一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法与流程

本发明涉及柔印水性油墨技术领域，尤其是，本发明涉及一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

背景技术：

目前传统的接装纸印刷方式为溶剂型油墨凹版印刷，不仅存在卫生安全指标方面的隐患，同时，在生产过程中不可避免的要向大气中排放乙醇、乙酸乙酯、乙酸正丙酯等挥发性有机溶剂（即vocs）。为了进一步提高烟用接装纸的安全性能，降低生产过程中的vocs排放，需要寻求更加安全环保的生产方式。

水性油墨由水溶性树脂、有机颜料、食品级连结料等复合研磨加工而成。它的优势在于油墨中使用的溶剂不是有机溶剂而是水，油墨不含挥发性有机溶剂，大大减少了voc（有机挥发物）的排放，从而减轻了大气污染，改善了印刷操作人员的环境，有利于职工健康。同时，它可以完全消除溶剂型油墨中有害物质，消除因包装商品的污染对人体的危害，改善了总体环境质量。此外，它不仅可以减少印刷品表面残留的毒性，使印刷设备清洗方便，而且可以降低由于静电和易燃溶剂引起的失火危险和隐患，因此水性油墨被称为新型的“绿色”印刷材料。

生态环境部最新发布的hj317-2018《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》中明确规定“挥发性有机化合物≤5%”，而现有的接装纸水性油墨中挥发性有机化合物含量多在10-30%之间。调研目前市售的柔印水性油墨，其中vocs总量不超过5%的主要用于塑料薄膜及卡纸的印刷，将其直接应用于接装纸印刷生产，发现油墨会在印版和网纹辊上干燥并逐步堆积，甚至造成网纹辊堵塞，分析其原因，主要是因为这类油墨干燥太快，还未转移至接装纸上时就已经在印版上干燥。因此，市售vocs含量低于5%的柔印水性油墨不满足接装纸印刷生产需要，需要重新开发适合接装纸柔版印刷的水性油墨。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨及制备方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：

丙烯酸树脂11%~20%；

调稀树脂18%~37%；

颜料10%~22%；

慢干剂1%~2.5%，所述慢干剂为顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物；

润湿剂0.3%~0.8%；

流平剂0.6%~1.0%；

消泡剂0.01%~0.1%；

ph调节剂0.1%~0.5%；

余量为水。

优选地，所述慢干剂的分子量在3000~10000之间，所述慢干剂按以下方法制备：

向含有顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯、链转移剂的水溶液中加入引发剂，在80℃~90℃下反应2h~3h得聚合物溶液；

将所述聚合物溶液加入到丙酮中，析出沉淀物、干燥后即得所述慢干剂。

优选地，所述调稀树脂为以下至少一种：苯乙烯-丙烯酸树脂、聚氨酯树脂。

优选地，所述润湿剂为迪高tego550或道康宁dc67。

优选地，所述ph调节剂为乙醇胺。

优选地，所述颜料为二氧化钛和高岭土。

优选地，所述颜料为氧化铁黄和高岭土。

优选地，所述颜料为氧化铁红和高岭土。

优选地，所述颜料为植物炭黑和c.i.颜料黑7。

本发明还提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

将丙烯酸树脂、颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；

将所述第一混合液研磨成油墨色浆；

向所述油墨色浆中加入慢干剂、润湿剂、流平剂、消泡剂，搅拌均匀得到第二混合液；所述慢干剂为顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物；

向所述第二混合液中加入调稀树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

本发明的一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨能够适用于接装纸的柔印生产，在油墨体系中添加顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物作为慢干剂可有效避免印版干版现象的发生；同时，顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物不仅可以改善油墨的干燥性能，其长分子链状结构还能吸附在颜料颗粒表面，利用空间位阻效应增强颜料在油墨中的分散稳定性，不需要额外添加分散剂。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中vocs总量低于5%，质量更加优异。

