CN104031465A - 一种负离子水性油墨及其制备方法 - Google Patents
一种负离子水性油墨及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种负离子水性油墨及其制备方法，所述的负离子水性油墨由如下重量配比的原料组成：聚合物乳液28～40份，颜料15份，填料4～8份，负离子添加剂1～5份，酒精3.5～8份，分散剂0.6～3.6份，增稠剂0.1～0.8份，流平剂0.05～0.3份，消泡剂0.1～0.8份，防腐剂0.05～0.06份，水26.92～41份；本发明负离子水性油墨无需外加能源便可持续地释放空气负离子，有利于维持人体健康，并进而达到杀菌、净化空气的目的，并且具有环保安全、贮存稳定性好、涂层丰满、装饰效果佳的特点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及水性油墨及其制备方法，具体涉及一种能释放负离子的水性油墨及其制备方法，本发明水性油墨可应用于墙纸印刷。
(二)背景技术
墙纸作为一种室内装饰材料，因其色彩多样、图案丰富、施工安全方便等特点，越来越为大众所接受并已部分取代了内墙涂料。墙纸从最初应用在酒店、宾馆和办公室等公共场所，到如今越来越广泛地应用于家庭的室内装修，因而得到越来越多的关注。然而，目前市场上的墙纸印刷油墨多为溶剂型油墨，其含有大量的有机挥发物(含量通常在40％以上)，这些有机挥发物质在印刷和施工过程中排向大气，对印刷、施工工人及墙纸装饰建筑内居住人员的健康都造成了较大的毒害。因此用水代替有机溶剂的环保型水性印刷油墨已成为行业的发展趋势。另一方面，目前对墙纸的研究多停留在其表面的装饰性能研究，而对其保健性应用功能研究不多。由于人们的大部分时间都是在室内度过的，室内环境质量的好坏直接影响人们的身体健康，而用于室内装饰的墙纸由于其所占室内的面积较大，因此若能使其具备某些功能性保健性能，则必将更受广大消费者的欢迎。综上所述，随着大众环保、健康意识的增强，人们对墙纸的要求已不再仅仅局限于装饰美观效果，而更希望其具有改善环境、保护人类健康等多方面性能，因此，开发一种具有保健功能的环保型墙纸印刷水性油墨是拓宽其市场应用的关键。
目前，空气中的负离子浓度已被列为一项衡量环境、空气质量的重要指标。其含量与人体健康有密切关系，如下表所示：
表1.环境中负离子浓度与人体健康关系(引自《国际医学杂志》报导)
由表1可见，住宅、办公室等密闭空间内空气中的负离子浓度远远达不到维持人体健康的基本要求。现采取的一种解决方式是在室内安装负离子发生器，但是这既占空间，又增加设备、耗电等费用，且每天的开关机操作也给人们的使用带来不便。另一种比较有效的方式是在室内内墙涂料或墙纸油墨中加入负离子添加剂，使内墙涂料或墙纸油墨能够持续地产生空气负离子。常见负离子添加剂为电气石等天然矿石混合物。电气石等负离子添加剂含Si、Mg、Fe、Al、K、Na等多种元素，具有永久性自发电极，该电极能使周围空气中的水分子发生微弱的电解作用，生成OH-和H+。H+在电气石电极之间的微弱电流中得到电子，OH-与空气中的水分子结合形成空气负离子(H3O2)-。众多研究结果表明，引入负离子添加剂的内墙涂料或墙纸油墨可以显著地提高室内空气负离子浓度，有利于人体健康。然而目前市场上的大部分含负离子添加剂的功能内墙涂料、墙纸油墨等均为溶剂型体系，对环境不利；且溶剂型体系形成的涂膜较为致密，不利于电气石与空气中水分子的接触，故不能产生更多的负离子。另外，部分内墙涂料、墙纸油墨采用光激活方式产生空气负离子，必须在光照条件下才能产生负离子，这极大地限制了其推广应用。
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能释放负离子的墙纸印刷水性油墨。这种油墨采用水乳液体系，环保安全，其不仅具有美观装饰的效果，还能永久地释放空气负离子，且无需外加能源，是一种具有保健功能的新型环保墙纸印刷水性油墨。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于墙纸印刷的负离子水性油墨及其制备方法，并且，本发明所述的负离子水性油墨无需外加能源便能持续地释放空气负离子，使室内空气负离子浓度达到维持人体健康所需的水平。