CN102911558B - 一种荧光水性油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光水性油墨。由以下重量份的原料组成：有机颜料15~20份、无机紫外荧光颜料1~2.5份、分散剂0.5~5份、消泡剂0.1~1份、去离子水10~30份、自交联丙烯酸乳液30~50份、成膜助剂1~5份、增稠剂1~5份和助溶剂1~5份。本发明采用自交联丙烯酸酯乳液代替水溶性丙烯酸酯分散无机紫外荧光颜料，使得无机紫外荧光颜料能够在水性油墨体系中均匀稳定分散，并通过自交联反应提高了水性油墨的着色力和附着力，使得水性油墨具有优良的印刷适性和较高的光泽度。

Description

一种荧光水性油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种油墨，具体涉及一种荧光水性油墨及其制备方法。

背景技术

水性油墨简称为水墨，柔性版水性墨也称液体油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。

20世纪70年代，由于石油危机，导致油墨用原材料十分紧张，同时各发达国家立法控制空气品质，限制有机挥发物（VOC）向大气中排放，对食品、饮料、药品等卫生条件要求严格的包装印刷制品其重金属含量、残留溶剂等进行限制。各国油墨研发人员继续深入研究，制出了溶液型苯乙烯—丙烯酸共聚树脂为连接料的第二代水性油墨。该产品弥补了第一代水性油墨抗水性和存放稳定性差的不足，但是在光泽度和印刷适性方面与溶剂型油墨仍有差距。

为此，油墨研发人员在第二代水性油墨的基础上，引进丙烯酸类单体与苯乙烯聚合，研制出一种具有核壳结构和网状结构的聚合物乳液树脂。该系列树脂大大改善了油墨的光泽度和干燥性，促进了水性油墨的发展，使水性油墨不断拓宽与溶剂型油墨的竞争领域，水性油墨进入了一个新的发展时期。

与有机溶剂型丙烯酸树脂相比，水性丙烯酸树脂不但具备优异的硬度、光泽、耐水性、耐酸碱性及良好的耐候性、耐污染性等有机溶剂型树脂的优点，而且具有价格低、使用安全、节省能源、减少环境污染和公害等自身特点。目前，国外生产水性油墨采用的水性连接料中水性丙烯酸树脂几乎占了80%。

如CN201210120300.4，名称为“一种烟标、酒标专用柔性版印刷的珠光水性油墨及其制备方法”的发明专利申请，公开了一种烟标、酒标专用柔性版印刷的珠光水性油墨及其制备方法，其特征在于：是按如下重量组份和工艺实现的：珠光颜料24~30%，分散性丙烯酸树脂溶液35~40%，高光丙烯酸乳液22~35%，复合助剂0.8~1.8%，纯净水6~14%；珠光上光油的重量百分比为：丙烯酸树脂溶液10~20%，丙烯酸硬乳液40~80%，自交联丙烯酸乳液10~20%，水性蜡乳液3~8%，复合助剂1~2%，纯净水10~20%。

CN201010618947.0，名称为“一种无纺布环保水性油墨及其制备方法”的发明专利申请，公开了一种无纺布环保水性油墨，由以下重量份的原料组成：高性能有机颜料12份~18份、丙烯酸树脂18份~25份、分散剂1份~5份、消泡剂0.1份~0.5份、去离子水8份~15份、自交联丙烯酸乳液25份~35份、丙烯酸乳液15份~25份、蜡浆1份~5份、有机抗刮剂0.5份~0.8份。

以上两篇专利中的水性油墨均存在以下缺点：

1、采用水溶性丙烯酸树脂加分散剂来研磨颜料，降低了水性油墨的耐水性。

2、水溶性丙烯酸树脂需要用氨水等胺类物质调节体系pH值为弱碱性，以提高水溶性丙烯酸树脂在水中的溶解度。氨水易挥发，气味大，造成体系pH稳定性差的缺点。

3、由于水性油墨和适用的原纸的印刷渗透性比其他类型的油墨都好，从而影响油墨的色泽亮度，导致油墨的光泽不好，以上两篇专利均未解决水性油墨的光泽度和颜色鲜艳度问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种荧光水性油墨及其制备方法，特别适用于凹印和柔印印刷行业。本发明采用自交联丙烯酸酯乳液，以进一步提高水性油墨的耐水性和颜料研磨分散效果，使用具备碱溶胀型和缔合型增稠剂双重优点的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂，加入少量无机荧光颜料以提高水性油墨的光泽度、着色力和色彩鲜艳度。该水性油墨的耐水性好、光泽度高和印刷适性好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的荧光水性油墨包括以下重量份的原料：有机颜料15~20份、无机紫外荧光颜料1~2.5份、分散剂0.5~5份、消泡剂0.1~1份、去离子水10~30份、自交联丙烯酸乳液30~50份、成膜助剂1~5份、增稠剂1~5份、助溶剂1~5份。

