水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 油墨是印刷技術中的重要材料，如今的印刷行業(yè)多使用溶劑型油墨，苯、甲苯、二 甲苯之類的有機溶劑使用量較大，印刷過后溶劑揮發(fā)進入大氣，對空氣造成嚴重污染；另 外，有機溶劑本身是易燃液體，揮發(fā)后與空氣形成混合氣體，達到爆炸極限濃度后遇明火會 發(fā)生爆炸，生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的火災爆炸危險性很高;其次，有機溶劑的毒性對于生產(chǎn)人員的健 康極為不利。隨著環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求的進一步提高，以及油墨使用過程中對操作人員 的健康、安全性能保障的加強，市場對于非有機溶劑油墨的需求在不斷的增長，水性油墨的 開發(fā)和應用順應了這一發(fā)展要求。
[0003] 水性油墨是以水為溶劑制成的油墨，大大減少或避免了有機溶劑的使用量，使得 油墨的環(huán)保性能、安全性能以及對操作人員的健康保障性的到大幅提升。并且，現(xiàn)今的水性 油墨在印刷質(zhì)量和穩(wěn)定性方面逐漸能夠和溶劑型油墨相媲美。目前油性油墨和水性油墨的 制備都要經(jīng)過研磨使得顏料達到一定的細度并充分分散到連接料中。研磨設備使用較多的 是球磨機和砂磨機，主要是依靠球或砂在不同的容器和運動方式下對液狀物料的撞擊、摩 擦和剪切而達到粉碎和分散顏料粒子的作用。由于顏料種類較多，做到專色專用則設備資 金的投入相當巨大;如果一臺設備用作多色研磨，則設備清洗又要產(chǎn)生大量的洗滌廢水，環(huán) 保性能下降，生產(chǎn)成本提高。而球磨機一般采用鋯珠作為其研磨介質(zhì)。純鋯珠中氧化鋯含量 94.6%，又稱95鋯珠;硅酸鋯珠的氧化鋯含量在65%，又稱65鋯珠。65鋯珠磨耗相對于95純 鋯珠來說磨耗要大一些，因價格比較實惠，使用較多。隨著磨料的使用，鋯珠的磨損不斷增 大，鋯珠的定期更換和殘留在油墨中的碎肩會使得油墨生產(chǎn)成本上升和油墨品質(zhì)下降。
[0004] 所以，需要進一步開發(fā)研究一種新型的研磨顆粒，能夠很好的將顏料分散在連接 料中，使顏料顆粒達到一定細度并穩(wěn)定下來，改善油墨的各項性能并有效地控制油墨生產(chǎn) 成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，而提供一種水溶性丙烯酸樹 脂球形顆粒及其制備方法，該丙烯酸樹脂顆粒可以作為水性油墨中顏料的研磨介質(zhì)，可以 研磨、分散并穩(wěn)定顏料顆粒，待樹脂完全溶解之后，又可以作為連接料使用，玻璃微球在堿 性環(huán)境被侵蝕，最終作為無機填料。
[0006] 本發(fā)明提供的水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒，其為水溶性丙烯酸樹脂包覆玻璃微球 的球體，且其球體粒徑為2-8mm，其中，用于合成所述水溶性丙烯酸樹脂的單體包括丙烯酸、 帶有雙鍵的第二單體以及帶有雙鍵的羧酸或酸酐的第三單體。。
[0007] 進一步地，所述帶有雙鍵的第二單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲 酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、甲基丙烯酸縮水 甘油酯、甲基丙烯酸-β-羥丙酯、丙烯腈中的一種或兩種以上。
[0008] 進一步地，所述帶有雙鍵的羧酸或酸酐的第三單體選自順丁烯二酸酐、丁二酸酐、 衣康酸、烯丙基丁二酸酐中的一種或兩種以上。在丙烯酸樹脂中引入一種或兩種以上帶有 雙鍵的第二單體可以調(diào)節(jié)丙烯酸樹脂的硬度和韌性，使得其對與顏料顆粒有一個初步的破 碎和分散的效果，而引入一種或兩種以上帶有雙鍵的羧酸或者酸酐可以增大丙烯酸樹脂的 酸值，使得樹脂對于顏料顆粒具有很好的潤濕作用，達到分散、穩(wěn)定顏料顆粒的作用。
[0009] 進一步地，以合成所述水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒所需單體重量100份計，所述丙 烯酸單體的用量為20-50份，所述帶有雙鍵的第二單體的用量為40-60份，所述含有雙鍵的 羧酸或酸酐的第三單體的用量為5-15份，所述的玻璃微球的用量為5-10份。
[0010] 進一步地，所述玻璃微球表面經(jīng)過5-10%氫氟酸溶液處理或用硅烷偶聯(lián)劑處理。
[0011] 進一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自氨基硅烷、脂肪族環(huán)氧硅烷、甲基丙烯酰氧基硅 燒、疏基硅烷、硫基硅烷、乙烯基硅烷、異氛酸醋基硅烷、脈基硅烷中的一種或兩種以上。利 用氫氟酸處理使得玻璃微球表面具有一定的粗糙程度，并經(jīng)過偶聯(lián)劑處理，能夠使得微球 于樹脂的相容性加強，能夠牢固的嵌入樹脂基體，對于顏料顆粒的研磨也更加有效，后期也 有利于玻璃微球的細化。
