一種塑料薄膜油墨專用水性乳液及其製備方法與流程

2023-10-20 19:36:57

本發明涉及油墨乳液
技術領域：
，具體涉及一種塑料薄膜油墨專用水性乳液及其製備方法。
背景技術：
：水性油墨由於不含揮發性有機化合物，大大減少了有機揮發物（VOC）的排放，從而減輕了大氣汙染，改善了印刷操作人員的環境和總體環境質量，有利於職工健康。此外，它不僅可以降低由於靜電和易燃溶劑引起的失火危險和隱患，還可以減少印刷表面殘留的毒性，方便清洗印刷設備。因此，水性油墨是為解決溶劑型油墨造成的揮發性有機化合物排放等問題應運而生的，具有突出的環保優勢，被業界認為是極具市場潛力的環保油墨之一。在歐美等發達國家和地區，水性油墨已經得到穩步發展，更有國家還專門針對薄膜印刷成功研製出了水性油墨。近年來，我國軟包裝行業也對薄膜水性柔版凹印油墨投入了更多的關注，研發新品不斷湧現，相關標準陸續出臺，部分軟包裝企業也開始嘗試應用。然而，薄膜水性柔版凹印油墨雖備受關注，卻也爭議頗多，揮發性有機化合物排放、印刷適性和附著力問題仍未得到較好的解決。由於水的表面張力較大，導致水性油墨難以在塑料薄膜上潤溼鋪展，降低了水性油墨附著力，而水性油墨乳液在製備油墨過程中起粘結劑的作用，水性乳液與塑料薄膜的附著力是水性油墨是否可用的關鍵。技術實現要素：為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在於提供一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，該水性乳液屬於自交聯型，對揮發性有機化合物具有突出的環保優勢，對非吸收底材PE、BOPP、PET有極好的附著力，對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性，主要用於水性油墨及光油，可用於聚酯、聚乙烯和PVC基材的水性油墨。本發明的另一目的在於提供一種塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，該製備方法操作簡便，通過嚴格控制各原料的添加時間、反應時間和反應溫度，能保持製備乳液過程前後期的反應速率均衡，並能提高反應的轉化率和穩定性，使製得的水性乳液對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性，對非吸收底材PE、BOPP、PET有極好的附著力。本發明的目的通過下述技術方案實現：一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂300-400份去離子水200-250份B相：反應型乳化劑1-10份去離子水5-15份C相：引發劑0.5-1.5份去離子水15-25份D相：交聯劑6-17份水10-20份E相：交聯劑3-10份水25-35份M相：混合反應劑310-370份。本發明採用的固體樹脂光澤高，分散性好，透明度好，乾燥速度快，具有優異的耐水耐磨擦性和抗粘連性；採用的反應型乳化劑與傳統的乳化劑相比，具有優異的成膜性和耐水性，並能提高乳液體系的粘附力、流平性、水解穩定性和機械穩定性；採用引發劑能促進位備水性乳液的反應進程，提高反應的穩定性，並通過控制引發劑的重量份，能控制反應的進度，並提高反應的轉化率，當引發劑用量過低，反應的轉化率低，當引發劑的用量增加，反應初期的轉化率增大，但當轉化率增大到一定程度，隨著引發劑用量繼續增加，反應轉化率的變化不大，而當引發劑的用量過大，會因為過量的引發劑和乳化劑起電解質作用而導致乳液體系穩定性降低；採用的交聯劑無毒害、無刺激性、不汙染環境，並能提高乳液體系的粘合強度和表面附著力；通過採用上述原料製備水性乳液，並嚴格控制各原料的重量份，能使製得的水性乳液對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性。優選的，所述C相中，引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉中的至少一種。本發明採用的過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉屬於受熱分解產生自由基的引發劑，溶解度高，半衰期短，引發效果好，通過採用上述的引發劑並嚴格控制其重量份，能提高反應進程的轉化率和穩定性，並提高乳液的產量和質量。更為優選的，所述C相中，引發劑由過硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鈉以重量比為1：1.4-2.2：0.8-1.2組成的混合物。優選的，所述D相和E相中，交聯劑是由己二酸二醯肼和雙丙酮丙烯醯胺組成的混合物或乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺組成的混合物或己二酸二醯肼、雙丙酮丙烯醯胺、乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺組成的混合物。本發明通過採用己二酸二醯肼、雙丙酮丙烯醯胺、乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺作為交聯劑，能提高乳液的粘合強度和表面附著力。更為優選的，所述D相和E相中，交聯劑由己二酸二醯肼、雙丙酮丙烯醯胺、乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比為2.4-3.2：0.8-1.6：1.4-2.2:1組成的混合物。優選的，所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯50-55份甲基丙烯酸異丁酯105-115份甲基丙烯酸丁酯55-60份甲基丙烯酸羥乙酯6-7份甲基丙烯酸甘油酯3-7份丙烯醯胺25-35份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉3-8份新葵酸乙烯酯65-75份。優選的，所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：苯乙烯40-45份異辛酯105-115份丙烯酸丁酯35-50份有機矽偶聯劑6-7份丙烯醯胺3-7份甲基丙烯酸異冷片酯60-75份陰離子乳化劑3-8份非離子乳化劑5-10份甲基丙烯酸月桂酯60-75份。本發明採用上述成分作為M相的原料，能有效地提高M相的交聯性，並能提高製得的水性乳液的附著力和耐物理性。本發明的另一目的通過下述技術方案實現：一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至75-85℃，保溫10-20min，然後將3-7%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在80-83℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至83-87℃，保溫50-70min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至80-83℃，然後加入D相，保溫50-70min，再降溫至70-73℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。