本发明所述的自交联丙烯酸酯乳液为具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液。

本发明所述的自交联丙烯酸酯乳液的数均分子量为10万~20万，固含量为30~40%，pH=7~9。

本发明所述的增稠剂为疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂，固含量为30~40%，pH=7~9。

本发明所述的有机颜料包括永固红、汉莎黄、永固黄、联苯胺黄、酞箐蓝、酞箐绿、色碇性颜料中的一种或多种。

本发明所述的无机紫外荧光颜料包括稀土金属无色荧光红颜料、无色荧光黄颜料和无色荧光绿颜料，金属锌、金属镉的硫化物荧光颜料中的一种或多种。 

本发明所述的分散剂包括数均分子量为2000~50000的聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯乙二醇烷基酯、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或多种。

本发明所述的成膜助剂包括乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚中的一种或多种。

本发明所述的助溶剂包括乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇单醋酸中的一种或多种。

本发明所述的消泡剂包括乳化硅油、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的一种或多种。

本发明所述的一种荧光水性油墨的制备方法，其工艺步骤如下： 

A 将去离子水10~30份、自交联丙烯酸酯乳液15~35份、分散剂0.5~5份、成膜助剂0.5~4.5份、助溶剂0.5~4.5份和消泡剂0.05~0.95份加入到容器A中以300~1000转/分的转速均匀搅拌10~60分钟待用；

B 将有机颜料15~20份、无机紫外荧光颜料1~2.5份加入到容器A中以300~1000转/分的转速均匀搅拌60~180分钟待用；

C 将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30~50℃，循环砂磨3~5次；

D 将自交联丙烯酸乳液15~35份、消泡剂0.05~0.95份、成膜助剂0.5~4.5份、增稠剂1~5份和助溶剂0.5~4.5份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30~50℃，循环砂磨1~5次；

E 将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

由于采取上述技术方案，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

1、本发明采用自交联丙烯酸酯乳液代替水溶性丙烯酸酯来研磨颜料，赋予颜料更好的分散效果和水性油墨更高的耐水性。通过自交联丙烯酸酯乳液的固化反应，赋予水性油墨更高的附着力、着色力、耐水性和印刷适性，适用于凹版和柔版印刷。

2、无机紫外荧光颜料目前主要应用于防伪，由于无机紫外荧光颜料的均匀稳定分散差，目前尚无应用于水性油墨。本发明采用具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液，代替水溶性乳液分散无机紫外荧光颜料，利用自交联丙烯酸酯乳液中的表面活性剂首先润湿无机紫外荧光颜料，然后自交联丙烯酸酯乳液中的亲水性基团吸附到无机紫外荧光颜料表面，利用丙烯酸酯聚合物大分子的空间位阻效应对无机紫外荧光颜料起到稳定化的作用，使得无机紫外荧光颜料能够在水性油墨体系中均匀稳定分散。

3、由于本发明采用无机荧光颜料，比传统颜料反射的光更亮，并可吸收日光中的紫外光，在不同波长范围内发出可见光，因此可提高水性油墨的光泽度和颜色鲜艳度。

4、本发明的水性油墨的制备方法采用自交联丙烯酸酯乳液代替水溶性丙烯酸酯分两次研磨颜料，pH稳定，无需添加胺类pH调节剂。

5、本发明采用疏水缔合型丙烯酸酯乳液型增稠剂，与普通非缔合型增稠剂相比较，同时具备碱溶胀型和缔合型增稠剂的双重优点，具有较低的触变性和较高的增稠倍率，可以获得优异的流动性及流平性，提高水性油墨的储存稳定性和抗生物降解性能。