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种负离子水性油墨，所述的负离子水性油墨由如下重量配比的原料组成：聚合物乳液28～40份，颜料15份，填料4～8份，负离子添加剂1～5份，酒精3.5～8份，分散剂0.6～3.6份，增稠剂0.1～0.8份，流平剂0.05～0.3份，消泡剂0.1～0.8份，防腐剂0.05～0.06份，水26.92～41份；所述的聚合物乳液为苯丙乳液、醋叔乳液、醋丙乳液、聚丙烯酸酯纯丙乳液、聚氨酯乳液、硅丙乳液、氟树脂乳液中的一种或两种以上任意比例的混合物，并且，所述聚合物乳液的固含量为45wt％～50wt％；所述的填料可以为滑石粉、重钙、轻钙、高岭土、硅灰石粉体质填料中的一种或两种以上任意比例的混合物。
本发明优选所述的聚合物乳液为固含量为45wt％～50wt％的聚丙烯酸酯纯丙乳液。
本发明所述的颜料可以为钛白粉、氧化锌、立德粉、炭黑、铁黑、苯胺黑、铅铬黄、铁黄、铁红、大红粉、酞菁蓝B、群青中的一种，本发明优选所述的颜料为钛白粉R-902+(杜邦公司)或水性炭黑HD-300M(杭州黑源化工有限公司)。
本发明所述的负离子添加剂优选为电气石粉体，如TZY-01(北京天之岩健康科技有限公司)。
本发明所述的分散剂可以为聚羧酸盐(如Disponer W-922，德谦公司；KP010，上海德予得贸易有限公司；BYK-P-104，BYK公司)、聚丙烯酸衍生物(如Disponer W-511，德谦公司；Disponer W-519，德谦公司)、顺丁二烯二酸酐共聚物(如二异丁烯-顺酐共聚物或苯乙烯-顺酐共聚物；如SMA1000P，沙多玛公司)、缩合萘磺酸盐(如PD，青岛化工研究所)、聚羧酸(如Anti-Terra-203，BYK公司)、聚乙烯醇(如BP-20，上海美梦佳化工科技有限公司；BP-17，上海美梦佳化工科技有限公司)中的一种或两种以上任意比例的混合物；优选聚羧酸盐类分散剂。
本发明所述的增稠剂可以为纤维素类增稠剂(如CELLOSIZETMQP4400H，陶氏化学公司；CELLOSIZETMQP15000H，陶氏化学公司；CELLOSIZETMQP30000H，陶氏化学公司；CELLOSIZETMQP52000H，陶氏化学公司；CELLOSIZETMQP100MH，陶氏化学公司；CELLOSIZETMER30M，陶氏化学公司；CELLOSIZETMER52M，陶氏化学公司)、聚氨酯类增稠剂(如8020，隆仕达化工科技有限公司；216，德谦公司；DeuRheo WT-105A，德谦公司；DeuRheoWT-201，德谦公司；DeuRheo WT-202，德谦公司；DeuRheo WT-204，德谦公司)、聚丙烯酸类增稠剂(如DeuRheo WT-113，德谦公司；DeuRheo WT-115，德谦公司；DeuRheo WT-120，德谦公司)、聚丙烯酸酯类增稠剂(如增稠剂D-11，佛山市高明区航润助剂有限公司；Latekoll D，BASF公司)中的任意一种或两种以上任意比例的混合物；优选聚丙烯酸类或聚丙烯酸酯类增稠剂。
本发明所述的流平剂可以为聚丙烯酸酯类流平剂(如A900，美国美利肯化工集团有限公司；Resiflow W50，BYK公司)、有机硅树脂类流平剂(如Silcn353，上海德予得贸易有限公司)、氟代烯烃类流平剂(如5100，隆仕达化工科技有限公司)中的一种或两种以上任意比例的混合物；优选聚丙烯酸酯类流平剂。
本发明所述的消泡剂可以为低级醇类消泡剂(如DF1492，德谦公司；DF1760，德谦公司；DF3163，德谦公司)、矿物油类消泡剂(如Drewplus T-4507，ASHLAND-AQUALON公司；ADVANTAGE AM-1512，ASHLAND-AQUALON公司)、有机硅类消泡剂(如Pulcra1918，科凯精细化工(上海)有限公司；Pulcra1920，科凯精细化工(上海)有限公司；Drewplus T-4201，ASHLAND-AQUALON公司；DrewplusTS-4400，ASHLAND-AQUALON公司；Drewplus TS-4481，ASHLAND-AQUALON公司)中的一种或两种以上任意比例的混合物；优选矿物油类消泡剂。
本发明所述的防腐剂为取代芳烃类防腐剂、杂环化合物类防腐剂、胺类化合物类防腐剂中的一种或两种以上任意比例的混合物，如DeuAdd MB-11(德谦公司)、DeuAdd MB-16(德谦公司)、Kathon LXE(罗门哈斯公司)等，前提是不妨碍油墨体系的稳定性，对体系影响不大，优选Kathon LXE(罗门哈斯公司)。