[0012] 進一步地，所述玻璃微球的粒徑是所述球體粒徑的1/5-4/5，且所述玻璃微球為實 心或空心球體。
[0013] 進一步地，所述玻璃微球的粒徑為10-50μπι，密度為0.12-2.6g/cm3,莫氏硬度為 5.5-7.5。其中，所述的玻璃微球的密度是指微球的體積密度。在這樣的粒徑、密度和硬度 下，能夠使得外層樹脂在一定pH范圍內(nèi)溶解之后，嵌在樹脂顆粒中的玻璃微球?qū)︻伭项w粒 進行有效的研磨并具有一定的耐磨性，后期pH升高時，玻璃微球能夠逐漸的被侵蝕、細化， 細度變得更小乃至完全被侵蝕，作為油墨填料。
[0014] 本發(fā)明還提供一種上述水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒的制備方法，其包括：
[0015] 步驟1，將用于合成丙烯酸樹脂的單體和引發(fā)劑預混合均勻得到預混物；
[0016] 步驟2,將部分所述預混物加入到含有分散劑的水中并攪拌，得到聚合體系；
[0017] 步驟3,將玻璃微球加入到所述聚合體系中并攪拌；
[0018] 步驟4，將剩余的所述預混物加入到所述聚合體系中并攪拌；
[0019] 步驟5,將所得顆粒過濾、清洗、干燥，即得水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒。
[0020] 其中，本制備方法屬于聚合(尤其是懸浮聚合）的方法，經(jīng)聚合而成的丙烯酸樹脂 分子量較為集中，且雜質(zhì)較少，樹脂顆粒大小可由分散劑和攪拌轉(zhuǎn)速來控制，不同大小的樹 脂顆粒研磨效果不同。
[0021] 進一步地，步驟2包括將1/2-3/5的所述預混物加入到含有分散劑的水中，攪拌速 度為200-1000r/min，溫度為70-90°C，攪拌時間為2-3小時；步驟3中攪拌時間為0.3-0.8小 時；步驟4中攪拌速度為200-1000r/min，溫度為70-90°C，攪拌時間為2-3小時，并在停止攪 拌后保溫0.3-0.8小時。
[0022] 進一步地，以合成所述水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒所需單體重量100份計，所述丙 烯酸單體的用量為20-50份，所述帶有雙鍵的第二單體的用量為40-60份，所述含有雙鍵的 羧酸或酸酐的第三單體的用量為5-15份，所述的玻璃微球的用量為5-10份，所述分散劑的 用量為〇. 1-0.4份，優(yōu)選K238T;所述引發(fā)劑的用量為0.05-0.5份，所述引發(fā)劑的種類包括偶 氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑，所述偶氮類引發(fā)劑優(yōu)選偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異 戊腈、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯，所述過氧類引發(fā)劑優(yōu)選過氧化二苯甲酰。
[0023]本發(fā)明還提供一種水性油墨，其含有:溶劑水、上述水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒、 顏料、流平劑、中和劑、增稠劑和消泡劑。
[0024]進一步地，所述水性油墨中水溶性丙烯酸樹脂球形顆粒的含量為20-35%;所述顏 料的含量為8-25%;所述流平劑的含量為0.1-0.4%;所述中和劑的含量為5-10%;所述增 稠劑的含量為〇. 3-5% ;所述消泡劑的含量為0.05-0.5% ;所述溶劑水的含量為45-65%。
[0025]進一步地，所述溶劑水選自蒸餾水或去離子水。
[0026] 進一步地，所述顏料選自顏料紅48:3、顏料紅57:1、顏料紅81、顏料紅49:1、顏料紅 122、顏料紅146、顏料藍15、顏料藍15 :1、顏料藍15 :3、顏料黃3、顏料黃12、顏料黃13、炭黑 BP470、顏料黑32、鈦白粉中的一種或兩種以上。
[0027] 進一步地，所述流平劑選自聚醚改性聚硅氧烷BYK333、聚醚改性聚硅氧烷BNK-LK600、聚醚改性聚硅氧烷M0NENG1080、丙烯酸酯類共聚物BNK-M3550、丙烯酸酯類共聚物 M0NENG1153、氟碳化合物流平劑BNK-4010中的一種或兩種以上。
[0028] 進一步地，所述中和劑選自氫氧化鈉和氨水、N，N_二甲基乙醇胺、三乙醇胺、一乙 醇胺中的一種或兩種以上。
[0029]進一步地，所述增稠劑選自疏水改性締合型堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑TT935、疏水 改性非締合型堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑ASE-60、締合型非離子型疏水改性聚氨酯型增稠劑 PS 166以及RM-2020中的一種或兩種以上。
[0030] 進一步地，所述消泡劑選取聚醚改性聚硅氧烷、三甲基硅油、乳化硅油、聚乙二醇 脂肪酸型表面活性劑以及聚醚與有機硅復配消