6、本发明的水性油墨采用优化的原料配比体系，解决了疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂与丙烯酸酯自交联乳液的配伍性问题，配伍性好，无破乳现象。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容：

实施例1

称取去离子水20份、数均分子量为20万、固含量为35%，pH=7的自交联丙烯酸酯乳液30份、数均分子量为10000的苯乙烯-马来酸酐共聚物2份、乙二醇丁醚2份、异丙醇2份和烷基酚聚氧乙烯醚0.25份加入到容器A中以400转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将永固红15份、稀土金属无色荧光红颜料1份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为20万、固含量为35%，pH=9的自交联丙烯酸乳液20份、烷基酚聚氧乙烯醚0.25份、乙二醇丁醚2份、固含量30%，pH=7的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂1份和异丙醇2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例2

称取去离子水30份、数均分子量为20万、固含量为40%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液25份、数均分子量为8000的苯乙烯-丙烯酸共聚物5份、二乙二醇乙醚2份、正丙醇0.5份和聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚0.50份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将永固黄20份、金属镉的硫化物荧光颜料2.5份加入到容器A中以700转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为20万、固含量为40%，pH=9的自交联丙烯酸乳液25份、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚0.50份、二乙二醇乙醚2份、固含量40%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂3份和正丙醇0.5份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例3

称取去离子水20份、数均分子量为15万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液20份、数均分子量为50000的聚丙烯酸钠0.5份、丙二醇甲醚2份、乙醇2份和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.25份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将酞箐蓝15份、金属锌的硫化物荧光颜料1份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌150分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为15万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸乳液20份、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.25份、丙二醇甲醚2份、固含量30%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂5份和乙醇2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例4

称取去离子水15份、数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液20份、数均分子量为10000的苯乙烯-马来酸酐共聚物2份、二丙二醇甲醚2份、异丙醇2份和乳化硅油0.55份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将酞箐绿15份、稀土金属无色荧光黄颜料1.5份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸乳液20份、乳化硅油0.45份、二丙二醇甲醚2份、固含量30%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂3份和异丙醇2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例5

称取去离子水10份、数均分子量为10万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液20份、数均分子量为10000的聚氧化乙烯乙二醇烷基酯2份、三丙二醇甲醚0.5份、异丙醇3份和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.55份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将汉莎黄15份、稀土金属无色荧光绿颜料1.5份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为10万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸乳液10份、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚0.45份、二丙二醇甲醚0.5份、固含量40%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂5份和异丙醇2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例6

称取去离子水15份、数均分子量为15万、固含量为40%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液20份、数均分子量为50000的苯乙烯-马来酸酐共聚物2份、二丙二醇甲醚2.5份、乙二醇单醋酸2份和烷基酚聚氧乙烯醚0.55份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将联苯胺黄15份、稀土金属无色荧光红颜料1.5份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为15万、固含量为40%，pH=7~9的自交联丙烯酸乳液20份、烷基酚聚氧乙烯醚0.55份、二丙二醇甲醚2.5份、固含量30%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂3份和乙二醇单醋酸2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例7

称取去离子水15份、数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸酯乳液20份、数均分子量为2000的苯乙烯-马来酸酐共聚物5份、二丙二醇甲醚2份、乙二醇单醋酸2份和乳化硅油0.55份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用，然后将色碇性颜料15份、稀土金属无色荧光黄颜料1.5份加入到容器A中以800转/分的转速均匀搅拌180分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨5次；将数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的自交联丙烯酸乳液20份、乳化硅油0.45份、二丙二醇甲醚2份、固含量40%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂3份和乙二醇单醋酸2份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为50℃，循环砂磨3次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例8

称取去离子水15份、数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液15份、数均分子量为20000的苯乙烯-马来酸酐共聚物0.5份、二丙二醇甲醚1份、乙二醇单醋酸0.5份和乳化硅油0.05份加入到容器A中以400转/分的转速均匀搅拌10分钟待用，然后将色碇性颜料16份、稀土金属无色荧光绿颜料1.2份加入到容器A中以300转/分的转速均匀搅拌60分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30℃，循环砂磨3次；将数均分子量为20万、固含量为30%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸乳液15份、乳化硅油0.05份、二丙二醇甲醚2份、固含量35%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂2份和乙二醇单醋酸0.5份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30℃，砂磨1次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例9