本发明还提供了一种本发明负离子水性油墨的制备方法，所述的制备方法按如下步骤进行：
(1)将配方量的水、分散剂、颜料、填料、负离子添加剂以及玻璃珠加入快速分散机内，分散2～3小时，得到色浆；
(2)将配方量的聚合物乳液、消泡剂和步骤(1)配好的色浆加入分散砂磨机内，以800～1500转/min的速度搅拌10～60分钟，再加入配方量的增稠剂和流平剂；
(3)保持搅拌，加入配方量的酒精、防腐剂后即得所述的负离子水性油墨。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1、采用电气石粉体为负离子添加剂，均匀、稳定地分散在油墨中，无需外加能源便可持续地释放空气负离子，使空气中的负离子浓度高达1200～2300个/cm3，达到都市公园级别的空气质量，有利于维持人体健康，并进而达到杀菌、净化空气的目的；
2、选用自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液(自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A)为油墨的连结料，将传统溶剂型油墨变为水性油墨，不仅环保安全，而且增加了涂层的透气性，可以使更多的电气石与空气中的水分子接触，释放出更多的负离子；
3、通过各类助剂的合理选择，保证了油墨细腻、不沉淀、不分层，具有贮存稳定性好、涂层丰满、装饰效果佳的特点。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
油墨的贮存稳定性是指油墨在60℃条件下静置6天，以不沉淀、不分层代表油墨贮存稳定性>6个月；
墙纸油墨所释放的负离子浓度的检测依据Q/JC JJT030～2002检验空气负离子的发生量，由中国建筑材料检测中心检测。
实施例1
表2油墨组合物的原料配方(1wt％负离子粉添加量)
注：自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A。
油墨产品的制备方法按如下步骤进行：
(1)按照表2中的配方，将水、BYK-P-104分散剂、钛白粉R-902+、重钙和TZY-01负离子粉以及直径为2mm的玻璃珠加入快速分散机(KS-370涂料快速分散机，上海现代环境工程技术有限公司)内，分散2小时，得到白色浆；
(2)将聚丙烯酸酯纯丙乳液、ADVANTAGE AM-1512消泡剂和步骤(1)配好的白色浆加入分散砂磨机(SDF400实验分散砂磨机，江阴市双丰化工机械有限公司)内，以1000转/min的速度搅拌60分钟，并依次加入Latekoll D增稠剂和Resiflow W50流平剂；
(3)保持搅拌，加入酒精和Kathon LXE防腐剂后即可包装得到油墨产品。
目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为1213个/cm3，与下述对比实施例1相比，增加了992个/cm3的负离子浓度，达到都市公园级别的空气质量。
对比实施例1
按表2中的配方量，TZY-01负离子粉的添加量为0，其余组分配方量保持不变，按实施例1的操作步骤配成油墨，得到目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为221个/cm3，远低于维持人体健康的基本需求。
实施例2
表3.油墨组合物的原料配方(2wt％负离子粉添加量)
注：自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A。
油墨产品的制备方法按如下步骤进行：
(1)按照表3中的配方，将水、BYK-P-104分散剂、钛白粉R-902+、重钙和TZY-01负离子粉以及直径为2mm的玻璃珠加入快速分散机(KS-370涂料快速分散机，上海现代环境工程技术有限公司)内，分散3小时，得到白色浆；
(2)将聚丙烯酸酯纯丙乳液、ADVANTAGE AM-1512消泡剂和步骤(1)配好的白色浆加入分散砂磨机(SDF400实验分散砂磨机，江阴市双丰化工机械有限公司)内，以1200转/min的速度搅拌40分钟，并依次加入Latekoll D增稠剂和Resiflow W50流平剂；
(3)保持搅拌，加入酒精和Kathon LXE防腐剂后即可包装得到油墨产品。
