本發(fā)明涉及水性油墨領(lǐng)域，尤其涉及一種水性油墨樹脂粘結(jié)料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于環(huán)保和法規(guī)的壓力，溶劑型油墨將會逐步退出市場，取而代之的是低VOC(揮發(fā)性有機化合物，volatile organic compounds)或無VOC的水溶性油墨。油墨的粘結(jié)料是油墨的重要組成部分，油墨樹脂粘結(jié)料性質(zhì)很大程度上決定油墨的性質(zhì)，比如：水溶性、附著力、干燥速度等。
CN105754405A一種水性油墨及其制備方法中采用水性聚氨酯作為油墨粘結(jié)料，但是并沒有限定水性聚氨酯的特征，水性聚氨酯特征對水性油墨的影響也沒有提及。ZL201310225038.4一種水性油墨及其制備方法和安全制品中所使用的水性粘結(jié)料是苯丙乳液和丙烯酸乳液混合物，同樣沒有限定這兩種乳液的特征。而采用單體直接合成粘結(jié)料可以調(diào)控粘結(jié)料的性質(zhì)，從而調(diào)控油墨的性質(zhì)。ZL201010190353.4一體化塑料凹版醇水性復(fù)合油墨樹脂的制備方法中，樹脂粘結(jié)料通過單體聚合方法制備，但是在粘結(jié)料的制備和使用，以及油墨中均含有溶劑，溶劑在該專利限定為乙醇、乙酸乙酯。所以粘結(jié)料并不是水性的，油墨中VOC很高。ZL201410503072.8一種水性油墨及其制備方法中，粘結(jié)料制備和使用采用33%-50%丁醇的水溶液為溶劑，所以粘結(jié)料中仍含有很高的VOC。
另外，水性油墨雖然代表未來油墨發(fā)展方向，但是水性油墨也存在一些重要缺陷，主要是干燥慢，在塑料印刷基材上附著力差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對以上問題，提供一種完全是水溶性的VOC低、附著力大且干燥快的水性油墨樹脂粘結(jié)料及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水性油墨樹脂粘結(jié)料，包括以下單體：質(zhì)量分數(shù)為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的丙烯酸丁酯；質(zhì)量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質(zhì)量分數(shù)為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的甲基丙烯酸以及質(zhì)量分數(shù)量為20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸進行聚合形成所述水性油墨樹脂粘結(jié)料。
本發(fā)明還提供一種水性油墨樹脂粘結(jié)料制備方法，包括以下步驟：
步驟1、將按以下比例配好單體：質(zhì)量分數(shù)為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的丙烯酸丁酯；質(zhì)量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質(zhì)量分數(shù)為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的甲基丙烯酸以及質(zhì)量分數(shù)量為20%~50%的丙烯酸；然后加入引發(fā)劑；
步驟2、在反應(yīng)釜中加入水/醇混合溶劑，反應(yīng)釜升溫到預(yù)定溫度40~90℃，并開啟冷卻回流裝置，然后滴加單體，控制溫度波動1℃~2℃，滴加時間為1~3h；
步驟3、滴加單體完畢后，恒溫0~2h；再升高溫度5℃~10℃左右，恒溫1~4h；
步驟4，停止冷卻回流裝置，開始蒸餾出醇與水的共沸物，并不斷補水；
步驟5、降溫，加入中和劑，得到一定濃度的水性油墨樹脂粘結(jié)料。
本發(fā)明采用單體聚合方法，通過加入不同性質(zhì)的單體，賦予粘結(jié)料不同的性質(zhì)。得到完全水溶，在塑料基材上粘附力大，干燥快的水性油墨樹脂粘結(jié)料，且低VOC。
【附圖說明】
圖1為本發(fā)明提供的水性油墨樹脂粘結(jié)料制備方法流程圖。
【具體實施方式】
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種水性油墨樹脂粘結(jié)料，包括以下單體：質(zhì)量分數(shù)為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的丙烯酸丁酯；質(zhì)量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質(zhì)量分數(shù)為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的甲基丙烯酸以及質(zhì)量分數(shù)量為20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸進行聚合形成所述水性油墨樹脂粘結(jié)料。
所述甲基丙烯酸酯賦予粘結(jié)料硬度、附著力等，含量10%~60%，優(yōu)選20%~40%。所述丙烯酸丁酯賦予粘結(jié)料柔韌性，及快干性等，含量0%~20%，優(yōu)選10%~20%。所述丙烯酸異辛酯賦予粘結(jié)料柔韌性，改善塑料基材附著力，增加粘結(jié)料快干性等，含量0%~20%，優(yōu)選10%~20%。所述聚氨酯丙烯酸酯可為單官能團型，或雙官能團型，用于提升粘結(jié)料的附著力，含量1%~15%，優(yōu)選3%~7%。所述甲基丙烯酸賦予粘結(jié)料水溶性，含量0%~40%，優(yōu)選0%~20%。所述丙烯酸賦予粘結(jié)料水溶性，含量20%~50%，優(yōu)選30~40%。