本发明的一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法简单，易于操作控制。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂11%~20%；调稀树脂18%~37%；颜料10%~22%；慢干剂1%~2.5%；润湿剂0.3%~0.8%；流平剂0.6%~1.0%；消泡剂0.01%~0.1%；ph调节剂0.1%~0.5%；余量为水。其中，慢干剂为顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物。

本实施例的一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨细度≤25um，能够适用于接装纸的柔印生产，通过在油墨体系中添加顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物作为慢干剂可有效避免印版干版现象的发生。因为顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物分子结构上含有很多的coo^-亲水基团，增强水性油墨的保水能力，进而减缓水性油墨的干燥速度。另一方面，顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物的长分子链状结构通过共价键或范德华力牢牢地吸附在颜料颗粒表面，利用长分子链的空间位阻效应可以增强颜料在油墨中的分散稳定性，不需要额外添加分散剂。此外，本发明的水性油墨使用纯水做溶剂，不含挥发性有机溶剂，油墨中vocs总量低于5%，质量更加优异。

优选地，慢干剂可以按以下方法制备：

（1）向含有顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯、链转移剂的水溶液中加入引发剂，在80℃~90℃下反应2h~3h得聚合物溶液；其中，顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯的摩尔比为2：1：0.25，使用异丙醇作为链转移剂，异丙醇的用量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的15~20%。使用过硫酸铵作为引发剂，过硫酸铵用量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的5%~8%。

（2）将聚合物溶液加入到丙酮中，析出沉淀物、干燥后即得所述慢干剂。制备的慢干剂的分子量在3000~10000之间。

优选地，调稀树脂为以下至少一种：苯乙烯-丙烯酸树脂、聚氨酯树脂。其中，苯乙烯-丙烯酸树脂的着力强，透明度、光泽度高，成本较低，且干燥较慢，更适合用作慢干体系的水性油墨。

优选地，润湿剂为迪高tego550或道康宁dc67。润湿剂能够有效地降低水墨柔印环保接装纸水性油墨的表面张力，使油墨更容易在接装纸上润湿铺展，从而使油墨具有较高的光泽度及耐磨性能。润湿剂添加量较小吋，润湿剂起着降低水性油墨表面张力的作用，可以改善油墨流平性，提高膜层光泽度；但润湿剂添加量过高，润湿剂已经达到临界胶束浓度，反而影响油墨的润湿与流平效果，导致光泽度下降，优选地，润湿剂含量为0.4%~0.6%。

流平剂有助于空气释放、颜料分散，改善对纸张的润湿性，消除了表面张力的变化；干燥的墨脱表面张力达到均匀的、较低的水平，在油墨中溶剂的挥发过程不会显著变化，达到最佳流平性，墨膜表面光滑，减少摩擦阻力，能有效提高油墨的光泽度、耐磨性能。流平剂添加量较少时，墨膜表面能尽快达到表面张力均匀化，获得光滑平整的墨膜；但当流平剂加入量过多，油墨又可能在印刷过程中产生流挂现象，流挂现象会使印品上留下油墨流动的痕迹，或者造成墨层的厚薄不匀，流平性变差。优选地，流平剂含量为0.7%~0.8%，流平剂为丙烯酸酯型流平剂。

水性油墨常用的树脂连接料在纯水中溶解性一般，在碱性环境中溶解性较好，需要使用ph调节剂来调整油墨体系的ph值。优选地，ph调节剂为乙醇胺。将油墨体系ph值调至8.0-9.5，此时，油墨具有良好的流动性，油墨粘度维持在较高水平，适合印刷需要。使用乙醇胺作为ph调节剂，得到的油墨无刺激性气味，印刷的接装纸样张也无异味，满足柔印环保接装纸水性油墨要求。此外，油墨体系呈弱碱性，利于顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物分子结构中的羧酸根离子吸附在颜料颗粒表面，使得颜料颗粒带负电荷，使得颜料颗粒之间存在排斥力，进一步提高颜料在油墨体系中的分散稳定性。