目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为1340个/cm3，与下述对比实施例2相比，增加了1109个/cm3的负离子浓度，达到都市公园级别的空气质量。
对比实施例2
按表3中的配方量，TZY-01负离子粉的添加量为0，其余组分配方量保持不变，按实施例2的操作步骤配成油墨，得到目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为231个/cm3，远低于维持人体健康的基本需求。
实施例3
表4.油墨组合物的原料配方(3wt％负离子粉添加量)
注：自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A。
油墨产品的制备方法按如下步骤进行：
(1)按照表4中的配方，将水、BYK-P-104分散剂、水性炭黑HD-300M、重钙和TZY-01负离子粉以及直径为2mm的玻璃珠加入快速分散机(KS-370涂料快速分散机，上海现代环境工程技术有限公司)内，分散3小时，得到黑色浆；
(2)将聚丙烯酸酯纯丙乳液、ADVANTAGE AM-1512消泡剂和步骤(1)配好的黑色浆加入分散砂磨机(SDF400实验分散砂磨机，江阴市双丰化工机械有限公司)内，以800转/min的速度搅拌60分钟，并依次加入Latekoll D增稠剂和Resiflow W50流平剂；
(3)保持搅拌，加入酒精和Kathon LXE防腐剂后即可包装得到油墨产品。
目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为1575个/cm3，与下述对比实施例3相比，增加了1360个/cm3的负离子浓度，达到都市公园级别的空气质量。
对比实施例3
按表4中的配方量，TZY-01负离子粉的添加量为0，其余组分配方量保持不变，按实施例3的操作步骤配成油墨，得到目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为215个/cm3，远低于维持人体健康的基本需求。
实施例4
表5.油墨组合物的原料配方(4wt％负离子粉添加量)
注：自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A。
油墨产品的制备方法按如下步骤进行：
(1)按照表5中的配方，将水、BYK-P-104分散剂、水性炭黑HD-300M、重钙和TZY-01负离子粉以及直径为2mm的玻璃珠加入快速分散机(KS-370涂料快速分散机，上海现代环境工程技术有限公司)内，分散3小时，得到黑色浆；
(2)将聚丙烯酸酯纯丙乳液、ADVANTAGE AM-1512消泡剂和步骤(1)配好的黑色浆加入分散砂磨机(SDF400实验分散砂磨机，江阴市双丰化工机械有限公司)内，以1300转/min的速度搅拌20分钟，并依次加入Latekoll D增稠剂和Resiflow W50流平剂；
(3)保持搅拌，加入酒精和Kathon LXE防腐剂后即可包装得到油墨产品。
目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为2054个/cm3，与下述对比实施例4相比，增加了1825个/cm3的负离子浓度，达到都市公园级别的空气质量。
对比实施例4
按表5中的配方量，TZY-01负离子粉的添加量为0，其余组分配方量保持不变，按实施例4的操作步骤配成油墨，得到目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为229个/cm3，远低于维持人体健康的基本需求。
实施例5
表6.油墨组合物配方(5wt％负离子粉添加量)
注：自制的聚丙烯酸酯纯丙乳液已经申请发明专利，申请号为2013105793039，公开号为CN103601837A。
油墨产品的制备方法按如下步骤进行：
(1)按照表6中的配方，将水、BYK-P-104分散剂、钛白粉R-902+、重钙和TZY-01负离子粉以及直径为2mm的玻璃珠加入快速分散机(KS-370涂料快速分散机，上海现代环境工程技术有限公司)内，分散3小时，得到白色浆；
