一种凹版印刷水性油墨及其制备方法技术

本发明专利技术属于水性油墨技术领域，公开了一种凹版印刷水性油墨及其制备方法。本发明专利技术采用(甲基)丙烯酸酯类单体和(甲基)丙烯酸单体通过乳液聚合及加入氨基聚苯乙烯微球交联反应，得到水性丙烯酸树脂乳液；采用端‑NCO基的聚氨酯预聚体乳液与端氨基超支化聚硅氧烷进行接枝反应，得到超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液；然后将上述两种粘接料与颜料、功能助剂和水混合均匀，得到所述凹版印刷水性油墨。本发明专利技术采用氨基聚苯乙烯微球对聚丙烯酸粘接料进行交联改性，并采用超支化聚硅氧烷对聚氨酯粘接料进行接枝改性，通过两种粘接料的协同配合，所得水性油墨具有良好的光泽度及结合力，并具有突出的对塑料基材的润湿性。

A kind of water-based ink for gravure printing and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种凹版印刷水性油墨及其制备方法
本专利技术涉及水性油墨
，具体为一种凹版印刷水性油墨及其制备方法。
技术介绍
目前国内软包装绝大多数采用塑料包装，其中又大部分采用凹版印刷工艺，而传统凹版印刷所使用的油墨大部分是含有甲苯、甲乙酮、乙酸乙酯、乙二醇醚等有机挥发物的溶剂型油墨，这些有害物质占总油墨量的60％-80％或更高，而在印刷过程中还要加入更多的此类有害物质，最终这些有害物质全部排放至空气中，造成对环境的严重污染；同时操作环境中上述有害物质对使用者身体造成不同程度的毒害，设备基材在高速运转中产生的静电极易积聚，存在非常大的安全隐患。因此，传统的溶剂型(苯或脂)类油墨已不能适应和满足现代印刷业的发展需求。水基塑料复合里印油墨的主体溶剂为水，水挥发后清洁无污染，使用者在使用过程中安全健康无毒害，而且水具导电性不会积聚静电，生产现场非常安全。水基油墨相对于溶剂型油墨在环保、健康、安全上有着无可比拟的优势，是名符其实的绿色产品。但水的表面张力较高(72mN/m)，而一般塑料的表面张力较低(30～45mN/m)，这样水基塑料复合里印油墨油印版表面及印刷薄膜上的润湿成为最大难题，润湿差必然转移差、流平差，印刷效果差。因此，如何改善水基里印油墨的润湿性是提高印刷质量的关键之一。改善润湿性虽然可以通过后添加剂解决，但后添加剂往往会对粘合剂与基材之间的结合力产生不利影响。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种凹版印刷水性油墨的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的凹版印刷水性油墨。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种凹版印刷水性油墨的制备方法，包括如下制备步骤：(1)水性丙烯酸树脂乳液的制备：将(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酸单体、乳化剂加入到去离子水中，搅拌乳化，得到乳液；然后升温至60～90℃，滴加引发剂的水溶液进行聚合反应，引发剂滴加完毕后加入氨基聚苯乙烯微球作为交联剂进行交联反应，得到水性丙烯酸树脂乳液；(2)超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液的制备：将多异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇混合反应，然后加入亲水扩链剂和催化剂继续反应，得到端-NCO基的聚氨酯预聚体；将所得反应产物经降温后加水乳化，然后加入端氨基超支化聚硅氧烷的预乳液进行接枝反应，得到超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液；(3)将步骤(1)的水性丙烯酸树脂乳液、步骤(2)的超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液与颜料、功能助剂和水混合均匀，得到所述凹版印刷水性油墨。进一步地，步骤(1)中所述(甲基)丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种。进一步地，步骤(1)中所述(甲基)丙烯酸酯类单体与(甲基)丙烯酸单体的质量配比为1:(0.2～0.8)。进一步地，步骤(1)中所述乳化剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任意一种或两种以上的混合；乳化剂加入的质量浓度为0.5％～3％。进一步地，步骤(1)中所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的任意一种。进一步地，步骤(1)中所述氨基聚苯乙烯微球的粒径为0.05～0.5μm，氨基聚苯乙烯微球的加入量为(甲基)丙烯酸单体质量的0.2％～2％。进一步地，步骤(2)中所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二异己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。进一步地，步骤(2)中所述聚醚多元醇包括分子量范围为1000～5000的聚乙二醇和聚四亚甲基醚二醇中的至少一种，所述聚酯多元醇包括聚ε-己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯、聚己二酸乙二醇-丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸乙二醇-新戊二醇酯中的至少一种。进一步地，步骤(2)中所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。进一步地，步骤(2)中所述预聚体原料的配比为：多异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇和亲水扩链剂的摩尔比为1.2～1.4:1。进一步地，步骤(2)中所述端氨基超支化聚硅氧烷的预乳液通过如下方法制备得到：将氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)溶解于异丙醇中，然后分别滴加水和三甲基氯硅烷(TMCS)进行水解缩聚反应，控制KH550与TMCS的物质的量之比为1:1～1.5以及反应温度为30～60℃，反应产物经分离纯化，得到透明液体状端氨基超支化聚硅氧烷；然后将端氨基超支化聚硅氧烷与聚醚有机硅乳化剂和水搅拌乳化均匀，得到端氨基超支化聚硅氧烷的预乳液。