本發(fā)明以上各種單體采用自由基聚合，聚合引發(fā)劑選用：偶氮類和過氧化苯甲酰類。例如：偶氮二異丁氰、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，偶氮二氰基戊酸，偶氮二異丙基咪唑啉，過氧化苯甲酰等。所述引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的1%~5%，優(yōu)選2%~4%。
本發(fā)明采用溶液聚合法，溶劑為水/醇混合物。其中醇可以為甲醇、乙醇、丙醇等，優(yōu)選乙醇。水/醇比例1:1~3。
聚合溫度40~90℃，優(yōu)選70℃~85℃。
本發(fā)明還提供一種水性油墨樹脂粘結(jié)料制備方法，包括以下步驟：
步驟1、將單體按比例配好，加入引發(fā)劑。本步驟中，按以下比例配好單體：質(zhì)量分數(shù)為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的丙烯酸丁酯；質(zhì)量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質(zhì)量分數(shù)為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質(zhì)量分數(shù)為0%~40%的甲基丙烯酸以及質(zhì)量分數(shù)量為20%~50%的丙烯酸。引發(fā)劑選用：偶氮類和過氧化苯甲酰類。例如：偶氮二異丁氰、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，偶氮二氰基戊酸，偶氮二異丙基咪唑啉，過氧化苯甲酰等。所述引發(fā)劑用量為單體總質(zhì)量的1%~5%，優(yōu)選2%~4%。
步驟2、在反應(yīng)釜中加入水/醇混合溶劑，反應(yīng)釜升溫到預(yù)定溫度，并開啟冷卻回流裝置；然后滴加單體，控制溫度波動1℃~2℃；滴加時間為1~3h。本步驟中，反應(yīng)釜的預(yù)定溫度為40~90℃，優(yōu)選70℃~85℃。
步驟3、滴加單體完畢后，恒溫0~2h；再升高溫度5℃~10℃左右，恒溫1~4h；本步驟3中，必要時可加入次硫酸氫鈉甲醛。
步驟4，停止冷卻回流裝置，開始蒸餾出醇與水的共沸物，并不斷補水。
步驟5、降溫，加入中和劑，得到一定濃度的水性油墨樹脂粘結(jié)料。本步驟中，水性油墨樹脂粘結(jié)料濃度為20%~50%，優(yōu)選35%~45%。
其中步驟5中和劑選用：氨水、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基（異）丙醇胺或2-氨基-2-甲基丙醇等。中和劑的加入量以調(diào)節(jié)水性油墨樹脂粘結(jié)料的pH為7。
實施例1
將甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸丁酯 1kg，丙烯酸異辛酯 1kg，二官能團聚氨酯丙烯酸酯 0.3kg，丙烯酸4kg，過氧化苯甲酰0.4kg混合均勻，加入到反應(yīng)釜的加料灌中。反應(yīng)釜中加入15kg乙醇，7kg去離子水。攪拌下加熱反應(yīng)釜，并開啟反應(yīng)釜回流冷凝器。待反應(yīng)釜溫度升到80℃時，開始滴加單體溶液，2h內(nèi)加完單體，恒溫2h。反應(yīng)釜升溫到85℃，恒溫1小時。關(guān)閉回流冷凝器，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物16kg，補加去離子水10kg。加入二乙醇胺0.6kg。得到水性油墨樹脂粘結(jié)料A。
實施例 2
將甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸異辛酯 3kg，單官能團聚氨酯丙烯酸酯酯 0.5kg，甲基丙烯酸1kg，丙烯酸4kg，10kg乙醇混合均勻，加入到反應(yīng)釜的加料灌中。反應(yīng)釜中加入6kg乙醇，8kg去離子水，偶氮二異丁基脒鹽酸鹽0.6kg。攪拌下加熱反應(yīng)釜，并開啟反應(yīng)釜回流冷凝器。待反應(yīng)釜溫度升到70℃時，開始滴加單體溶液，1h內(nèi)加完單體。反應(yīng)釜升溫到75℃，恒溫4小時。關(guān)閉回流冷凝器，升溫，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物17kg，補加去離子水12kg。加入2-氨基-2-甲基丙醇0.9kg。得到水性油墨樹脂粘結(jié)料B。
實施例 3
將甲基丙烯酸甲酯 3kg，丙烯酸異辛酯 2.5kg，丙烯酸丁酯 0.5kg，二官能團聚氨酯丙烯酸酯酯 0.7kg，甲基丙烯酸2kg，丙烯酸4kg，過氧化苯甲酰0.6kg混合均勻，加入到反應(yīng)釜的加料灌中。反應(yīng)釜中加入18kg乙醇，10kg去離子水，攪拌下加熱反應(yīng)釜，并開啟反應(yīng)釜回流冷凝器。待反應(yīng)釜溫度升到,80℃時，開始滴加單體溶液，3h內(nèi)加完單體，恒溫1h。反應(yīng)釜升溫到85℃，恒溫2小時，加入次硫酸氫鈉甲醛0.2kg，恒溫1h。關(guān)閉回流冷凝器，升溫，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物19kg，補加去離子水12kg。加入N,N-二甲基乙醇胺1kg。得到水性油墨樹脂粘結(jié)料C。
實施例4
將水性油墨樹脂粘結(jié)料A、B及C 40份，鈦白粉17份，潤濕劑 1份，分散劑 1份，消泡劑 0.5~1份，去離子水 40份攪拌混合均勻，置于砂磨機內(nèi)研磨60min。分別在腹膜的刮樣卡上刮樣。測試干燥速度、附著力。結(jié)果見下表。
以上結(jié)果依據(jù)QB/T 1046-2012標(biāo)準(zhǔn)進行測試，由以上測試可知，本發(fā)明的水性油墨樹脂粘結(jié)料A、B及C具有干燥速度快附著力強的特點。
本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。