一种印刷油墨及其制备方法
阅读说明：本技术 一种印刷油墨及其制备方法 (Printing ink and preparation method thereof ) 是由 张建喜 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本申请涉及印刷技术领域,具体公开了一种印刷油墨及其制备方法,包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂20-30份、聚氨酯树脂8-15份、蜡乳液3-5份、颜料10-20份、耐磨剂4-6份、纳米二氧化硅0.2-0.5份、聚乙烯吡咯烷酮1-1.5份、乙醇5-10份、水20-30份、蜡乳液由微粉蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15组成；其制备方法为：将微粉蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15进行混合,混合均匀后得到蜡乳液；将丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、乙醇和水进行混合,混合后得到第一混合物；将第一混合物与蜡乳液、颜料混合,混合后加入耐磨剂、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮混合,混合完毕后得到印刷油墨；本申请的印刷油墨具有耐磨性能好的优点。(The application relates to the technical field of printing, and particularly discloses printing ink and a preparation method thereof, wherein the printing ink comprises the following raw materials in parts by weight: 20-30 parts of acrylic resin, 8-15 parts of polyurethane resin, 3-5 parts of wax emulsion, 10-20 parts of pigment, 4-6 parts of wear-resisting agent, 0.2-0.5 part of nano silicon dioxide, 1-1.5 parts of polyvinylpyrrolidone, 5-10 parts of ethanol, 20-30 parts of water, and the wax emulsion consists of micro powder wax, fatty alcohol-polyoxyethylene ether sodium sulfate and OS-15; the preparation method comprises the following steps: mixing the micro powder wax, the fatty alcohol-polyoxyethylene ether sodium sulfate and the OS-15, and uniformly mixing to obtain wax emulsion; mixing acrylic resin, polyurethane resin, ethanol and water to obtain a first mixture; mixing the first mixture with wax emulsion and pigment, adding the wear-resisting agent, nano silicon dioxide and polyvinylpyrrolidone, and mixing to obtain printing ink; the printing ink has the advantage of good wear resistance.)
技术领域
本申请涉及印刷技术领域，尤其涉及一种印刷油墨及其制备方法。
背景技术
油墨是印刷过程中的重要材料，它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上，主要用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大，油墨品种和产量也相应扩展和增长。
