本發(fā)明屬于油墨制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種抗菌水性油墨及其制備方法。
背景技術(shù):
水松紙,又名“接裝紙”,是生產(chǎn)生產(chǎn)卷煙的重要材料之一。其是以水松原紙為基材,通過印前設(shè)計、印刷加工及印后處理等工序,將濾嘴與卷煙煙支卷接起來的一種專用工業(yè)紙。由于水松紙在使用時是與嘴唇直接接觸的,因此,水松紙的紙以及印刷在水松紙上的油墨必須是對人體無毒無害的。由于溶劑型油墨含有大量的有機揮發(fā)溶劑,不僅對人體有害,也不利于環(huán)保,因為水性油墨越來越受到重視。但是對于水性油墨的發(fā)展,特別是用于水松紙的水性油墨,不能僅僅停留在自身無毒無害的研究上,因煙嘴頻繁地與嘴接觸,煙嘴的衛(wèi)生要求非常高,不能有細菌的存在,如果水松紙用水性油墨具有抗菌功能,將能有效解決這一問題。王燦才等在《包裝工程》發(fā)表的“水松紙抗菌水性油墨研究”中公開了一種抗菌水性油墨,其配方為:聯(lián)苯胺黃5%,二氧化鈦25%,水性丙烯酸樹脂液45%,乙醇15%以及去離子水10%。該水性油墨在水松紙上具有良好的印刷適性,并且具有良好的抗菌效果。但不足之處是二氧化鈦與其他成分僅僅是物理混合,雖然起到了抗菌作用,但是分散性一般,容易析出遷移,會對人體有害,造成副作用。
專利申請?zhí)朿n201210469378.7公開了“一種煙用水松紙水性油墨及其制作方法”,包括水性乳化樹脂油50~60份+氧化鐵顏料10~20份+去離子水10~20份+消泡劑、防沉降劑、流平劑、潤濕劑、抗菌劑、潤濕分散劑、表面張力劑助劑中的一種或一種以上0.5~1.0份。該發(fā)明的煙用水松紙水性油墨具有細度小,干燥速度快,稠度高,粘度低,分散穩(wěn)定性好,無硬結(jié)性沉淀,無凝聚,無殘留異味等優(yōu)點,但是該發(fā)明將殺菌劑直接配入水性油墨中,該殺菌劑雖然能夠起到殺菌作用,但是單一殺菌劑的殺菌廣譜性小,殺菌效果有限,且該殺菌劑為小分子有機物,分散性較差,容易析出遷移,會對人體有害,造成副作用。
因此,目前亟需研制一種具有高效、廣譜抗菌性能,同時分散性好,不易析出遷移,對人體無毒副作用的抗菌水性油墨,可以使印刷品具有高效的抗菌性能,有效切斷病菌的傳播途徑,從而保障產(chǎn)品的安全和人類的健康。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對現(xiàn)有抗菌水性油墨是通過將殺菌劑直接配入油墨制得的,其殺菌廣譜性小,殺菌效果有限,且分散性較差,容易析出遷移,對人體有毒副作用的缺陷,提供了一種抗菌水性油墨及其制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種抗菌水性油墨,包括以下重量份數(shù)的原料:
35~45份水性樹脂乳液、1~3份催化劑、10~15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10~15份炭化產(chǎn)物、0.3~0.5份增稠劑、0.1~0.3份消泡劑和10~15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液;
所述的水性樹脂乳液是由以下步驟得到的:將20~30g丙烯酸、8~12g苯乙烯、15~20gn-叔丁基丁烯酰胺和150~200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液混合并用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)溶液ph為8.3~8.5后,加入0.3~0.5g引發(fā)劑和1~3g乳化劑,保溫反應(yīng)60~90min,再加入5~8g鏈終止劑,繼續(xù)反應(yīng)30~40min,得到水性樹脂乳液;
所述的炭化產(chǎn)物是由以下步驟得到的:
(1)將80~100g纖維素纖維粉碎,并與300~400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液混合浸泡1~2h后過濾,得到濾渣,將濾渣、300~400ml水、30~40g硝酸鋅和25~35g氫氧化鉀在60~70℃反應(yīng)40~50min后過濾,得到濾餅;
(2)將濾餅移入炭化爐中,于氮氣保護狀態(tài)下,在450~550℃炭化50~60min后,升溫至1100~1200℃,繼續(xù)炭化2~3h,再隨爐冷卻至室溫,得到炭化產(chǎn)物。
所述的催化劑為三乙胺、乙二胺、異丁胺中的一種或幾種。
所述的ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液。
所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。
所述的乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、乳化劑op-10中的一種或幾種。
所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。
所述的纖維素纖維為竹纖維素纖維。
所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、卡拉膠中的一種或兩種。
所述的消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或兩種。
一種抗菌水性油墨的制備方法,具體制備步驟為:
(1)按重量份數(shù)配比,進行取原料;
(2)將水性樹脂乳液、催化劑和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中,在70~80℃反應(yīng)1~2h,得到改性水性樹脂乳液,將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、增稠劑、消泡劑和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中,高速攪拌混合后,得到漿料,將漿料移入砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm,得到抗菌水性油墨。
本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明以丙烯酸、苯乙烯和n-叔丁基丁烯酰胺為單體乳液聚合得到水性樹脂乳液,再利用水性樹脂乳液中的胺鍵與環(huán)氧基反應(yīng),引入具有殺菌作用的季銨鹽化合物,提高了水性油墨及其印品的抗菌性,避免了使用小分子抗菌劑易出現(xiàn)的析出遷移問題和分散性差的問題,并且不會對人體造成毒副作用;