本發明通過採用上述製備水性乳液的步驟，操作簡便，綠色環保，並嚴格控制各原料的反應溫度和反應時間，能保持反應前後期的反應速率均衡，提高反應的穩定性；另外，通過將M相進行分批加入，並將C相和剩餘的M相同時加入，能減少反應過程的變化，提高反應的轉化率和穩定性。另一優選的，本發明的製備方法中，D相也可以與C相和剩餘的M相一起在步驟（2）加入，具體步驟為：（2）在80-83℃條件下，將C相、D相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至83-87℃，保溫50-70min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至70-73℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。本發明採用的加料方式還可以其它方式實現，在不脫離本發明構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。優選的，所述步驟（1）中，M相的添加時間為8-12min，B相的添加時間為13-17min。優選的，所述步驟（2）中，C相的添加時間為4-4.3h，剩餘的M相的添加時間為3.8-4.2h。優選的，所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。優選的，所述步驟（3）中，D相的添加時間為13-17min，E相的添加時間為13-17min。本發明通過嚴格控制M相分批加入的添加時間以及C相、D相的添加時間，能保持反應前後期的反應速率均衡，使反應充分、完全，減少反應過程的變化，並能提高反應的穩定性以及乳液體系的各項綜合性能；另外，通過在M相添加完畢後用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液一同加入至反應裝置中，能將M相更充分、完全地加入至反應當中，提高反應進程的產率和轉化率。本發明的有益效果在於：本發明的水性乳液屬於自交聯型，對揮發性有機化合物具有突出的環保優勢，對非吸收底材PE、BOPP、PET有極好的附著力，對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性，主要用於水性油墨及光油，可用於聚酯、聚乙烯和PVC基材的水性油墨，解決了水性油墨在塑料薄膜上附著力低的問題。本發明的製備方法操作簡便，通過嚴格控制各原料的添加時間和反應溫度，使製得的水性乳液對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性，對非吸收底材PE、BOPP、PET有極好的附著力。具體實施方式為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。實施例1一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂300份去離子水200份B相：反應型乳化劑1份去離子水5份C相：引發劑0.5份去離子水15份D相：交聯劑6份水10份E相：交聯劑3份水25份M相：混合反應劑310份。所述C相中，引發劑為過硫酸鉀。所述D相和E相中，交聯劑是由乙二胺和乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯以重量比1：1.8組成的混合物。所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯50份甲基丙烯酸異丁酯105份甲基丙烯酸丁酯55份甲基丙烯酸羥乙酯6份甲基丙烯酸甘油酯3份丙烯醯胺25份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉3份新葵酸乙烯酯65份。一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至75℃，保溫10min，然後將3%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在80℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至83℃，保溫50min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至80℃，然後加入D相，保溫50min，再降溫至70℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。所述步驟（1）中，M相的添加時間為8min，B相的添加時間為13min。所述步驟（2）中，C相的添加時間為4h，剩餘的M相的添加時間為3.8h。所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。所述步驟（3）中，D相的添加時間為13min，E相的添加時間為13min。實施例2本實施例與上述實施例1的區別在於：一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂325份去離子水210份B相：反應型乳化劑3份去離子水8份C相：引發劑0.8份去離子水18份D相：交聯劑9份水13份E相：交聯劑5份水28份M相：混合反應劑350份。所述D相和E相中，交聯劑是由乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比1.4：1組成的混合物。所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：苯乙烯41份異辛酯108份丙烯酸丁酯46份有機矽偶聯劑6.3份丙烯醯胺4份甲基丙烯酸異冷片酯68份陰離子乳化劑4份非離子乳化劑6份甲基丙烯酸月桂酯68份。一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至78℃，保溫13min，然後將4%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在81℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至84℃，保溫55min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至81℃，然後加入D相，保溫55min，再降溫至71℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。