进一步地，步骤(2)中所述端氨基超支化聚硅氧烷的加入量为聚氨酯预聚体质量的0.5％～4％。进一步地，步骤(1)中所述水性丙烯酸树脂乳液和步骤(2)中所述超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液的固含量为35％～60％。进一步地，步骤(3)中所述颜料为任何可用于凹版印刷的有机颜料或无机颜料，如立索尔红、酞青蓝、炭黑、钛白粉、铜金粉等。进一步地，步骤(3)中所述功能助剂为分散剂、消泡剂、pH调节剂、填充料、流平剂、润湿剂、防沉剂中的至少一种。进一步地，步骤(3)中各物料的质量份配比为：水性丙烯酸树脂乳液：10～30份；超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液：10～30份；颜料：10～35份；功能助剂：0～8份；水：30～60份。一种凹版印刷水性油墨，通过上述方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的水性油墨中包含了水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯两种粘结剂，可以综合两种粘结剂的优点。(2)本专利技术水性丙烯酸树脂乳液的制备过程中，加入了一定比例的(甲基)丙烯酸单体，相比纯粹的(甲基)丙烯酸酯类单体具有更好的亲水性，在前期乳液制备过程中更易乳化，乳液粒径更小，所得产物具有更好的稳定性及更好的润湿铺展性。(3)本专利技术创新的采用氨基聚苯乙烯微球作为水性丙烯酸树脂乳液的制备过程中的交联剂。该交联剂的作用之一在于对(甲基)丙烯酸单体聚合后的亲水性羧酸基进行封端，克服最终产物有可能因亲水性强所导致的耐水性差的缺陷；作用之二在于将硬单体苯乙烯以交联结构形式引入丙烯酸树脂结构中，改善相应的粘接性能；作用之三在于以聚合物微球形式进行交联，其交联结构为分子簇形式，分子结构能够更好的伸展，相比普通小分子交联剂所形成的三维网状结构，对产物的流变特性无不良影响，具有更好的润湿铺展性。(4)本专利技术采用超支化聚硅氧烷对水性聚氨酯进行改性，超支化聚合物由于其独特的支化分子结构，分子之间无缠结，并且含有大量的端基，因此表现出高溶解度、低黏度的特性，与混配的水性丙烯酸树脂具有更好的相容性，有利于两者优势的协同发挥，所得产物具有更好的稳定性及更好的润湿铺展性；且引入的聚硅氧烷结构具有较低的表面张力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：/n(1)水性丙烯酸树脂乳液的制备：将(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酸单体、乳化剂加入到去离子水中，搅拌乳化，得到乳液；然后升温至60～90℃，滴加引发剂的水溶液进行聚合反应，引发剂滴加完毕后加入氨基聚苯乙烯微球作为交联剂进行交联反应，得到水性丙烯酸树脂乳液；/n(2)超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液的制备：将多异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇混合反应，然后加入亲水扩链剂和催化剂继续反应，得到端-NCO基的聚氨酯预聚体；将所得反应产物经降温后加水乳化，然后加入端氨基超支化聚硅氧烷的预乳液进行接枝反应，得到超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液；/n(3)将步骤(1)的水性丙烯酸树脂乳液、步骤(2)的超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液与颜料、功能助剂和水混合均匀，得到所述凹版印刷水性油墨。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)水性丙烯酸树脂乳液的制备：将(甲基)丙烯酸酯类单体、(甲基)丙烯酸单体、乳化剂加入到去离子水中，搅拌乳化，得到乳液；然后升温至60～90℃，滴加引发剂的水溶液进行聚合反应，引发剂滴加完毕后加入氨基聚苯乙烯微球作为交联剂进行交联反应，得到水性丙烯酸树脂乳液；
(2)超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液的制备：将多异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇混合反应，然后加入亲水扩链剂和催化剂继续反应，得到端-NCO基的聚氨酯预聚体；将所得反应产物经降温后加水乳化，然后加入端氨基超支化聚硅氧烷的预乳液进行接枝反应，得到超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液；
(3)将步骤(1)的水性丙烯酸树脂乳液、步骤(2)的超支化聚硅氧烷改性水性聚氨酯乳液与颜料、功能助剂和水混合均匀，得到所述凹版印刷水性油墨。


2.根据权利要求1所述的一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述(甲基)丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯中的至少一种；所述(甲基)丙烯酸酯类单体与(甲基)丙烯酸单体的质量配比为1:(0.2～0.8)。


3.根据权利要求1所述的一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述乳化剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任意一种或两种以上的混合；乳化剂加入的质量浓度为0.5％～3％；所述引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述氨基聚苯乙烯微球的粒径为0.05～0.5μm，氨基聚苯乙烯微球的加入量为(甲基)丙烯酸单体质量的0.2％～2％。


5.根据权利要求1所述的一种凹版印刷水性油墨的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、二异己基甲烷二异氰酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星明，
申请(专利权)人：广东佰合新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44