称取去离子水20份、数均分子量为15万、固含量为36%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液35份、数均分子量为20000的苯乙烯-马来酸酐共聚物3份、二丙二醇甲醚4.5份、乙二醇单醋酸4.5份和乳化硅油0.95份加入到容器A中以1000转/分的转速均匀搅拌50分钟待用，然后将色碇性颜料20份、稀土金属无色荧光红颜料2.5份加入到容器A中以1000转/分的转速均匀搅拌150分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为45℃，循环砂磨4次；将数均分子量为15万、固含量为36%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸乳液15份、乳化硅油0.05份、二丙二醇甲醚0.5份、固含量35%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂4份和乙二醇单醋酸0.5份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为45℃，砂磨5次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

实施例10

称取去离子水25份、数均分子量为18万、固含量为35%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液15份、数均分子量为10000的苯乙烯-马来酸酐共聚物2份、二丙二醇甲醚0.5份、乙二醇单醋酸0.5份和乳化硅油0.05份加入到容器A中以400转/分的转速均匀搅拌30分钟待用，然后将色碇性颜料18份、稀土金属无色荧光绿颜料1.6份加入到容器A中以600转/分的转速均匀搅拌160分钟待用；将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为40℃，循环砂磨5次；将数均分子量为18万、固含量为35%，pH=7~9的具有羟基和羧基的自交联丙烯酸乳液35份、乳化硅油0.95份、二丙二醇甲醚0.45份、固含量35%，pH=7~9的疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂3份和乙二醇单醋酸0.45份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为40℃，砂磨4次；将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。

上述稀土金属无色荧光红颜料是稀土金属元素铕与有机配位体的络合物，稀土金属无色荧光黄颜料和无色荧光绿颜料是稀土金属元素铽与有机配位体的络合物。

对实施例1~10制备的荧光水性油墨进行性能检测，结果如下表所示：

Claims (8)

1.一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的荧光水性油墨由以下重量份的原料组成：有机颜料15~20份、无机紫外荧光颜料1~2.5份、分散剂0.5~5份、消泡剂0.1~1份、去离子水10~30份、自交联丙烯酸乳液30~50份、成膜助剂1~5份、增稠剂1~5份和助溶剂1~5份；

所述的自交联丙烯酸酯乳液为具有羟基和羧基的自交联丙烯酸酯乳液，数均分子量为10万~20万，固含量为30~40%，pH=7~9；

所述的增稠剂为疏水缔合型丙烯酸酯乳液增稠剂，固含量为30~40%，pH=7~9。

2.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的有机颜料包括永固红、汉莎黄、永固黄、联苯胺黄、酞箐蓝、酞箐绿、色碇性颜料中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的无机紫外荧光颜料包括稀土金属无色荧光红颜料、无色荧光黄颜料、无色荧光绿颜料，金属锌、金属镉的硫化物荧光颜料中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的分散剂包括数均分子量为2000~50000的聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯乙二醇烷基酯、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的成膜助剂包括乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的助溶剂包括乙醇、异丙醇、正丙醇、乙二醇单醋酸中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种荧光水性油墨，其特征在于：所述的消泡剂包括乳化硅油、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯胺醚、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚中的一种或多种。

8.根据权利要求1—7中任意一项所述的一种荧光水性油墨的制备方法，其工艺步骤如下： 

A 将去离子水10~30份、自交联丙烯酸酯乳液15~35份、分散剂0.5~5份、成膜助剂0.5~4.5份、助溶剂0.5~4.5份和消泡剂0.05~0.95份加入到容器A中以300~1000转/分的转速均匀搅拌10~60分钟待用；

B 将有机颜料15~20份、无机紫外荧光颜料1~2.5份加入到容器A中以300~1000转/分的转速均匀搅拌60~180分钟待用；

C 将容器A中充分分散的色料加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30~50℃，循环砂磨3~5次；

D 将自交联丙烯酸乳液15~35份、消泡剂0.05~0.95份、成膜助剂0.5~4.5份、增稠剂1~5份和助溶剂0.5~4.5份加入到砂磨机中进行砂磨，砂磨温度为30~50℃，循环砂磨1~5次；

E 将经砂磨的荧光水性油墨用200目过滤网过滤后进行产品性能测试，产品质量达标后装桶存放。