摘要:首先介紹了水性油墨連結(jié)料的分類和特點,然后闡述了水性油墨連結(jié)料的研究進展,即改性松香水性樹脂、改性丙烯酸水性樹脂和乳液型連接料的研究情況,并討論了水性油墨連結(jié)料的應(yīng)用狀況,最后對其發(fā)展前景進行了展望。

    關(guān)鍵詞:水性油墨;水性連結(jié)料;松香樹脂;丙烯酸樹脂

    水性油墨簡稱為水基墨,由水溶性或水分散性高分子樹脂為連結(jié)料、有機顏料、溶劑水和相關(guān)助劑組成。水性油墨與油性油墨主要區(qū)別在于,溶劑型油墨以有機溶劑為溶劑,而水性油墨以水(45%～50%)為溶劑,因此水性油墨以VOC含量極低、毒性小及不易燃等優(yōu)點而受到更大的青睞,作為“綠色印刷”材料在軟包裝和食品包裝印刷行業(yè)迅速發(fā)展。連結(jié)料在水性油墨中起著至關(guān)重要的作用,它是油墨制造中研磨色粉的基料、主要的流動相和油墨干燥后的成膜物質(zhì),直接決定著油墨的使用性能和印刷效果,如粘度、附著力、光澤度和干燥性。連結(jié)料的技術(shù)創(chuàng)新決定著油墨的技術(shù)革新,水性油墨在不斷的發(fā)展過程中,性能不斷提高,并發(fā)展成為功能多樣性及印刷適性不斷提高的油墨種類。

    最早使用的水性油墨是用一種溶于乙醇和堿性水溶液的天然樹脂蟲膠作為連接料,隨著合成技術(shù)的發(fā)展,松香、馬來酸改性樹脂逐漸取代了酪素、蟲膠等天然樹脂,成為水性油墨的連結(jié)料,這類改性樹脂使水性油墨的印刷適性大幅度提高,應(yīng)用擴大到牛皮紙、瓦楞紙的柔版印刷,但是在光澤度、抗水性和穩(wěn)定性上依舊存在較多問題,這是第一代水性油墨。

    第二代水性油墨是以溶液型苯乙烯2丙烯酸共聚物樹脂為連結(jié)料,此時研發(fā)出來的水性油墨在存放穩(wěn)定性以及抗水性上有顯著的提高,但是在光澤度和印刷適性上與溶劑型油墨仍然有差距。油墨研發(fā)人員在第二代水性油墨的基礎(chǔ)上,引進丙烯酸單體與苯乙烯聚合,研制出了一種具有核殼結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物乳液樹脂,該系列樹脂大大改善了油墨的光澤度和干燥性,拓寬了水性油墨的應(yīng)用范圍。

    本文主要綜述了水性連結(jié)料的分類和特點,研究進展及應(yīng)用狀況,同時對其應(yīng)用前景進行了展望。

    1水性油墨連結(jié)料的分類和特點

    水基連結(jié)料又稱為水性樹脂,與溶劑型樹脂相比,水性樹脂具有低毒、不易燃、不含任何有機溶劑、無污染等特點,被稱為21世紀綠色樹脂。水性樹脂是一種含有親水基團的高分子材料,在水作為溶劑時,可以溶解或溶脹形成溶液或者膠體乳液。因此通常按照它們在水中形成狀態(tài)不同而分為3類:水溶性樹脂、水溶膠樹脂和水分散性樹脂。

    水溶性連結(jié)料類樹脂可以與水永久溶解而形成溶液狀態(tài),配制的油墨無法使用在接觸水的環(huán)境,而在使用上受到限制,無法滿足印刷的需要。水溶性樹脂一般不作為水性油墨的主要原料,它的用途主要是調(diào)節(jié)油墨的粘度和流動性、穩(wěn)定分散效果、賦予顏料分散效果和油墨墨膜形狀及顏料固著等性能。

    水溶膠類樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有一個或多個親水基團,可以形成有機鹽類,從而與水有很好的溶解性,所以被稱為水稀釋性連結(jié)料。由于目前在親水基團方面的改性主要是用低分子量的胺來完成,因此也被稱為堿溶性樹脂,即酸性樹脂的堿溶液,可以被水或胺和水的溶液溶解,該類樹脂有在印刷干燥后成膜快等優(yōu)點。用于該類樹脂的有蟲膠、馬來酸樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、水性氨基樹脂、水溶性丙烯酸樹脂等。
 
    水分散性連結(jié)料是懸浮在水中的細小顆粒樹脂,也稱作乳膠,因此也稱該類連結(jié)料為乳液性連結(jié)料。乳液性連結(jié)料水稀釋性快,干燥速度快,墨膜的抗水性能好,形成的乳膠可以固體含量很高而粘度很低,可以產(chǎn)生高質(zhì)量的薄膜涂層。但是乳膠油墨印刷困難,復(fù)溶性差(乳膠凝結(jié)后變成不溶性物質(zhì)),難于清洗。

    水性連結(jié)料的缺點是隨著存放時間的延長會出現(xiàn)水溶性差、光澤減小的弊病。為了更好的體現(xiàn)3種連結(jié)料在性能方面的比較,表1列出了3種連結(jié)料不同性能參數(shù)。

    2水基連結(jié)料的研究進展

    隨著現(xiàn)代高分子理論的發(fā)展,高分子表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系也越來越清楚。從理論上講,幾乎所有可用于傳統(tǒng)油基油墨的樹脂如聚酯、酚醛、脲醛、醇酸、環(huán)氧、聚酰胺及聚氨酯等通過分子間的接枝共聚均可制成水溶性樹脂。當然,實現(xiàn)這一目標一方面需要有高超的合成技術(shù),另一方面對油墨中顏料與樹脂的關(guān)系及樹脂與承印物材料的關(guān)系要有清楚的認識。目前,用于水性油墨的成膜物有水性醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等。目前,水性油墨連結(jié)料用的較多的是馬來松香脂、聚丙烯酸樹脂及改性丙烯酸乳液。