印刷油墨是由颜料、连结料、填充料、附加料等物质组成的均匀混合物。印刷油墨的耐磨性是衡量印刷油墨好坏的重要依据。目前人们通过在印刷油墨中加入蜡粉以获得耐磨性较好的印刷油墨。
通过上述相关技术，由于蜡粉本身属于超细颗粒，加入越细的蜡粉，由于受分子力的作用，蜡粉会团聚，加入到油墨体系中，印刷油墨整体的相容性不好，从而降低印刷油墨的耐磨性能，导致涂有印刷油墨的包装等物质容易出现划痕、掉色等问题。
发明内容
为了提高印刷油墨的耐磨性能，本申请提供了一种印刷油墨及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种印刷油墨，采用如下的技术方案：
一种印刷油墨，包括以下重量份的原料：
丙烯酸树脂20-30份；
聚氨酯树脂8-15份；
蜡乳液3-5份；
颜料10-20份；
耐磨剂4-6份；
纳米二氧化硅0.2-0.5份；
聚乙烯吡咯烷酮1-1.5份；
乙醇5-10份
水20-30份；
所述蜡乳液由微粉蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15组成。
通过采用上述技术方案，采用丙烯酸树脂和聚氨酯树脂作为该印刷油墨的连结料，由于丙烯酸树脂以及聚氨酯树脂均为水性树脂，通过制备得到的水性印刷油墨具有一定的环保作用；同时丙烯酸树脂和聚氨酯树脂相互配合，具有杰出的耐候性和耐磨性；由微粉蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15组成的蜡乳液在油墨中具有较好的分散性能；微粉蜡用于提高印刷油墨表面的耐磨和抗划伤性能，经过脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15乳化后比较稳定，可以均匀分散于印刷油墨体系中，而且相容性较好，从而进一步发挥微粉蜡的耐磨性能。耐磨剂、蜡乳液以及纳米二氧化硅具有较好的耐磨性能，通过三者的相互配合，提高印刷油墨的耐磨性能；聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，将容易团聚的微粉蜡与纳米二氧化硅进行分散，从而使得印刷油墨获得均匀的耐磨效果。
优选的，所述耐磨剂包括氧化石墨烯、灰钙粉中的至少一种。
通过采取上述技术方案，氧化石墨烯与灰钙粉两者配合均具有较高的硬度和机械性能，提高印刷油墨的耐磨能力；同时氧化石墨烯具有良好的润湿效果和表面活性，通过与聚乙烯吡咯烷酮配合，进一步提高印刷油墨原料的分散性能，改善耐磨剂、纳米二氧化硅分散不均的问题，进而提高印刷油墨耐磨性能的均匀性。
优选的，所述耐磨剂由氧化石墨烯和灰钙粉组成，氧化石墨烯和灰钙粉的重量份比为1:(1-2)。
通过采取上述技术方案，优选重量份组成的耐磨剂，通过氧化石墨烯与灰钙粉相互配合，赋予印刷油墨更好的耐磨性能，并与纳米二氧化硅、蜡乳液配合效果更好，进一步提高印刷油墨的耐磨和抗划伤能力。
优选的，所述蜡乳液由重量份数为2-3份的微粉蜡、0.4-0.6份的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和0.8-1份的OS-15组成。
通过采取上述技术方案，优选重量份数组成的蜡乳液，具有较好的乳化微粉蜡、减少微粉蜡产生团聚的作用，进而提高印刷油墨的耐磨性能。
优选的，所述印刷油墨的原料中还包括重量份数为2-4份的粘结剂，所述粘结剂由褐藻胶和环氧树脂组成。
通过采用上述技术方案，粘结剂中的环氧树脂与多糖物质褐藻胶之间配合，增大印刷油墨之间的粘结性能，进而使得印刷油墨附着于纸张表面时，由于环氧树脂与褐藻胶的配合，提高印刷油墨在纸张上的附着性能；当印刷油墨的附着牢度较好时，印刷油墨不易从纸张表面脱落、划伤，进而提高印刷油墨的耐磨性能。
优选的，所述褐藻胶和环氧树脂的重量份比为1:(1-3)。
通过采用上述技术方案，优选重量份组成的粘结剂，通过环氧树脂和褐藻胶配合，具有更好地的粘结作用，从而提高印刷油墨的附着牢度和耐磨性能。
优选的，所述印刷油墨的原料中还包括重量份数为0.1-0.3份的甲基硅油。
通过采取上述技术方案，甲基硅油溶于乙醇中，并作为耐热性和耐候性较高的物质，通过与纳米二氧化硅共同配合，提高印刷油墨的耐热性能，防止印刷油墨在高温情况下发生颜料脱落、附着牢度降低等问题；另外甲基硅油与耐磨剂、蜡乳液相互配合，提高印刷油墨的耐磨性能。
第二方面，本申请提供一种印刷油墨的制备方法，采用如下的技术方案：
