綠色凹印水性油墨的研發

高紅麗 劉昕

本文介紹了一種實現綠色凹版印刷水性油墨的最新專利（申請號：201310750293.0），該發明主要是一種綠色凹印水性油墨及其制備方法，凹版水性油墨包括以下組份：聚乙烯醇、改性劑、溶劑、助劑、色料、稀釋劑，其中助劑為催化劑、表面活性劑、疏水劑、消泡劑和流平劑組成的混合物。制備的凹印水性油墨解決了現有凹版水性油墨耐候性，耐水性、耐溶劑性和抗黃變性差，能應用于高檔印刷品的印刷；該專利綠色凹印水性油墨安全無污染，生產效率高，印刷質量優異，色飽和度、色強度和清晰度明顯優于普通油墨，設備容易清洗等優點對于實現環保、健康的綠色印刷十分有利。

最近由于嚴重的環境污染引起霧霾天氣，給人們的生活和工作帶來很大不便。研發一種環保型凹版水性油墨，具有節能、無溶劑排放、不污染環境、生產效率高、印品性能優異等特點，必將會引起強烈關注。采用水溶性樹脂作為油墨連結料，用無毒無害的水和乙醇混合液作為水性凹印油墨稀釋劑，使得水性凹印油墨朝著不燃、無毒、氣味小、發色性強、文字清晰、網點完整、能適應快速印刷要求的方向發展，應用范圍得到擴展。綠色環保印刷設備以及環保材料的研發是國家新聞出版廣電總局提出印刷復制業振興的重大項目帶動戰略之一，但目前凹版水性油墨大多都是溶劑油墨，研發綠色凹版水性油墨的技術還不成熟。主要方法有：用可溶解的交聯聚乙烯醇聚氨酯及其合成方法；自粘性改性聚乙烯醇涂料及其制造方法；涂布用耐水型阻隔聚乙烯醇涂料及其制備方法；用高固含耐水型聚乙醇涂料及其制備方法；聚乙烯醇活性改性方法等。這些專利中對聚乙醇進行改性，存在一些缺陷：耐水性、耐溶劑性、抗黃變性、穩定性和附著力都受到一定的限制；PVA穩定性一般；耐磨性一般，細度大，在應用方面受到限制。該專利制備的水性油墨的黏度為0.02～0.3Pa.s，耐水性、耐溶劑性、抗黃變性、穩定性和附著力好。符合凹版水性油墨的印刷要求；配制不同醇解度和不同質量分數的PVA水溶液通過單因素比較分析得到穩定性好、黏度適中的凹印水性油墨連結料，避免添加增稠劑來保證連結料的黏度，降低成本，簡化實驗步驟；通過單因素優選法添加了最優用量的表面活性劑進一步提高顏料在連結料中的分散程度，提高耐磨性，降低細度，降低成本。

基本組成

該專利制備的一種綠色凹印水性油墨，按重量百分比由以下組份組成：6%～12%聚乙烯醇、0.1%～3.5%改性劑、37%～70%溶劑、5.3%～9.5%助劑、8%～20%色料、10%～19%稀釋劑。以上各組分的重量百分比總和為100%，其中助劑為催化劑、表面活性劑、疏水劑、消泡劑和流平劑組成的混合物；改性劑為脂肪族類水性聚氨酯樹脂；溶劑為水；稀釋劑為去離子水和乙醇按體積比為3∶2的混合物。助劑中，各組份占水性凹印油墨總重量的百分比為：0.5%～1.5%催化劑、0.5%～1.0%表面活性劑、1%～5%疏水劑、1%～2.3%流平劑、1%～2.5%消泡劑。催化劑為對苯磺酸、檸檬酸和三乙胺中的一種或任意兩種按重量比為1∶1組成的混合物；表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉和OP-10中的一種或任意兩種按重量比為1∶1組成的混合物、或辛烷基酚聚氧乙烯醚與十二烷基硫酸鈉按重量比為2∶1組成的混合物；疏水劑為丙烯酰胺和硫氰酸銨中的一種或按重量比為1∶1組成的混合物；消泡劑為金柏CD-111、金柏CD-3、金柏CD-65、金柏DF-123A、金柏DF126、金柏DF131、金柏DF-132中的一種；流平劑為有機硅丙烯酸酯、水性有機硅、聚有機硅氧烷中的一種。色料為聯苯胺黃G、酞青藍、永久紅4B、青銅粉、透明黃GG、永固橘黃G、聯苯胺黃GR中的一種。

制備方法

凹版水性油墨的制備：

1.按重量百分比分別稱取6%～12%聚乙烯醇、0.1%～3.5%改性劑、37%～70%溶劑、5.3%～9.5%助劑、8%～20%色料、10%～19%稀釋劑。以上各組份的重量百分比總和為100%，其中助劑為催化劑、表面活性劑、疏水劑、消泡劑和流平劑組成的混合物。利用1稱取的溶劑，在65℃～95℃的恒溫水浴的條件下溶解聚乙烯醇配制成聚乙烯醇的水溶液；

2.將配制好的聚乙烯醇水溶液倒入反應容器三口燒瓶中，均勻加入催化劑、表面活性劑和改性劑，在溫度為20℃～25℃的條件下反應30～45分鐘；然后加入消泡劑和流平劑再繼續攪拌10～20分鐘；

3.在溫度為20℃～25℃、低速攪拌下加入色料，攪拌15～25分鐘，再加入稀釋劑攪拌10～20分鐘，最后加入疏水劑攪拌10～20分鐘，收料即得。

特點及應用

1.本配方中連結料聚乙烯醇是為數不多的水溶性高分子樹脂，溶劑是水，無毒、無污染、價格低廉、取材方便，用它做連結料無溶劑揮發；

2.本配方的水性凹印油墨安全無污染，生產效率高，印刷質量優異，色飽和度、色強度和清晰度明顯優于普通油墨，設備容易清洗，對于實現環保健康的綠色印刷十分有利；

3.本配方的水性凹印油墨具有良好的耐候性，耐水性、耐溶劑性和耐黃變性得到很大的改善，能應用于高檔印刷品的印刷。該專利水性凹印油墨制備方法、工藝簡單，容易實現，環保無污染，所用設備價格便宜、體積小。