本發(fā)明屬于化學(xué)涂料領(lǐng)域，具體涉及一種水溶性絲印油墨及其制備方法。
背景技術(shù)：
印刷油墨是傳遞信息及裝飾文化世界的精細(xì)化工產(chǎn)品，絲印油墨指采用絲網(wǎng)印刷方式時(shí)所有的油墨。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的繁榮、文化教育和印刷工業(yè)的發(fā)展，油墨工業(yè)和印刷工業(yè)也取得的迅速的發(fā)展。近年來，為了保護(hù)環(huán)境，很多國(guó)家已在包裝印刷方面增加了許多衛(wèi)生、環(huán)保方面的要求和制約條件，尤其是對(duì)食品包裝印刷方面。由于溶劑型油墨含有大量可揮發(fā)性有毒溶劑，水性油墨開始逐漸取代其在包裝業(yè)方面的使用。
連接料是水性油墨的關(guān)鍵成分，影響油墨的著色力和附著性，而油墨的著色力與印品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣和成本高低有著密切的關(guān)系。早期水性油墨的連接料主要集中在松香和馬來酸改性樹脂，但是該樹脂的耐水性、耐熱性、著色力和光澤度很差，不能滿足生產(chǎn)的需求。接著，人們開始將丙烯酸酯單體和苯乙烯的共聚物應(yīng)用到水性油墨中。
專利文獻(xiàn)CN 104559463 A在2013年10月16日公開了一種水性絲印油墨及其制造工藝，所述水性絲印油墨主要由水性苯乙烯丙烯酸樹脂、流平劑、偶聯(lián)劑、乳化劑、消泡劑、中和劑和水組成，所述水性苯乙烯丙烯酸樹脂是水性丙烯酸樹脂液。制備得到的水性絲印油墨在印刷煙、酒包裝等承印物上具有很好的附著性，圖文清晰、不回粘、不返潮等優(yōu)點(diǎn)。雖然該水性苯乙烯丙烯酸樹脂的耐水性有了很大的提高，但是仍然達(dá)不到應(yīng)用的要求。
王海僑等發(fā)表了一篇題目為“硅烷偶聯(lián)劑改性水性油墨用丙烯酸乳液”的論文，該論文公開了將含有雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑A-174與丙烯酸酯單體共聚，合成了一種可應(yīng)用與塑料薄膜基材上的水性油墨用丙烯酸乳液，而且其還能夠提高提高聚合物的耐水性，取得較好的效果。但是，該水性油墨用丙烯酸乳液的著色性能較差，大大的影響了水性油墨的質(zhì)量。
蔡棟宇等發(fā)表了一篇題目為“以聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液為連接料的塑料凹版水性油墨的研制”的論文，該論文采用乳液共聚法制備聚氨酯-聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，并以酞菁藍(lán)為顏料配置了塑料凹版水性油墨，不僅對(duì)PET薄膜具有優(yōu)異的附著牢度，對(duì)OPP薄膜同樣具有良好的附著牢度并具有良好的耐水性能。但是，該以聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液為連接料的塑料凹版水性油墨的著色性能較差，大大的影響了水性油墨的質(zhì)量。
因此，研究和開發(fā)一種著色性好、附著力強(qiáng)、耐水性和耐磨性佳，揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)和重金屬含量低的絲印油墨仍是當(dāng)前需要解決的難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中絲印油墨存在的著色性低、附著力差、耐水性和耐磨性較差的缺陷。本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性絲印油墨及其制備方法，以解決上述缺陷。
本發(fā)明提供了一種水溶性絲印油墨，包括如下組分及其重量份數(shù)：
水性聚氨脂樹脂45-65份、水性丙酸樹脂14.1-35.6份、白漿12-18份、交聯(lián)劑0.5-2份、流平劑0.3-0.6份、三丙二醇醚1-3份和增稠劑0.2-0.8份；
所述白漿包括以下組分及其重量份數(shù)：
鈦白粉70-80份、分散劑1-4份、潤(rùn)濕劑0.2-0.8份、消泡劑1-4份和去離子水15-20份，所述白漿的粒徑為3-4um。
進(jìn)一步地，所述水溶性絲印油墨包括如下組分及其重量份數(shù)：
水性聚氨脂樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、白漿15份、交聯(lián)劑0.8份、流平劑0.4份、成膜劑2份和增稠劑0.5份。
進(jìn)一步地，所述白漿包括以下組分及其重量份數(shù)：
鈦白粉77.4份、分散劑2份、潤(rùn)濕劑0.6份、消泡劑2份和去離子水18份，所述白漿的粒徑為3-4um。
進(jìn)一步地，所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比(4～6):(1～3)組成。
進(jìn)一步地，所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比5:2組成。
進(jìn)一步地，所述流平劑為聚二甲基硅氧烷；所述增稠劑為Coapur XS71。
進(jìn)一步地，所述分散劑為丙烯酸馬來酸共聚物。
進(jìn)一步地，所述潤(rùn)濕劑為聚乙二醇單甲醚的醚化物。
進(jìn)一步地，所述消泡劑為聚乙二醇十八醚。
另外，本發(fā)明還提供了一種水溶性絲印油墨的制備方法，包括以下步驟：
S1白漿的制備：將分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑和鈦白粉加入去離子水，攪拌均勻，得混合液，將混合液加入三輥研磨機(jī)，研磨至混合液的粒徑為3-4um，得白漿；
S2將水性聚氨脂樹脂、水性丙酸樹脂、交聯(lián)劑、流平劑、三丙二醇醚和增稠劑混合，加熱至40-45℃的條件下攪拌均勻，得混合液I；
S3將步驟S1得到的白漿與步驟S2得到的混合液I混合均勻，即得。