一种印刷油墨的制备方法，包括以下步骤：
S1:将微粉蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15进行混合，混合均匀后得到蜡乳液；
S2:将丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、乙醇和水进行混合，混合后得到第一混合物；
S3:将第一混合物与蜡乳液、颜料、粘结剂混合，混合后加入耐磨剂、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮、甲基硅油混合，混合完毕后得到印刷油墨。
通过采用上述技术方案，首先将微粉蜡与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15进行混合进行分散，从而防止微粉蜡直接加入印刷油墨中，造成微粉蜡团聚；后将丙烯酸树脂、聚氨酯树脂进行混合，得到连结料，最后加入蜡乳液、耐磨剂等进行混合，从而获得稳定均匀的印刷油墨。
优选的，所述步骤S1中将微粉蜡匀速加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15中，控制微粉蜡的加入速度为1-1.5份/min。
通过采用上述技术方案，控制微粉蜡的加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15中的速度，减少微粉蜡混合过程中发生团聚，提高印刷油墨的相容性，进而提高印刷油墨均匀的耐磨性能。
优选的，所述步骤S3中加入粘结剂，并与第一混合物、蜡乳液、颜料一同混合；混合后加入甲基硅油，并和二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮一同混合。
通过采用上述技术方案，通过分步加入粘结剂和甲基硅油，提高印刷油墨的粘结能力，从而有助于增强印刷油墨的耐磨性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.由于本申请采用丙烯酸树脂和聚氨酯树脂作为印刷油墨的连结料，通过两者的相互配合，提高印刷油墨的耐磨和耐候性能，同时也具有一定的环保作用；微粉蜡属于超细颗粒，由于受分子力作用，容易团聚；通过将微粉蜡与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15进行混合，使得微粉蜡充分分散，减少微粉蜡的团聚，进而提高印刷油墨的耐磨性能；另外，通过加入耐磨剂以及耐磨性能较好的纳米二氧化硅，三者相互配合，提高印刷油墨的耐磨性能；聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，将容易团聚的纳米二氧化硅进行分散，提高印刷油墨的分散效果；综上所述，通过先将微粉蜡进行分散，加入纳米二氧化硅以及耐磨剂共同作用，提高印刷油墨的耐磨性能。
2.在本申请中优选采用氧化石墨烯、灰钙粉作为耐磨剂，两者均具有较高的硬度和机械性能，通过与蜡乳液、纳米二氧化硅配合，并优选两者的配比，进一步提高印刷油墨的耐磨性能；另外添加有环氧树脂与褐藻胶组成的粘结剂，环氧树脂与多糖物质褐藻胶之间配合，增大印刷油墨之间的粘结性能，进而使得印刷油墨附着于纸张表面时，利用环氧树脂与褐藻胶的粘结力，提高印刷油墨在纸张上的附着牢度；此外，通过添加甲基硅油与连结料丙烯酸树脂、聚氨酯相互配合，提高印刷油墨的耐热性能，同时甲基硅油作为润滑剂，与耐磨剂、蜡乳液相互配合，提高印刷油墨的耐磨性能。
3.本申请的方法，通过首先将微粉蜡与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15混合，并控制微粉蜡加入速度从而进行分散，减少微粉蜡的团聚，后将微粉蜡、耐磨剂等物质分步混合并进行搅拌，进而提高印刷油墨耐磨和高附着牢度性能的均匀性。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
各实施例中的组分及生产厂家如表1所示。
表1组分及生产厂家
实施例1:
一种印刷油墨，所包括的具体组分以及重量如表2所示，由以下步骤制得：
S1:将微粉蜡匀速加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15中进行混合搅拌，微粉蜡加入的速度为1kg/min，混合均匀后得到蜡乳液；