所述步驟（1）中，M相的添加時間為9min，B相的添加時間為14min。所述步驟（2）中，C相的添加時間為4.1h，剩餘的M相的添加時間為3.9h。所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。所述步驟（3）中，D相的添加時間為14min，E相的添加時間為14min。實施例3本實施例與上述實施例1的區別在於：一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂350份去離子水220份B相：反應型乳化劑5份去離子水10份C相：引發劑1份去離子水20份D相：交聯劑11份水15份E相：交聯劑7份水30份M相：混合反應劑330份。所述C相中，引發劑為過硫酸銨。所述D相和E相中，交聯劑是由己二酸二醯肼、雙丙酮丙烯醯胺、乙醯乙酸基甲基丙烯酸乙酯和乙二胺以重量比為2.8:1.2:1.8:1組成的混合物。所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯53份甲基丙烯酸異丁酯110份甲基丙烯酸丁酯57份甲基丙烯酸羥乙酯6.6份甲基丙烯酸甘油酯5份丙烯醯胺30份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉5份新葵酸乙烯酯70份。一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至80℃，保溫15min，然後將5%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在82℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至85℃，保溫60min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至82℃，然後加入D相，保溫60min，再降溫至72℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。所述步驟（1）中，M相的添加時間為10min，B相的添加時間為15min。所述步驟（2）中，C相的添加時間為4.15h，剩餘的M相的添加時間為4.0h。所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。所述步驟（3）中，D相的添加時間為15min，E相的添加時間為15min。實施例4本實施例與上述實施例1的區別在於：一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂375份去離子水230份B相：反應型乳化劑7份去離子水12份C相：引發劑1.2份去離子水22份D相：交聯劑14份水17份E相：交聯劑9份水32份M相：混合反應劑370份。所述D相和E相中，交聯劑是由己二酸二醯肼和雙丙酮丙烯醯胺以重量比為1:2組成的混合物。所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：苯乙烯44份異辛酯112份丙烯酸丁酯45份有機矽偶聯劑6.8份丙烯醯胺6份甲基丙烯酸異冷片酯72份陰離子乳化劑6份非離子乳化劑8份甲基丙烯酸月桂酯72份。一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至82℃，保溫17min，然後將6%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在83℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至86℃，保溫65min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至83℃，然後加入D相，保溫65min，再降溫至73℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。所述步驟（1）中，M相的添加時間為11min，B相的添加時間為16min。所述步驟（2）中，C相的添加時間為4.2h，剩餘的M相的添加時間為4.1h。所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。所述步驟（3）中，D相的添加時間為16min，E相的添加時間為16min。實施例5本實施例與上述實施例1的區別在於：一種塑料薄膜油墨專用水性乳液，包括以下重量份原料：A相：固體樹脂400份去離子水250份B相：反應型乳化劑10份去離子水15份C相：引發劑1.5份去離子水25份D相：交聯劑17份水20份E相：交聯劑10份水35份M相：混合反應劑360份。所述C相中，引發劑為過硫酸鈉。所述D相和E相中，交聯劑是由雙丙酮丙烯醯胺和己二酸二醯肼以重量比為2：3組成的混合物。所述M相中，混合反應劑包括以下重量份原料：甲基丙烯酸甲酯55份甲基丙烯酸異丁酯115份甲基丙烯酸丁酯60份甲基丙烯酸羥乙酯7份甲基丙烯酸甘油酯7份丙烯醯胺35份三丁基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉8份新葵酸乙烯酯75份。一種上述的塑料薄膜油墨專用水性乳液的製備方法，包括如下步驟：（1）將A相加入至反應裝置中，升溫至85℃，保溫20min，然後將7%的M相加入至反應裝置中，再將B相加入至反應裝置中；（2）在83℃條件下，將C相和步驟（1）添加後剩餘的M相同時加入至反應裝置中，然後升溫至87℃，保溫70min，得到反應液；（3）將步驟（2）得到的反應液降溫至83℃，然後加入D相，保溫70min，再降溫至73℃，加入E相，反應後降溫，得到塑料薄膜油墨專用水性乳液。所述步驟（1）中，M相的添加時間為12min，B相的添加時間為17min。所述步驟（2）中，C相的添加時間為4.3h，剩餘的M相的添加時間為4.2h。所述步驟（2）中，添加M相結束後，用水衝洗M相的裝載容器，並將衝洗液加入反應裝置中。所述步驟（3）中，D相的添加時間為17min，E相的添加時間為17min。根據上述實施例1-5製得的塑料薄膜油墨專用水性乳液的特性如下表所示：固含量45±1%布氏粘度<400cpspH值7.5-8.5外觀半透明乳白色液體最低成膜溫度7℃玻璃化溫度-8℃由上述數據可知，本發明製得的塑料薄膜油墨專用水性乳液的固含量為44%-46%、布氏粘度<400cps，pH值為7.5-8.5，最低成膜溫度為7℃，玻璃化溫度為-8℃，乳液呈半透明乳白色液體，各項性能優異，對非吸收底材PE、BOPP、PET有極好的附著力，對薄膜有優異的附著力、抗化學性和耐物理性。上述實施例為本發明較佳的實現方案，除此之外，本發明還可以其它方式實現，在不脫離本發明構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp