CN103254370B - 一种水性预印乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水性预印乳液及其制备方法，该乳液包括有：耐温纯丙乳液、苯乙烯马来酸酐树脂液、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、交联剂异丁氧基甲基丙烯基酸胺、乳化剂、引发剂过硫酸铵以及去离子水。该乳液的制备方法，将耐温纯丙乳液、苯乙烯马来酸酐树脂液和去离子水加入反应釜中，待釜内温度达到85℃时，加入乳化剂和引发剂；15分钟后，开始滴加混合单体，约2.5小时加完；在85℃的条件下，保温2小时；降温、冷却后即得水性预印乳液。本发明通过原料配比的优化设计，并对制备工艺进行改进，合成了高耐热、高光泽、高抗磨以及低成本的水性预印乳液，利用该预印乳液制备的水性预印油墨和光油能够满足目前预印市场的需求。
Description
技术领域
本发明涉及水性油墨领域技术，尤其是指一种一种水性预印乳液及其制备方法。
背景技术
近年来，卷筒纸预印加工技术由于具有环保、高效率等特点而被越来越多的印刷企业所采纳。该技术是先进行面纸印刷，然后将印成品直接装在瓦楞纸生产线上，与里纸、楞纸复合加工成瓦楞纸板。在瓦楞纸板生产的过程中，为了让瓦楞纸板中的黏合剂彻底干燥粘着，必须经过高温干燥。目前，国内瓦线的烘干温度基本在160℃以上，有些高速瓦线的烘干温度甚至要超过200℃。在这个过程中，要求预印好的图案墨色不能发生变色、磨花甚至蹭掉。因此，水性预印油墨和光油必须具有较高的耐高温摩擦性。
水性预印油墨和光油的关键在于预印乳液。现有技术中，耐温乳液的耐热性有限，必须加入锌交联剂才具有较好的耐热效果，且存在粘度高、固含量低和光泽低等缺陷。据报道，苯乙烯马来酸酐共聚物SMA1000树脂具有优异的耐热性、高光泽等特点。以SMA1000为基础制备的乳液虽具有优异的耐热性和光泽，但是存在着成本高、粘度低等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺陷，其主要目的是提供一种具有耐热、高光泽以及低成本的水性预印乳液及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种水性预印乳液，按质量100%计，包括有：耐温纯丙乳液15~20%、苯乙烯马来酸酐树脂液15%~20%、苯乙烯20~25%、甲基丙烯酸甲酯5~10%、丙烯酸丁酯2~5%、异丁氧基甲基丙烯基酸胺0~1%、不含APEO乳化剂1~2%、引发剂过硫酸铵0.3~0.5%，其余为去离子水。
所述的耐温纯丙乳液按质量100%计，包括以下组份：去离子水为65~70%、可聚合不饱和酸为3~6%、丙烯酸酯为5~10%、甲基丙烯酸酯为15~20%、非丙烯酸系不饱和单体为1~5%、链转移剂为0. 15~0. 25%、阴-非离子型乳化剂为0. 75~1%、可聚合乳化剂为0. 15~0. 25%、引发剂为0. 2~0. 25 % ,碳酸氢钠为0. 15~0. 3%、氨水为1~5%。
所述的耐温纯丙乳液酸值为130~150、pH值为8.5~9.0、固含量为25~28%。
所述苯乙烯马来酸酐树脂液，按质量100%计，包括有
苯乙烯马来酸酐树脂 30%；
浓度为20%的氨水 25%；
去离子水 45%。
所述苯乙烯马来酸酐树脂由苯乙烯与马来酸酐按摩尔比1:1共聚而成的粉末，其具体型号为粉末状的SMA1000。
所述浓度为20%的氨水，即氨在氨水中的质量百分比为20%。
一种水性预印乳液的制备方法，包括如下步骤：
1）、将耐温纯丙乳液、苯乙烯马来酸酐树脂液和去离子水加入反应釜中，待釜内温度达到85℃时，加入乳化剂和引发剂；