S2:将丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、乙醇和水进行混合搅拌，混合搅拌均匀后得到第一混合物；S3:将第一混合物与蜡乳液、颜料炭黑混合搅拌，混合均匀后加入耐磨剂氧化石墨烯、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮混合搅拌，控制混合搅拌的速度为1000r/min；混合搅拌均匀后得到印刷油墨。
实施例2-4:一种印刷油墨，与实施例1的区别在于，耐磨剂的具体组分及重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
实施例5:一种印刷油墨，与实施例1的区别在于，耐磨剂采用等量的聚二甲基硅氧烷替代氧化石墨烯。
实施例6-7:一种印刷油墨，与实施例4的区别在于，蜡乳液中具体组分的重量不同，所包括的具体组分及重量如表2所示。
实施例8-10:一种印刷油墨，与实施例7的区别在于，在步骤S3中加入粘结剂，并和第一混合物、蜡乳液、颜料炭黑混合，所包括的具体组分及重量如表2所示。
实施例11-12:一种印刷油墨，与实施例10的区别在于，在步骤S3中加入二甲基硅油，并和耐磨剂、纳米二氧化硅、聚乙烯吡咯烷酮一同混合搅拌，所包括的具体组分及重量如表2所示。
表2实施例1-4、实施例6-12的具体组分及重量
实施例13:一种印刷油墨，与实施例12的区别在于，步骤S1中控制微粉蜡加入速度为1.5kg/min。
实施例14:一种印刷油墨，与实施例12的区别在于，步骤S1中控制微粉蜡加入速度为2kg/min。
对比例1:一种油墨，与实施例5的区别在于，用等量的聚氨酯替代丙烯酸树脂。
对比例2:一种油墨，与实施例5的区别在于，用等量的微粉蜡替代脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15。
对比例3:一种油墨，与实施例5的区别在于，用等量的OS-15替代脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
对比例4:一种油墨，与实施例5的区别在于，不含有耐磨剂。
对比例5:一种油墨，与实施例5的区别在于，不含有纳米二氧化硅。
对比例6:一种油墨，与实施例5的区别在于，不含有耐磨剂和纳米二氧化硅对比例7:一种油墨，包含如下重量配比的组分：水性聚氨酯树脂30份、水性品红颜料35份、丙二醇3.8份、二甲基乙醇胺1.2份以及水30份。
制备方法为：水性聚氨酯树脂、丙二醇、二甲基乙醇胺、水按比例加入到搅拌缸中，边搅拌边加入水性品红颜料，在高速搅拌机上搅拌30分钟然后上砂磨机分散，待细度达到5微米以下即得油墨产品。
检测方法
实验一：耐磨性能实验实验样品：将实施例1-14以及对比例1-7均匀涂抹于80g/m2的清洁胶版纸上，清洁胶版纸的宽度为50mm；并放置于温度为25℃、相对湿度为60％的实验室中进行晾干。待晾干后得到实验样品。将由实施例1-14制备得到的清洁胶版纸分别命名为实验样品1-14，将对比例1-7制备得到的清洁胶版纸分别命名为对比样品1-7；其中实验样品1-14以及对比样品1-7均有5个。
实验仪器：耐磨擦试验仪(品牌为百川检测仪器有限公司，型号为BC-1031)；反射式彩色密度仪。
实验方法：根据国标GB/T 3007-2008的《凸版装潢印刷品》中的墨层耐磨性实验对印刷油墨的耐磨性能进行检测；具体的实验步骤为：
(1)用反射彩色密度仪在实验样品1上均匀增测5点。
(2)将实验样品1固定在耐摩擦试验仪的摩擦台上,实验样品1待测量层面积应大于摩擦体所摩擦的面积；将实验样品1固定在摩擦体上，开启耐摩擦试验仪往返摩擦43次/min士2次/min,停机取下实验样品1。分别测定实验样品1的5个点的彩色密度，并取平均值。分别对5个实验样品1进行上述实验，并对所得到的数据取平均值得到实验样品1最终的耐磨性能数据。
(3)印刷油墨耐磨性计算公式：(摩擦后的平均密度值/摩擦前的平均密度值)×100％。
(4)按照上述实验方法对实验样品2-14以及对比样品1-7进行耐磨性能实验测试。
实验结果：实验样品1-14以及对比样品1-7的耐磨性能实验结果如表3所示。
实验二：附着牢度实验实验样品：将实施例1-14以及对比例1-7均匀涂抹于铜版纸上，铜版纸符合GB/T 10335.1标准；放置于温度为25℃、相对湿度为60％的实验室中进行晾干。待晾干后得到实验样品。将由实施例1-14制备得到的铜版纸分别命名为实验样品1-14，将对比例1-7制备得到的铜版纸分别命名为对比样品1-7；其中实验样品1-14以及对比样品1-7均有5个。