(2)将聚丙烯酸酯纯丙乳液、ADVANTAGE AM-1512消泡剂和步骤(1)配好的白色浆加入分散砂磨机(SDF400实验分散砂磨机，江阴市双丰化工机械有限公司)内，以1500转/min的速度搅拌10分钟，并依次加入Latekoll D增稠剂和Resiflow W50流平剂；
(3)保持搅拌，加入酒精和Kathon LXE防腐剂后即可包装得到油墨产品。
目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为2296个/cm3，与下述对比实施例5相比，增加了2064个/cm3的负离子浓度，达到都市公园级别的空气质量。
对比实施例5
按表6中的配方量，TZY-01负离子粉的添加量为0，其余组分配方量保持不变，按实施例5的操作步骤配成油墨，得到目标油墨产品贮存稳定性>6个月，将油墨涂布在PVC墙纸上后，由中国建筑材料检测中心检测，检测结果表明使用涂有目标油墨的PVC墙纸产生的负离子浓度为232个/cm3，远低于维持人体健康的基本需求。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种负离子水性油墨，其特征在于所述的负离子水性油墨由如下重量配比的原料组成：聚合物乳液28～40份，颜料15份，填料4～8份，负离子添加剂1～5份，酒精3.5～8份，分散剂0.6～3.6份，增稠剂0.1～0.8份，流平剂0.05～0.3份，消泡剂0.1～0.8份，防腐剂0.05～0.06份，水26.92～41份；所述的聚合物乳液为苯丙乳液、醋叔乳液、醋丙乳液、聚丙烯酸酯纯丙乳液、聚氨酯乳液、硅丙乳液、氟树脂乳液中的一种或两种以上任意比例的混合物，并且，所述聚合物乳液的固含量为45wt％～50wt％；所述的填料为滑石粉、重钙、轻钙、高岭土、硅灰石粉体质填料中的一种或两种以上任意比例的混合物。
2.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的颜料为钛白粉、氧化锌、立德粉、炭黑、铁黑、苯胺黑、铅铬黄、铁黄、铁红、大红粉、酞菁蓝B、群青中的一种。
3.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的负离子添加剂为电气石粉体。
4.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸衍生物、顺丁二烯二酸酐共聚物、缩合萘磺酸盐、聚羧酸或聚乙烯醇中的一种或两种以上任意比例的混合物。
5.如权利要求4所述的负离子水性油墨，其特征在于其中所述的顺丁二烯二酸酐共聚物为二异丁烯-顺酐共聚物或苯乙烯-顺酐共聚物。
6.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的增稠剂为纤维素类增稠剂、聚氨酯类增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂、聚丙烯酸酯类增稠剂中的任意一种或两种以上任意比例的混合物。
7.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂、有机硅树脂类流平剂、氟代烯烃类流平剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
8.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的消泡剂为低级醇类消泡剂、矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
9.如权利要求1所述的负离子水性油墨，其特征在于所述的防腐剂为取代芳烃类防腐剂、杂环化合物类防腐剂、胺类化合物类防腐剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。
10.如权利要求1所述的负离子水性油墨的制备方法，其特征在于所述的制备方法按如下步骤进行：
(1)将配方量的水、分散剂、颜料、填料、负离子添加剂以及玻璃珠加入快速分散机内，分散2～3小时，得到色浆；
(2)将配方量的聚合物乳液、消泡剂和步骤(1)配好的色浆加入分散砂磨机内，以800～1500转/min的速度搅拌10～60分钟，再加入配方量的增稠剂和流平剂；
(3)保持搅拌，加入配方量的酒精、防腐剂后即得所述的负离子水性油墨。
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