一种石墨烯水性凹印油墨及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯水性凹印油墨，包括如下质量百分比的组分：导电填料3%‑10%，水性树脂0.5%‑10%，水溶性树脂2.5%‑40%，水乳2.5%‑40%，分散剂0.1%‑1%，助剂1%‑5%，醇类溶剂44%‑89.9%。还提供了一种制备方法，其工艺为：（1）将石墨烯、分散剂、导电炭黑和水性树脂加入到双行星式搅拌器中混合，然后进行分散处理，得到预分散液；（2）向预分散液中加入水溶性树脂、水乳和助剂，搅拌均匀后得到成品。本发明专利技术克服了传统溶剂型的凹印油墨带来的环境污染，使得水性凹印油墨朝着不燃、无毒、气味小、发色性强、文字清晰、网点完整、能适应快速印刷要求的方向发展，应用范围得到扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯水性凹印油墨及其制备方法
本专利技术涉及印刷
，尤其涉及一种石墨烯水性凹印油墨及其制备方法，主要应用于包装领域。
技术介绍
长期以来，塑料薄膜包装凹印工艺中采用的油墨大多都是溶剂型油墨，其中含有的苯、甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、丙酮等有机化合物易挥发、易燃易爆、有毒、有刺激性气味，在印刷过程中对人体和大气环境产生了极大的危害。随着人们环保意识的提高现有包装印品质量耐候性、抗黄变性、耐水性差，挥发性有机化合物的残留量多，越来越不能满足人们的需求。采用水溶性树脂作为油墨连接料，用无毒无害的水和乙醇混合液作为水性凹印油墨稀释剂，使得水性凹印油墨朝着不燃、无毒、气味小、发色性强、文字清晰、网点完整、能适应快速印刷要求的方向发展，应用范围得到扩展。现有的水性凹印油墨的使用都有明确的专属性，不能普遍应用。且现有水性凹印油墨的耐水性、耐候性、以及稳定性较差，应用受限制的问题。而制备具有导电性能的特种水性凹印油墨的更少，目前制备具有导电性能的凹印油墨普遍使用的油性体系。石墨烯自2004年被发现以来就作为一种新型碳材料而备受关注。石墨烯独特的电子结构决定了其优异的电子学性能，而电阻率只约10-8Ω•m，为世上所知的电阻率最小的材料。而高的径厚比、高的比表面积、优异的导电性质决定了将石墨烯当作一种导电填料可以起到掺量极低的情况下具有很好的导电性质。而石墨烯具有稳定的六圆环结构、表面不带任何的官能团，因此其具有很好的耐水、耐酸耐碱盐等性质，且理论上具有5300w/(m.k）的导热系数，因而其具有提高传统的凹印油墨的耐水性、耐候性、以及稳定性等性质。中国专利公告号为“CN104292983”的现有技术在2015年1月21日公开的一种导电油墨，其组分及配方如下：石墨烯5份-30份；炭黑5份-20份；铜粉5份-20份；树脂5份-30份；溶剂20份-40份；助剂1份-20份。经该专利制得的导电油墨成本低廉、导电性能优异、稳定性高。但在实际使用过程中，仍然存在着如下缺陷：一、由于在水性体系下铜粉很容易被氧化，变成氧化铜，因此铜粉在水性体系下是根本不能存在的，导致该导电油墨的性能较差。二、采用铜粉、石墨烯和炭黑的组合，由于铜的密度很大，因而三者的分散存在很大的难题。三、铜粉的价格始终会比炭黑的价格高10倍以上，导致导电油墨的制备成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种石墨烯水性凹印油墨及其制备方法，本专利技术解决了以下几个技术问题：1、克服了传统溶剂型的凹印油墨带来的环境污染，使得水性凹印油墨朝着不燃、无毒、气味小、发色性强、文字清晰、网点完整、能适应快速印刷要求的方向发展，应用范围得到扩展。2、克服了现有水性凹印油墨的耐水性、耐候性、导电性差、稳定性较差和应用受限制的问题。3、克服了现有的凹印油墨在塑料薄膜（OPP、PE、PVC、PP、CPP、BOPP、PET）上附着力差的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：导电填料3%-10%，水性树脂0.5%-10%，水溶性树脂2.5%-40%，水乳2.5%-40%，分散剂0.1%-1%，助剂1%-5%，醇类溶剂44%-89.9%；其中，所述导电填料由导电炭黑与石墨烯按0.1-10：1的质量比混合而成。所述水性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇树脂、天然高分子糖类及其衍生物的一种或按任意比例混合的多种。所述水溶性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或按任意比例混合的多种。所述水乳为丙烯酸乳液、醇酸乳液、氟碳乳液、氯醋乳液、聚酯乳液、聚氨酯乳液、环氧乳液中的一种或按任意比例混合的多种。所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵、聚氧乙烯月桂醚类、吐温类、曲拉通类、木质素磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇、天然高分子糖类及其衍生物中的一种或按任意比例混合的多种。