(2)本發(fā)明以竹纖維素纖維為原料,將纖維素鏈單元中的仲羥基氧化成羧基,再將硝酸鋅和氫氧化鋰反應(yīng)得到的氫氧化鋅通過化學吸附負載于纖維素表面,然后進行炭化,在炭化過程中,氫氧化鋅逐步反應(yīng),首先氫氧化鋅失水得到氧化鋅,然后氧化鋅生成晶須結(jié)構(gòu)填充于竹炭纖維微孔中,氧化鋅在自然光下可激活空氣中的氧產(chǎn)生活性氧,從而與微生物細胞中的有機物發(fā)生氧化反應(yīng),破壞細胞結(jié)構(gòu),使微生物死亡,并且炭化得到的竹炭纖維具有良好的抑菌性,與季銨鹽化合物配合使用殺菌效果好,同時殺菌廣譜性大。
具體實施方式
取20~30g丙烯酸、8~12g苯乙烯、15~20gn-叔丁基丁烯酰胺和150~200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中,并將三口燒瓶置于水浴鍋中,控制水浴溫度為75~85℃,再向三口燒瓶中加入ph調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)溶液ph為8.3~8.5后,向三口燒瓶中加入0.3~0.5g引發(fā)劑和1~3g乳化劑,保溫反應(yīng)60~90min,再向三口燒瓶中加入5~8g鏈終止劑,繼續(xù)攪拌反應(yīng)30~40min,反應(yīng)結(jié)束后,得到水性樹脂乳液,取80~100g纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎30~40min,得到纖維素纖維粉末,將纖維素纖維粉末和300~400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中,浸泡處理1~2h后過濾,得到濾渣,將濾渣、300~400ml水、30~40g硝酸鋅和25~35g氫氧化鉀加入到燒杯中,將燒杯置于水浴鍋中,控制水浴溫度為60~70℃,攪拌反應(yīng)40~50min后過濾,得到濾餅,將濾餅移入炭化爐中,在氮氣保護狀態(tài)下,程序升溫至450~550℃,控制升溫速率為10~15℃/min,保溫炭化50~60min后,再以相同的升溫速率程序升溫至1100~1200℃,繼續(xù)炭化2~3h,待炭化結(jié)束后,隨爐冷卻至室溫,得到炭化產(chǎn)物,最后,按重量份數(shù)計,取35~45份水性樹脂乳液、1~3份催化劑、10~15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10~15份炭化產(chǎn)物、0.3~0.5份增稠劑、0.1~0.3份消泡劑和10~15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液,將水性樹脂乳液、催化劑和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中,在70~80℃下攪拌反應(yīng)1~2h,得到改性水性樹脂乳液,再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、增稠劑、消泡劑和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中,以600~700r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合15~20min,得到漿料,將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm,得到抗菌水性油墨。所述的ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液。所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。所述的乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、乳化劑op-10中的一種或幾種。所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。所述的纖維素纖維為竹纖維素纖維。所述的催化劑為三乙胺、乙二胺、異丁胺中的一種或幾種。所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、卡拉膠中的一種或兩種。所述的消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或兩種。
實例1
取20g丙烯酸、8g苯乙烯、15gn-叔丁基丁烯酰胺和150ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中,并將三口燒瓶置于水浴鍋中,控制水浴溫度為75℃,再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)溶液ph為8.3后,向三口燒瓶中加入0.3g過硫酸鉀和1g烷基酚聚氧乙烯醚,保溫反應(yīng)60min,再向三口燒瓶中加入5g對叔丁基鄰苯二酚,繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min,反應(yīng)結(jié)束后,得到水性樹脂乳液,取80g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎30min,得到竹纖維素纖維粉末,將竹纖維素纖維粉末和300ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中,浸泡處理1h后過濾,得到濾渣,將濾渣、300ml水、30g硝酸鋅和25g氫氧化鉀加入到燒杯中,將燒杯置于水浴鍋中,控制水浴溫度為60℃,攪拌反應(yīng)40min后過濾,得到濾餅,將濾餅移入炭化爐中,在氮氣保護狀態(tài)下,程序升溫至450℃,控制升溫速率為10℃/min,保溫炭化50min后,再以相同的升溫速率程序升溫至1100℃,繼續(xù)炭化2h,待炭化結(jié)束后,隨爐冷卻至室溫,得到炭化產(chǎn)物,最后,按重量份數(shù)計,取35份水性樹脂乳液、1份三乙胺、10份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10份炭化產(chǎn)物、0.3份羧甲基纖維素鈉、0.1份聚二甲基硅氧烷和10份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液,將水性樹脂乳液、三乙胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中,在70℃下攪拌反應(yīng)1h,得到改性水性樹脂乳液,再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、羧甲基纖維素鈉、聚二甲基硅氧烷和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中,以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合15min,得到漿料,將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm,得到抗菌水性油墨。