本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨中的水性聚氨脂樹脂是一種具有濕膜固化能力的樹脂，其分子式為(C9H6N2O2.C6H14O3)x，CAS號(hào)為9017-09-8；水性丙酸樹脂購(gòu)于Lubrzol公司，貨號(hào)為CR726；碳化二亞胺的CAS號(hào)為25952-53-8；丙烯酸馬來酸共聚物的CAS號(hào)為29132-58-9；聚乙二醇單甲醚的醚化物的CAS號(hào)為117272-76-1；聚二甲基硅氧烷的CAS號(hào)為9006-65-9；聚乙二醇十八醚的CAS號(hào)為9005-00-09。Coapur XS71增稠劑購(gòu)于廣州市高泰化工科技有限公司，品牌為法國(guó)高泰。
本發(fā)明提供的由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按一定重量比組成的交聯(lián)劑，可以有效的解決了水性聚氨脂樹脂和水性丙酸樹脂的相容性差和著色力低的缺陷，可以有效的提高水溶性油墨的穩(wěn)定性和著色力，同時(shí)還可以有效的提高水溶性油墨的性能。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨按照噴涂法制成的漆膜的光澤度大于65GS，附著力為5B，著色率為100％，柔韌性(直徑)小于0.93mm，說明本發(fā)明提供的由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按一定重量比組成的交聯(lián)劑可以有效的提高水溶性油墨漆膜的附著力、著色力、光澤度和柔韌性，是一種較為理想的水溶性絲印油墨。
進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的流平劑、三丙二醇醚和增稠劑可以使水溶性絲印油墨的表面張力趨于平衡，促進(jìn)溶液的流動(dòng)。同時(shí)，發(fā)明人經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，先將鈦白粉制成粒徑為3-4um的白漿加入油墨涂料中，不會(huì)破壞油墨涂料中樹脂的結(jié)構(gòu)，不影響水溶性絲印油墨的各項(xiàng)性能，還可以增加水溶性絲印油墨的耐磨性和外觀品質(zhì)，提高水溶性絲印油墨的質(zhì)量，而將鈦白粉制成粒徑大于4um或小于3um的白漿加入油墨涂料中，或者直接將鈦白粉加入油墨涂料中，均會(huì)影響油墨的耐磨性、光澤度和豐滿度，嚴(yán)重影響水溶性絲印油墨的性能。
本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨的配方搭配合理、科學(xué)，各組分協(xié)同增強(qiáng)水性油墨的附著力、耐水性、著色力、柔韌性和抗粘性能佳的優(yōu)點(diǎn)，印刷上述水溶性絲印油墨的煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品上具有表面透明光亮，有光澤，著色性好，長(zhǎng)期使用不退色、不脫落的效果，而且該水溶性絲印油墨制得的漆膜耐腐蝕性強(qiáng)、有毒揮發(fā)性有機(jī)物含量和重金屬含量低，是一種健康、環(huán)保，符合現(xiàn)代人要求的水溶性絲印油墨。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨具有以下優(yōu)勢(shì)：
(1)本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨具有附著力高、著色力強(qiáng)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量和重金屬含量低，是一種健康、環(huán)保的水溶性絲印油墨；
(2)本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨制備得到的漆膜具有柔韌性好、耐水性和抗腐蝕性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；
(3)本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨應(yīng)用于印刷產(chǎn)品上具有表面透明光亮，豐滿度高、有光澤，長(zhǎng)期使用不退色、不脫落的效果，可以提高包裝印刷產(chǎn)品的美觀性，是一種符合現(xiàn)代人要求的水溶性絲印油墨。
具體實(shí)施方式：
以下通過具體實(shí)施方式的描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但是只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例1、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂45份、水性丙酸樹脂14.1份、白漿12份、交聯(lián)劑0.5份、聚二甲基硅氧烷0.3份、三丙二醇醚1份和Coapur XS710.2份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比6:1組成；
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉70份、丙烯酸馬來酸共聚物1份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.2份、聚乙二醇十八醚1份和去離子水15份，所述白漿的粒徑為3um。
制備方法：
S1白漿的制備：將上述配方中的丙烯酸馬來酸共聚物、聚乙二醇單甲醚的醚化物、聚乙二醇十八醚和鈦白粉加入去離子水，攪拌均勻，得混合液，將混合液加入三輥研磨機(jī)，研磨至混合液的粒徑為3um，得白漿；
S2將上述配方中的水性聚氨脂樹脂、水性丙酸樹脂、由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比6:1組成的交聯(lián)劑、聚二甲基硅氧烷流平劑、三丙二醇醚和Coapur XS71混合，加熱至42℃的條件下攪拌均勻，得混合液I；