当油墨配方中的颜料为二氧化钛和高岭土时，得到的是水性白墨。

当油墨配方中的颜料为氧化铁黄和高岭土时，得到的是水性黄墨。

当油墨配方中的颜料为氧化铁红和高岭土时，得到的是水性红墨。

当油墨配方中的颜料为植物炭黑和c.i.颜料黑7时，得到的是水性黑墨。

本发明实施例还提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性油墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丙烯酸树脂、颜料加入到水中，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液研磨成油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入慢干剂、润湿剂、流平剂、消泡剂，搅拌均匀得到第二混合液；其中，慢干剂为顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物；

（4）向第二混合液中加入调稀树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性油墨。

以下结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性白墨及制备方法。

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性白墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂11%；苯乙烯-丙烯酸树脂19%；二氧化钛15%；高岭土5%；慢干剂2.5%；迪高tego5500.5%；流平剂0.8%；消泡剂0.02%；ph调节剂0.2%；余量为水。

其中，慢干剂按以下方法制备：在250ml的四口烧瓶中，加入摩尔比为2：1：0.25的顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯的摩尔比为2：1：0.25，并加入顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量20%的异丙醇和100ml去离子水，之后水浴加热至85℃，搅拌下逐滴加入过硫酸铵溶液，过硫酸铵加入量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的6%。在85℃下恒温反应2h后冷却至室温，向反应后的溶液中加入丙酮析出产物，将产物干燥后即得顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物。

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性白墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、二氧化钛、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨330min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的慢干剂、迪高tego550、流平剂、消泡剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性白墨。

实施例2

本发明实施例2提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黄墨及制备方法。

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黄墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂16%；苯乙烯-丙烯酸树脂37%；氧化铁黄18%；高岭土3%；慢干剂1.5%；迪高tego5500.6%；流平剂0.9%；消泡剂0.1%；ph调节剂0.5%；余量为水。

其中，慢干剂按以下方法制备：在250ml的四口烧瓶中，加入摩尔比为2：1：0.25的顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯的摩尔比为2：1：0.25，并加入顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量15%的异丙醇和100ml去离子水，之后水浴加热至80℃，搅拌下逐滴加入过硫酸铵溶液，过硫酸铵加入量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的7%。在80℃下恒温反应2.5h后冷却至室温，向反应后的溶液中加入丙酮析出产物，将产物干燥后即得顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物。一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黄墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、氧化铁黄、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨350min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的慢干剂、迪高tego550、流平剂、消泡剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黄墨。

实施例3

本发明实施例3提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性红墨及制备方法。

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性红墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂20%；聚氨酯树脂37%；氧化铁红8%；高岭土3%；慢干剂1.0%；道康宁dc670.8%；流平剂0.8%；消泡剂0.01%；ph调节剂0.4%；余量为水。

其中，慢干剂按以下方法制备：在250ml的四口烧瓶中，加入摩尔比为2：1：0.25的顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯的摩尔比为2：1：0.25，并加入顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量18%的异丙醇和100ml去离子水，之后水浴加热至90℃，搅拌下逐滴加入过硫酸铵溶液，过硫酸铵加入量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的5%。在90℃下恒温反应1.5h后冷却至室温，向反应后的溶液中加入丙酮析出产物，将产物干燥后即得顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物。一种慢干处理的柔印环保接装纸水性红墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、氧化铁红、高岭土加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨300min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的慢干剂、道康宁dc67、流平剂、消泡剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的聚氨酯树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性红墨。

实施例4

本发明实施例4提供一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黑墨及制备方法。

一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黑墨，含有以下重量百分比成分：丙烯酸树脂15%；苯乙烯-丙烯酸树脂25%；植物炭黑10%；c.i.颜料黑710%；慢干剂2.0%；迪高tego5500.4%；流平剂0.7%；消泡剂0.03%；ph调节剂0.3%；余量为水。