實例2
取25g丙烯酸、10g苯乙烯、18gn-叔丁基丁烯酰胺和175ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中,并將三口燒瓶置于水浴鍋中,控制水浴溫度為80℃,再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)溶液ph為8.4后,向三口燒瓶中加入0.4g過氧化月桂酰和2g十二烷基苯磺酸鈉,保溫反應(yīng)75min,再向三口燒瓶中加入7g對叔丁基鄰苯二酚,繼續(xù)攪拌反應(yīng)35min,反應(yīng)結(jié)束后,得到水性樹脂乳液,取90g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎35min,得到竹纖維素纖維粉末,將竹纖維素纖維粉末和350ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中,浸泡處理1h后過濾,得到濾渣,將濾渣、350ml水、35g硝酸鋅和30g氫氧化鉀加入到燒杯中,將燒杯置于水浴鍋中,控制水浴溫度為65℃,攪拌反應(yīng)45min后過濾,得到濾餅,將濾餅移入炭化爐中,在氮氣保護狀態(tài)下,程序升溫至500℃,控制升溫速率為13℃/min,保溫炭化55min后,再以相同的升溫速率程序升溫至1150℃,繼續(xù)炭化2h,待炭化結(jié)束后,隨爐冷卻至室溫,得到炭化產(chǎn)物,最后,按重量份數(shù)計,取40份水性樹脂乳液、2份乙二胺、13份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、13份炭化產(chǎn)物、0.4份羧甲基纖維素鈉、0.2份聚二甲基硅氧烷和13份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液,將水性樹脂乳液、乙二胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中,在75℃下攪拌反應(yīng)1h,得到改性水性樹脂乳液,再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、羧甲基纖維素鈉、聚二甲基硅氧烷和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中,以650r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合18min,得到漿料,將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm,得到抗菌水性油墨。
實例3
取30g丙烯酸、12g苯乙烯、20gn-叔丁基丁烯酰胺和200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中,并將三口燒瓶置于水浴鍋中,控制水浴溫度為85℃,再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液,調(diào)節(jié)溶液ph為8.5后,向三口燒瓶中加入0.5g偶氮二異丁腈和3g乳化劑op-10,保溫反應(yīng)90min,再向三口燒瓶中加入8g二甲基二硫代氨基甲酸鈉,繼續(xù)攪拌反應(yīng)40min,反應(yīng)結(jié)束后,得到水性樹脂乳液,取100g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎40min,得到竹纖維素纖維粉末,將竹纖維素纖維粉末和400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中,浸泡處理2h后過濾,得到濾渣,將濾渣、400ml水、40g硝酸鋅和35g氫氧化鉀加入到燒杯中,將燒杯置于水浴鍋中,控制水浴溫度為70℃,攪拌反應(yīng)50min后過濾,得到濾餅,將濾餅移入炭化爐中,在氮氣保護狀態(tài)下,程序升溫至550℃,控制升溫速率為15℃/min,保溫炭化60min后,再以相同的升溫速率程序升溫至1200℃,繼續(xù)炭化3h,待炭化結(jié)束后,隨爐冷卻至室溫,得到炭化產(chǎn)物,最后,按重量份數(shù)計,取45份水性樹脂乳液、3份異丁胺、15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、15份炭化產(chǎn)物、0.5份卡拉膠、0.3份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液,將水性樹脂乳液、異丁胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中,在80℃下攪拌反應(yīng)2h,得到改性水性樹脂乳液,再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、卡拉膠、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中,以700r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合20min,得到漿料,將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm,得到抗菌水性油墨。
對比例:義烏市某水性油墨有限公司生產(chǎn)的水松紙水性油墨。
對本發(fā)明實例1~3制得的抗菌水性油墨和對比例的水松紙水性油墨進行性能檢測,其檢測結(jié)果如表1所示:
表1
綜上所述,本發(fā)明制得的抗菌水性油墨具有較好的廣譜殺菌作用,同時避免了使用小分子有機殺菌劑造成的分散性差,易析出遷移和對人體造成毒副作用的問題,且本發(fā)明抗菌水性油墨抗菌持久性好,能起到長效、穩(wěn)定抗菌作用。