实验仪器：手展仪、玻璃片：20mm×20mm×2mm、砝码：2000g、秒表、橡皮垫240mm×140mm×4mm、透明胶带、胶粘带压滚机(品牌为济南赛成电子科技有限公司、型号为YGJ-01)、圆盘玻璃试验机(品牌为济南三泉中石实验仪器有限公司)。
实验方法：参照国标GB/T13217.7-2009的《液体油墨附着牢度检验方法》的检测方法对实验样品1-14以及对比样品1-7进行附着牢度实验测试，并各取平均值、进行计算。
实验结果：实验样品1-14以及对比样品1-7的附着牢度实验结果如表3所示。
表3实验样品1-14以及对比样品1-7的耐磨性能和附着牢度实验结果
由表3的实验数据可知，实验样品1-14的耐磨性能以及附着牢度较高，经过实验后的油墨存留较多；而对比样品1-7的耐磨性能和附着牢度较低；实验样品1-14的耐磨性能和附着牢度好于对比样品1-7，说明由该申请制备的印刷油墨具有较好的耐磨性能和附着牢度。
对比实验样品5、对比样品1可知，丙烯酸树脂与聚氨酯树脂配合后，可以增强印刷油墨的耐磨性能和附着牢度；丙烯酸树脂与聚氨酯两者中的官能团反应形成网状结构，进而提高粘结性能、耐磨性能；对比实验样品5和对比样品2-3可知，加入的OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠可以增强印刷油墨的耐磨性能和附着牢度；通过将微粉蜡先与OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠混合进行分散，后加入印刷油墨的其他原料中进行融合，减少微粉蜡的团聚。对比实验样品5和对比样品4-7可知，通过耐磨剂、纳米二氧化硅的配合，提高印刷油墨的耐磨性能。
对比实验样品1-5可知，加入耐磨剂可以增强印刷油墨的耐磨性能和附着牢度；采用氧化石墨烯和灰钙粉作为耐磨剂，提高印刷油墨的耐磨性能；氧化石墨烯在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连接有大量含氧基团，平面上含有羟基和醚基，而在其片层边缘含有羰基和羧基，从而具有较好的润湿性能和表面活性，通过与机械性能高的灰钙粉配合，与印刷油墨中的原料具有很好的相溶效果，从而提高印刷油墨的耐磨性能。
对比实验样品4、实验样品6-7可知，首先将微粉蜡加入表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15，使得微粉蜡首先被分散，减少发生微粉蜡团聚的情况；另外，由于OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的憎水基均为脂肪烃，微粉蜡的结构为长直链烷烃，两者结构相似，互溶性较好，进而对微粉蜡进行有效的乳化。同时通过优化OS-15和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的配比，使得乳化微粉蜡的效果更好，从而减少微粉蜡的团聚，充分发挥微粉蜡提高印刷油墨平滑和耐磨的效果。
对比实验样品7-10可知，加入粘结剂后，可以增强印刷油墨的耐磨性能和附着牢度；粘结剂采用褐藻胶和环氧树脂；环氧树脂具有优异的粘结性能，同时固化收缩率较低，固化后的交联密度大，摩擦系数较高，从容提高印刷油墨的粘结性能和耐磨性；褐藻胶是褐藻门类藻中提取的一种物质，主要成分为多聚甘露糖醛酸和多聚古罗糖醛酸所构成的高分子化合物，具有较强的粘结性。环氧树脂与褐藻胶配合，具有协同作用，共同提高粘结效果，进而提高印刷油墨的附着牢度。另外环氧树脂与耐磨剂中的氧化石墨烯共同作用，两者具有较好的界面结果，印刷油墨的耐磨性能进一步提高。
对比实验样品10-12可知，加入甲基硅油可以增强印刷油墨的耐磨性能和附着牢度；甲基硅油具有较好的耐候性和润滑作用，通过加入印刷油墨中，与耐磨剂配合，提高印刷油墨的顺滑和柔软性，进而提高印刷油墨的耐磨性能和附着牢度。
对比实验样品12-14可知，通过控制微粉蜡加入速度来防止微粉蜡产生团聚，，进而使得微粉蜡充分与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和OS-15混合，提高印刷油墨的耐磨性能和附着牢度。
本具体实施例仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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