2）、15分钟后，开始滴加混合单体，约2.5小时加完；
3）、在85℃的条件下，保温2小时；
4）、降温、冷却后即得水性预印乳液。
在制备水性预印乳液过程中，需要加入少量氨水调节pH值，使釜内pH值保持8.5以上。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，针对现有技术的缺陷，本发明通过原料配比的优化设计，并对制备工艺进行改进，合成了具有优异的耐热性能以及高光泽性能的水性预印乳液，该预印乳液还具有良好的抗磨性能、较为合适的粘度和较低的成本，利用该预印乳液制备的水性预印油墨和光油能够满足目前预印市场的需求，极具市场推广价值。
具体实施方式
本发明所使用的耐温纯丙乳液及其制备方法为现有技术，在此不做螯述，本发明所使用的耐温纯丙乳液的原料配方为：
混合单体：MMA (甲基丙烯酸甲酯)5. 55kg, BA(丙烯酸丁酷)1.85kg， MAA(甲基丙烯酸)2.0kg， NMA (N-轻甲基丙烯酰胺)0. 5kg，DAP(邻苯二甲酸二烯丙酯)0. 2kg；
链转移剂：TPMS（二苯基甲基戊烯)0.1kg；
乳化剂：DNS-458(壬基酚聚氧乙烯醚硫酸按) 0. 3kg；
HAPS (3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐) 0. 1 kg；
引发剂:APS(过硫酸按) 0. 08kg；
缓冲剂:NaHC03(碳酸氢钠) 0. lkg；
氨水（氨在氨水中的质量百分比为20%） 1. 5kg；
去离子水 28kg。
实施例一：
1）、将160克耐温纯丙乳液（固含量25%）、200克苯乙烯马来酸酐树脂液（固含量30%）和290克去离子水加入反应釜中，待釜内温度达到85℃时，加入15克乳化剂F137和4克引发剂过硫酸铵；所述苯乙烯马来酸酐树脂液由苯乙烯马来酸酐树脂60克、浓度为20%的氨水50克以及去离子水90克混合而成。所述苯乙烯马来酸酐树脂由苯乙烯与马来酸酐按摩尔比1:1共聚而成的粉末，其具体型号为粉末状的SMA1000。
2）、15分钟后，开始滴加混合单体（苯乙烯220克，甲基丙烯酸甲酯60克，丙烯酸丁酯50克），2.5小时加完；
3）、保持85℃，保温2小时。
4）、降温至50℃，加入少量氨水调节pH值在8.5以上，过滤可得固含量为43.5%、粘度为60秒（国产涂4#杯，30℃）的预印乳液A。
实施例二：
1）、将160克耐温纯丙乳液（固含量约25%）、200克苯乙烯马来酸酐树脂液（固含量30%）和290克去离子水加入反应釜中，待釜内温度达到85℃时，加入15克乳化剂F137和4克引发剂过硫酸铵；所述苯乙烯马来酸酐树脂液由苯乙烯马来酸酐树脂60克、浓度为20%的氨水50克以及去离子水90克混合而成。所述苯乙烯马来酸酐树脂由苯乙烯与马来酸酐按摩尔比1:1共聚而成的粉末，其具体型号为粉末状的SMA1000。
2）、15分钟后，开始滴加混合单体（苯乙烯220克，甲基丙烯酸甲酯60克，丙烯酸丁酯40克，10克异丁氧基甲基丙烯基酸胺），2.5小时加完；
3）、保持85℃，保温2小时。
4）、降温至50℃，加入少量氨水调节pH值在8.5以上，过滤可得固含量为43.5%、粘度为65秒（国产涂4#杯，30℃）的预印乳液B。
应用实施例之水性油墨：
以预印乳液A、预印乳液B和耐温纯丙乳液分别作为调墨油，配制相同粘度的红色水性预印油墨，具体如下
表1 红色水性预印油墨配方
表1中的三种水性预印油墨的性能比较如下：
表2 性能对比表
注：底材是灰底白板纸
测试方法及仪器设备：
耐热性：使用HST-H3热封试验仪在180℃的条件下测试，10级最好，表示油墨墨层几乎没有被蹭掉；1级最差，表示油墨墨层几乎被蹭掉。重复3次取平均值。
