水性油墨连结料的研究进展(一)

摘要:首先介绍了水性油墨连结料的分类和特点,然后阐述了水性油墨连结料的研究进展,即改性松香水性树脂、改性丙烯酸水性树脂和乳液型连接料的研究情况,并讨论了水性油墨连结料的应用状况,最后对其发展前景进行了展望。

    关键词:水性油墨;水性连结料;松香树脂;丙烯酸树脂

    水性油墨简称为水基墨,由水溶性或水分散性高分子树脂为连结料、有机颜料、溶剂水和相关助剂组成。水性油墨与油性油墨主要区别在于,溶剂型油墨以 为溶剂,而水性油墨以水(45%～50%)为溶剂,因此水性油墨以VOC含量极低、毒性小及不易燃等优点而受到更大的青睐,作为“绿色印刷”材料在软包装和食品包装印刷行业迅速发展。连结料在水性油墨中起着至关重要的作用,它是油墨制造中研磨色粉的基料、主要的流动相和油墨干燥后的成膜物质,直接决定着油墨的使用性能和印刷效果,如粘度、附着力、光泽度和干燥性。连结料的技术创新决定着油墨的技术革新,水性油墨在不断的发展过程中,性能不断提高,并发展成为功能多样性及印刷适性不断提高的油墨种类。

    最早使用的水性油墨是用一种溶于乙醇和碱性水溶液的天然树脂虫胶作为连接料,随着合成技术的发展,松香、马来酸改性树脂逐渐取代了酪素、虫胶等天然树脂,成为水性油墨的连结料,这类改性树脂使水性油墨的印刷适性大幅度提高,应用扩大到牛皮纸、瓦楞纸的柔版印刷,但是在光泽度、抗水性和稳定性上依旧存在较多问题,这是第一代水性油墨。

    第二代水性油墨是以溶液型苯乙烯2丙烯酸共聚物树脂为连结料,此时研发出来的水性油墨在存放稳定性以及抗水性上有显著的提高,但是在光泽度和印刷适性上与溶剂型油墨仍然有差距。油墨研发人员在第二代水性油墨的基础上,引进丙烯酸单体与苯乙烯聚合,研制出了一种具有核壳结构和网状结构的聚合物乳液树脂,该系列树脂大大改善了油墨的光泽度和干燥性,拓宽了水性油墨的应用范围。

    本文主要综述了水性连结料的分类和特点,研究进展及应用状况,同时对其应用前景进行了展望。

    1水性油墨连结料的分类和特点

    水基连结料又称为水性树脂,与溶剂型树脂相比,水性树脂具有低毒、不易燃、不含任何 、无污染等特点,被称为21世纪绿色树脂。水性树脂是一种含有亲水基团的高分子材料,在水作为溶剂时,可以溶解或溶胀形成溶液或者胶体乳液。因此通常按照它们在水中形成状态不同而分为3类:水溶性树脂、水溶胶树脂和水分散性树脂。

    水溶性连结料类树脂可以与水永久溶解而形成溶液状态,配制的油墨无法使用在接触水的环境,而在使用上受到限制,无法满足印刷的需要。水溶性树脂一般不作为水性油墨的主要原料,它的用途主要是调节油墨的粘度和流动性、稳定分散效果、赋予颜料分散效果和油墨墨膜形状及颜料固着等性能。

    水溶胶类树脂分子结构中含有一个或多个亲水基团,可以形成有机盐类,从而与水有很好的溶解性,所以被称为水稀释性连结料。由于目前在亲水基团方面的改性主要是用低分子量的胺来完成,因此也被称为碱溶性树脂,即酸性树脂的碱溶液,可以被水或胺和水的溶液溶解,该类树脂有在印刷干燥后成膜快等优点。用于该类树脂的有虫胶、马来酸树脂、氨基甲酸乙酯树脂、水性氨基树脂、水溶性丙烯酸树脂等。

    水分散性连结料是悬浮在水中的细小颗粒树脂,也称作乳胶,因此也称该类连结料为乳液性连结料。乳液性连结料水稀释性快,干燥速度快,墨膜的抗水性能好,形成的乳胶可以固体含量很高而粘度很低,可以产生高质量的薄膜涂层。但是乳胶油墨印刷困难,复溶性差(乳胶凝结后变成不溶性物质),难于清洗。

    水性连结料的缺点是随着存放时间的延长会出现水溶性差、光泽减小的弊病。为了更好的体现3种连结料在性能方面的比较,表1列出了3种连结料不同性能参数。

    2水基连结料的研究进展

    随着现代高分子理论的发展,高分子表面活性剂结构与性能的关系也越来越清楚。从理论上讲,几乎所有可用于传统油基油墨的树脂如聚酯、酚醛、脲醛、醇酸、环氧、聚酰胺及聚氨酯等通过分子间的接枝共聚均可制成水溶性树脂。当然,实现这一目标一方面需要有高超的合成技术,另一方面对油墨中颜料与树脂的关系及树脂与承印物材料的关系要有清楚的认识。目前,用于水性油墨的成膜物有水性醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等。目前,水性油墨连结料用的较多的是马来松香脂、聚丙烯酸树脂及改性丙烯酸乳液。

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