其中，慢干剂按以下方法制备：在250ml的四口烧瓶中，加入摩尔比为2：1：0.25的顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯的摩尔比为2：1：0.25，并加入顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量18%的异丙醇和100ml去离子水，之后水浴加热至85℃，搅拌下逐滴加入过硫酸铵溶液，过硫酸铵加入量为顺丁烯二酸酐、丙烯酸、丙烯酸丁酯总质量的8%。在85℃下恒温反应2h后冷却至室温，向反应后的溶液中加入丙酮析出产物，将产物干燥后即得顺丁烯二酸酐-丙烯酸-丙烯酸丁酯的共聚化合物。一种慢干处理的柔印环保接装纸水性黑墨的制备方法，包括以下步骤：

（1）将上述配比的丙烯酸树脂、植物炭黑、c.i.颜料黑7加入到水中，在高速叶轮搅拌机中搅拌30min，搅拌均匀得到第一混合液；

（2）将第一混合液在研磨机中研磨360min得到油墨色浆；

（3）向油墨色浆中加入上述配比的慢干剂、迪高tego550、流平剂、消泡剂，搅拌30min，搅拌均匀得到第二混合液；

（4）向第二混合液中加入上述配比的苯乙烯-丙烯酸树脂及ph调节剂，搅拌均匀、过滤，即得水性黑墨。

对比例1

其与实施例1相比，区别在于油墨配方中不加慢干剂。

对比例2

其与实施例2相比，区别在于油墨配方中不加慢干剂。

对比例3

其与实施例3相比，区别在于油墨配方中不加慢干剂。

对比例4

其与实施例4相比，区别在于油墨配方中不加慢干剂。

对本发明实施例1~实施例4制备的水性油墨进行油墨外观、粘度、固含量、ph值、褪色、耐摩擦、耐光性、耐热性、异味等指标测试，测试结果如表1所示。

对本发明实施例1~实施例4及对比例1~对比例4制备的水性油墨进行接装纸柔印上机试制，观察上机印刷24h内的印版干版的情况，结果如表2所示。

从表2中看到，与不加慢干剂相比，添加慢干剂后，在进行水性油墨接装纸柔印时，可有效避免印版干版现象的产生。

参考gb/t23986-2009《色漆和清漆挥发性有机化合物(voc)含量的测定气相色谱法》附录b-气相色谱测试条件和gb/t26395-2011《水性烟包凹印油墨》附录b-水性烟包凹印油墨挥发性有机化合物的最大含量的测定，对本发明实施例1~实施例4制备的水性油墨进行挥发性有机化合物(voc)含量测定，测定条件如下：

使用agilentg1888-7890a/5975c顶空-气相色谱/质谱联用仪相关参数如下：

静态顶空仪，仪器条件如下：顶空瓶，20ml；样品环，3.0ml；样品平衡温度，80ºc；样品环温度，160ºc；传输线温度，180ºc；样品平衡时间，45.0min；样品瓶加压压力，138kpa；加压时间，0.20min；充气时间，0.20min；样品环平衡时间，0.05min；进样时间，1.0min。

气相色谱仪，仪器条件如下：voc专用毛细管柱（vocol柱或等效柱），规格为[60m（长度）×0.32mm（内径）×1.8mm（膜厚）]；载气：氦气（he），恒流模式，流量2.0ml/min；进样口温度：180ºc；分流比：20:1；程序升温：40ºc，保持2min，以4ºc/min的速率升温至200ºc，保持10min。

质谱仪，仪器条件如下：辅助接口温度：220ºc；电离方式：电子轰击源（ei）；离子源温度：23ºc；电离能量：70ev；四极杆温度：150ºc；全扫描监测模式，扫描范围29amu～350amu；选择离子监测模式，定性、定量的离子同yc207-2014标准规定。

测定的挥发性有机化合物（voc）包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、2-乙氧基乙醇、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、2-乙氧基乙基乙酸酯、环己酮、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯。测定结果如表3所示。

从表3看到，本发明制备的水性油墨的vocs总量均低于5%，质量更加优异。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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