所述助剂包括按任意比例混合的消泡剂、流平剂和防沉剂，其中，所述消泡剂为低级醇、酯类、聚醚类表面活性剂、聚乙二醇脂肪酸酯、硬脂酸消泡剂、有机硅类消泡剂中的一种或按任意比例混合的多种；所述流平剂为丙烯酸共聚物、有机硅、氟碳表面活性剂中的一种或按任意比例混合的多种；所述水性防沉剂为有机膨润土、蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、聚烯烃蜡、改性氢化蓖麻油、改性聚脲的N一甲基吡咯烷酮溶液、聚酰胺蜡系列中的一种或按任意比例混合的多种。所述石墨烯为石墨烯粉末或石墨烯水性浆料。一种石墨烯水性凹印油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将石墨烯、分散剂、导电炭黑和水性树脂加入到双行星式搅拌器中，先以100-1000r/min的转速搅拌10min-1h，再以1000-10000r/min的转速搅拌10-30min，得到预混合物，然后对预混合物进行分散处理30min-5h，得到预分散液；（2）向预分散液中加入水溶性树脂、水乳和助剂，以100-1000r/min的转速搅拌10min-1h后得到成品。所述步骤（1）中预混合物在球磨机、砂磨机、均质泵等分散设备内进行预分散处理。所述步骤（1）中预分散液的细度小于30um。所述成品的电阻为50-220欧姆/cm。采用本专利技术的优点在于：一、本专利技术利用石墨烯和导电炭黑作为共同的导电填料制备水性凹印油墨，两者能起到一个协同效应。从结构上来说，导电炭黑作为一种球型的导电颗粒，石墨烯作为一种片层的导电填料，尽管石墨烯由于其片状结构被认为容易形成有序排列，但是片与片之间（上下结构）存在很多的树脂，导致的结果就是片与片上下基本没有接触，因此，采用导电炭黑可以降低石墨烯片层上下层间的接触，可以很好的弥补这些缺陷。两者按照0.1-10：1的质量比混合，可以协同的增强凹印油墨的导电效果。从性能上来说，在凹印油墨中引入少量的石墨烯，使得凹印油墨的耐水性、耐候性、以及热稳定性等更好。从成本上来说，导电炭黑的价格低廉，有利于成本的降低。另外，与现有技术相比，本专利技术不仅克服了传统溶剂型的凹印油墨带来的环境污染，使得水性凹印油墨朝着不燃、无毒、气味小、发色性强、文字清晰、网点完整、能适应快速印刷要求的方向发展，应用范围得到扩展；还克服了现有水性凹印油墨的耐水性、耐候性、稳定性较差、导电性差和应用受限制的问题；以及克服了现有的凹印油墨在塑料薄膜（OPP、PE、PVC、PP、CPP、BOPP、PET）上附着力差的问题。二、本专利技术采用水溶性树脂、水性树脂和水乳三者搭配，既可以防止水乳的破乳，保持凹版墨的稳定性，又使得产品具有良好的附着力和耐水性。并且，水性树脂同时做为石墨烯的改性剂和分散剂，对于石墨烯的分散起到至关重要的作用。三、本专利技术主要采用搅拌、剪切以及碾磨的方式制备凹印油墨，不需要经过三辊机反复研磨等工艺，具有制备工艺简单，产业化成本更低的优点。而在制备过程中，以特定的转速搅拌混合，能够避免破坏水乳等原材料的物性，从而使产品的性能更好。具体实施方式实施例1一种石墨烯水性凹印油墨，包括如下质量百分比的组分：导电填料3%-10%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：导电填料3%‑10%，水性树脂0.5%‑10%，水溶性树脂2.5%‑40%，水乳2.5%‑40%，分散剂0.1%‑1%，助剂1%‑5%，醇类溶剂44%‑89.9%；其中，所述导电填料由导电炭黑与石墨烯按0.1‑10：1的质量比混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：导电填料3%-10%，水性树脂0.5%-10%，水溶性树脂2.5%-40%，水乳2.5%-40%，分散剂0.1%-1%，助剂1%-5%，醇类溶剂44%-89.9%；其中，所述导电填料由导电炭黑与石墨烯按0.1-10：1的质量比混合而成。2.如权利要求1所述的一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于：所述水性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇树脂、天然高分子糖类及其衍生物的一种或按任意比例混合的多种。3.如权利要求1所述的一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于：所述水溶性树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或按任意比例混合的多种。4.如权利要求1所述的一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于：所述水乳为丙烯酸乳液、醇酸乳液、氟碳乳液、氯醋乳液、聚酯乳液、聚氨酯乳液、环氧乳液中的一种或按任意比例混合的多种。5.如权利要求1所述的一种石墨烯水性凹印油墨，其特征在于：所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵、聚氧乙烯月桂醚类、吐温类、曲拉通类、木质素磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇的水分散液、聚乙二醇、天然高分子糖类及其衍生物中的一种或按任意比例混合的多种。6.如权利要求1所述的一种石墨烯水性凹印油墨，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚林，尹天平，高华，
申请(专利权)人：德阳烯碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51