的水性吸墨涂布液。
[0045]
该涂布液经过上机涂布，涂层的干膜厚度为25克/平方米，印刷后样品外观良好，用手触摸，有4％区域的弱溶剂油墨未干燥，色泽均匀，色差仪测试的色差值为0.9。
[0046]
实施例3
[0047]
将15份的软水和8份的交联剂加入到反应釜中，在室温下搅拌0.5小时，搅拌速度为100转/min，得到交联剂溶液待用；
[0048]
在反应釜中先加入7份软水，再将40份聚丙烯酸树脂、10份聚酮树脂按照比例添加至反应釜中，开启搅拌，以100r/min的速度搅拌5min，在常温下加入配好的交联剂溶液搅拌1min后继续加入20份淀粉，持续搅拌20min，即得适用于弱溶剂油墨的水性吸墨涂布液。
[0049]
该涂布液经过上机涂布，涂层的干膜厚度为25克/平方米，印刷后样品外观良好，用手触摸无弱溶剂油墨未干燥的现象，没有出现油墨印在手上和样张触摸处有油墨模糊印色现象，色泽均匀，色差仪测试的色差值为0.6。
[0050]
对比例1
[0051]
在实施例1的相同操作下，其他组分和含量不变，未加入交联剂溶液，测试结果显示样品有60％区域的弱溶剂油墨出现未干燥现象，整体乳液吸墨速度与干燥速度差，色泽淡化，色差值为2.1。
[0052]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0053]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。