光泽度：使用WGG60-E4光泽度计，参照国标《GB/T 13217.2-2009液体油墨光泽检测方法》进行检测。重复5次取平均值。
抗磨性：使用SUTHERLAND2000耐磨仪，条件：4磅压力，速度4档，来回100次。抗磨性能以1-10等级表示，1表示完全掉色，10表示几乎没有掉色，等级越高表明抗磨性能越好。重复3次取平均值。
由表2可见，本发明的水性预印乳液制备的水性预印油墨具有较高的耐热性、光泽度以及抗磨性。
应用实施例之水性光油：
以预印乳液A和预印乳液B为主体分别配制水性预印光油，对比不同蜡分散体对耐热的影响。具体如下：
表3 水性预印光油配方
表3中的四种水性预印光油的性能比较如下：
表4 性能对比表
注：底材是灰底白板纸，底色是同一种红色水性预印油墨，上光油之后在80℃烘箱干燥半小时后再进行性能测试。
测试方法及仪器设备：
耐热性：使用MEA-2数显精密加热板在180℃的条件下测试，10级最好，表示光油涂层几乎没有被磨花；1级最差，表示光油涂层几乎被磨花。重复3次取平均值。
光泽度：使用WGG60-E4光泽度计，参照国标《GB/T 13217.2-2009液体油墨光泽检测方法》进行检测。重复5次取平均值。
抗磨性：使用SUTHERLAND2000耐磨仪，条件：4磅压力，速度4档，来回200次。抗磨性能以1-10等级表示，1表示完全掉色，10表示几乎没有掉色，等级越高表明抗磨性能越好。重复3次取平均值。
由表4可见，同等条件下，添加聚四氟乙烯蜡分散体可以提高耐热性和抗磨性；本发明的水性预印乳液B比A具有更高的耐热性和抗磨性，采用异丁氧基甲基丙烯基酸胺可以有效地提高交联密度，从而改善涂层的耐热性和抗磨性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (1)
1.一种水性预印乳液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，
1）、将160克耐温纯丙乳液、200克苯乙烯马来酸酐树脂液和290克去离子水加入反应釜中；
所述耐温纯丙乳液的原料配方为：
混合单体：MMA甲基丙烯酸甲酯5.55kg，BA丙烯酸丁酯1.85kg，MAA甲基丙烯酸2.0kg，N-羟甲基丙烯酰胺NMA0.5kg，DAP邻苯二甲酸二烯丙酯0.2kg；
链转移剂：TPMS二苯基甲基戊烯0.1kg；
乳化剂：DNS-458壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵0.3kg；
HAPS3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐0.1kg；
引发剂：APS过硫酸铵0.08kg；
缓冲剂：NaHCO3碳酸氢钠0.lkg；
氨在氨水中的质量百分比浓度为20%的氨水1.5kg；
去离子水28kg；
所述苯乙烯马来酸酐树脂液由苯乙烯马来酸酐树脂60克、浓度为20%的氨水50克以及去离子水90克混合而成；所述苯乙烯马来酸酐树脂由苯乙烯与马来酸酐按摩尔比1:1共聚而成的粉末，其具体型号为粉末状的SMA1000；
2）待釜内温度达到85℃时，加入15克不含APEO的乳化剂F137和4克引发剂过硫酸铵；
3）、15分钟后，开始滴加混合单体，该混合单体由220克苯乙烯、60克甲基丙烯酸甲酯、50克丙烯酸丁酯组成，2.5小时加完；
4）、在85℃的条件下，保温2小时；
5）、降温至50℃，加入少量氨水调节pH值在8.5以上，过滤可得固含量为43.5%、粘度为60秒的水性预印乳液，所述粘度的测试条件：国产涂4#杯，温度30℃。
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