S3將步驟S1得到的白漿與步驟S2得到的混合液I混合均勻，即得。
實(shí)施例2、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、白漿15份、交聯(lián)劑0.8份、聚二甲基硅氧烷0.4份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.5份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比5:2組成；
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉77.4份、丙烯酸馬來酸共聚物2份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.6份、聚乙二醇十八醚2份和去離子水18份，所述白漿的粒徑為4um。
制備方法與實(shí)施例1類似。
實(shí)施例3、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂65份、水性丙酸樹脂30份、白漿18份、交聯(lián)劑2份、聚二甲基硅氧烷0.6份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.8份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比4:3組成
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉80份、丙烯酸馬來酸共聚物4份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.8份、聚乙二醇十八醚4份和去離子水20份，所述白漿的粒徑為3um。
制備方法與實(shí)施例1類似。
對(duì)比例1、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
氨基甲酸乙酯樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、白漿15份、交聯(lián)劑0.8份、聚二甲基硅氧烷0.4份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.5份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比5:2組成；
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉77.4份、丙烯酸馬來酸共聚物2份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.6份、聚乙二醇十八醚2份和去離子水18份，所述白漿的粒徑為4um。
制備方法與實(shí)施例1類似。
與實(shí)施例2的區(qū)別在于，將水性聚氨脂樹脂替換為氨基甲酸乙酯樹脂。
對(duì)比例2、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、白漿15份、碳化二亞胺0.8份、聚二甲基硅氧烷0.4份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.5份；
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉77.4份、丙烯酸馬來酸共聚物2份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.6份、聚乙二醇十八醚2份和去離子水18份，所述白漿的粒徑為4um。
制備方法與實(shí)施例1類似。
與實(shí)施例2的區(qū)別在于，所述交聯(lián)劑為碳化二亞胺。
對(duì)比例3、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、白漿15份、交聯(lián)劑0.8份、聚二甲基硅氧烷0.4份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.5份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比1:1組成；
所述白漿由以下組分及其重量份數(shù)組成：
鈦白粉77.4份、丙烯酸馬來酸共聚物2份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.6份、聚乙二醇十八醚2份和去離子水18份，所述白漿的粒徑為4um。
制備方法與實(shí)施例1類似。
與實(shí)施例2的區(qū)別在于，所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比1:1組成。
對(duì)比例4、一種水溶性絲印油墨
所述水溶性絲印油墨由如下組分及其重量份數(shù)組成：
水性聚氨脂樹脂50份、水性丙酸樹脂30.3份、鈦白粉11.61份、丙烯酸馬來酸共聚物0.3份、聚乙二醇單甲醚的醚化物0.09份、聚乙二醇十八醚0.3份、去離子水2.7份、交聯(lián)劑0.8份、聚二甲基硅氧烷0.4份、三丙二醇醚3份和Coapur XS710.5份；所述交聯(lián)劑由碳化二亞胺和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯按重量比5:2組成。
制備方法與實(shí)施例1類似。
與實(shí)施例2的區(qū)別在于，沒有將鈦白粉制成白漿，直接加入。
試驗(yàn)例一、水溶性絲印油墨漆膜的性能檢測(cè)試驗(yàn)
1、試驗(yàn)材料：實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3和對(duì)比例4制備水溶性絲印油墨。
2、試驗(yàn)方法：
將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3和對(duì)比例4制備水溶性絲印油墨按照噴涂法制備成漆膜，對(duì)漆膜的外觀、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)、透明度、光澤度、附著力、著色力、柔韌性和豐滿度進(jìn)行測(cè)定。
其中：揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)參考GB/T23986-2009的方法進(jìn)行測(cè)定；光澤度采用MN268三角度型光澤度儀進(jìn)行檢測(cè)，投射角度為60°；附著力采用劃格法進(jìn)行檢測(cè)；著色力參考GB/T14624.2-2008的方法進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)條件溫度為25±1℃，相對(duì)濕度為65±5％，著色力百分比的計(jì)算公式為S＝B/A×100％，其中：S為著色力百分比，A為標(biāo)樣沖淡白墨用量，B為試樣沖淡白墨用量；柔韌性參考GB/T1731-93的方法進(jìn)行檢測(cè)；透明度和豐滿度采用專家評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)方法為：5非常好；4較好；3好；2一般；1較差；0很差，如果略高于4，標(biāo)志為4+；略低于4，標(biāo)志為4-。
3、試驗(yàn)結(jié)果：
試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
表1水溶性絲印油墨的性能檢測(cè)試驗(yàn)
由表1可知，使用本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的水溶性絲印油墨制得的漆膜的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量低于52g/L，外觀平滑，無顆粒、氣泡、發(fā)花和施工痕跡，透明度、光澤度和豐滿度好，而且其附著力為5B、著色率為100％，柔韌性(直徑)小于0.93，其中使用實(shí)施例2制備的水溶性絲印油墨制得的漆膜性能最佳，為最佳實(shí)施例。而使用對(duì)比例1-4制備的水溶性絲印油墨制得的漆膜的外觀、透明度、光澤度、附著力、著色率、柔韌性和豐滿度均比本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的漆膜差，說明本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨的配方搭配合理、科學(xué)，各組分相互協(xié)調(diào)可以有效的提高水溶性油墨的光澤度、附著力、著色力和柔韌性等方面的性能。
試驗(yàn)例二、水溶性絲印油墨漆膜的耐腐蝕測(cè)試試驗(yàn)
1、試驗(yàn)材料：實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3和對(duì)比例4制備水溶性絲印油墨。
2、試驗(yàn)方法：
將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、對(duì)比例1、對(duì)比例2、對(duì)比例3和對(duì)比例4制備水溶性絲印油墨按照噴涂法制備成漆膜，對(duì)漆膜進(jìn)行耐汗性、耐唾液性、耐酒精性和耐濕熱性進(jìn)行測(cè)定，其中耐汗和耐唾液性參考德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)64LFGB.B 82.10-1的方法進(jìn)行測(cè)定，耐酒精性參考GB/T13217.7-2009的方法進(jìn)行測(cè)定，使用50％的酒精進(jìn)行擦拭，耐濕熱性參考GB/T1740-2007的方法進(jìn)行測(cè)定。
3、試驗(yàn)結(jié)果：
試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2水溶性絲印油墨漆膜的耐腐蝕測(cè)試試驗(yàn)
由表2可知，使用本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的水溶性絲印油墨漆膜制得的漆膜具有較好的耐汗性、耐唾液性、耐酒精性和耐濕熱性，可以有效的延長(zhǎng)包裝印刷產(chǎn)品的使用壽命，而使用對(duì)比例1-4制備的水溶性絲印油墨漆膜制得的漆膜的耐汗性、耐唾液性、耐酒精性和耐濕熱性較差，說明本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨的配方搭配合理、科學(xué)，各組成相互協(xié)調(diào)起提高水溶性絲印油墨涂料的耐汗性和耐腐蝕性的作用。
試驗(yàn)例三、水溶性絲印油墨漆膜的可溶性重金屬試驗(yàn)
1、試驗(yàn)材料：實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的水溶性絲印油墨。
2、試驗(yàn)方法：
將實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3制備的水溶性絲印油墨按照噴涂法制備成漆膜，對(duì)漆膜進(jìn)行可溶性重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，其中，可溶性重金屬含量的測(cè)定參考EN71-3(2009/48/EC玩具新指令)的方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果是以每千克漆膜中所含可溶性金屬的克數(shù)表示，其中ND表示未檢測(cè)出。
3、試驗(yàn)結(jié)果：
試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3水溶性絲印油墨漆膜可溶性重金屬試驗(yàn)數(shù)據(jù)
由表3可知，本發(fā)明提供的水溶性絲印油墨可溶性重金屬含量低，均符合相關(guān)的要求，是一種健康、環(huán)保的水溶性絲印油墨。