绿色凹印水性油墨的研发

高红丽 刘昕

本文介绍了一种实现绿色凹版印刷水性油墨的最新专利（申请号：201310750293.0），该发明主要是一种绿色凹印水性油墨及其制备方法，凹版水性油墨包括以下组份：聚乙烯醇、改性剂、溶剂、助剂、色料、稀释剂，其中助剂为催化剂、表面活性剂、疏水剂、消泡剂和流平剂组成的混合物。制备的凹印水性油墨解决了现有凹版水性油墨耐候性，耐水性、耐溶剂性和抗黄变性差，能应用于高档印刷品的印刷；该专利绿色凹印水性油墨安全无污染，生产效率高，印刷质量优异，色饱和度、色强度和清晰度明显优于普通油墨，设备容易清洗等优点对于实现环保、健康的绿色印刷十分有利。

最近由于严重的环境污染引起雾霾天气，给人们的生活和工作带来很大不便。研发一种环保型凹版水性油墨，具有节能、无溶剂排放、不污染环境、生产效率高、印品性能优异等特点，必将会引起强烈关注。采用水溶性树脂作为油墨连结料，用无毒无害的水和乙醇混合液作为水性凹印油墨稀释剂，使得水性凹印油墨朝着不燃、无毒、气味小、发色性强、文字清晰、网点完整、能适应快速印刷要求的方向发展，应用范围得到扩展。绿色环保印刷设备以及环保材料的研发是国家新闻出版广电总局提出印刷复制业振兴的重大项目带动战略之一，但目前凹版水性油墨大多都是溶剂油墨，研发绿色凹版水性油墨的技术还不成熟。主要方法有：用可溶解的交联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备方法；用高固含耐水型聚乙醇涂料及其制备方法；聚乙烯醇活性改性方法等。这些专利中对聚乙醇进行改性，存在一些缺陷：耐水性、耐溶剂性、抗黄变性、稳定性和附着力都受到一定的限制；PVA稳定性一般；耐磨性一般，细度大，在应用方面受到限制。该专利制备的水性油墨的黏度为0.02～0.3Pa.s，耐水性、耐溶剂性、抗黄变性、稳定性和附着力好。符合凹版水性油墨的印刷要求；配制不同醇解度和不同质量分数的PVA水溶液通过单因素比较分析得到稳定性好、黏度适中的凹印水性油墨连结料，避免添加增稠剂来保证连结料的黏度，降低成本，简化实验步骤；通过单因素优选法添加了最优用量的表面活性剂进一步提高颜料在连结料中的分散程度，提高耐磨性，降低细度，降低成本。

基本组成

该专利制备的一种绿色凹印水性油墨，按重量百分比由以下组份组成：6%～12%聚乙烯醇、0.1%～3.5%改性剂、37%～70%溶剂、5.3%～9.5%助剂、8%～20%色料、10%～19%稀释剂。以上各组分的重量百分比总和为100%，其中助剂为催化剂、表面活性剂、疏水剂、消泡剂和流平剂组成的混合物；改性剂为脂肪族类水性聚氨酯树脂；溶剂为水；稀释剂为去离子水和乙醇按体积比为3∶2的混合物。助剂中，各组份占水性凹印油墨总重量的百分比为：0.5%～1.5%催化剂、0.5%～1.0%表面活性剂、1%～5%疏水剂、1%～2.3%流平剂、1%～2.5%消泡剂。催化剂为对苯磺酸、柠檬酸和三乙胺中的一种或任意两种按重量比为1∶1组成的混合物；表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和OP-10中的一种或任意两种按重量比为1∶1组成的混合物、或辛烷基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠按重量比为2∶1组成的混合物；疏水剂为丙烯酰胺和硫氰酸铵中的一种或按重量比为1∶1组成的混合物；消泡剂为金柏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；流平剂为有机硅丙烯酸酯、水性有机硅、聚有机硅氧烷中的一种。色料为联苯胺黄G、酞青蓝、永久红4B、青铜粉、透明黄GG、永固橘黄G、联苯胺黄GR中的一种。

制备方法

凹版水性油墨的制备：

1.按重量百分比分别称取6%～12%聚乙烯醇、0.1%～3.5%改性剂、37%～70%溶剂、5.3%～9.5%助剂、8%～20%色料、10%～19%稀释剂。以上各组份的重量百分比总和为100%，其中助剂为催化剂、表面活性剂、疏水剂、消泡剂和流平剂组成的混合物。利用1称取的溶剂，在65℃～95℃的恒温水浴的条件下溶解聚乙烯醇配制成聚乙烯醇的水溶液；

2.将配制好的聚乙烯醇水溶液倒入反应容器三口烧瓶中，均匀加入催化剂、表面活性剂和改性剂，在温度为20℃～25℃的条件下反应30～45分钟；然后加入消泡剂和流平剂再继续搅拌10～20分钟；

3.在温度为20℃～25℃、低速搅拌下加入色料，搅拌15～25分钟，再加入稀释剂搅拌10～20分钟，最后加入疏水剂搅拌10～20分钟，收料即得。

特点及应用

1.本配方中连结料聚乙烯醇是为数不多的水溶性高分子树脂，溶剂是水，无毒、无污染、价格低廉、取材方便，用它做连结料无溶剂挥发；

2.本配方的水性凹印油墨安全无污染，生产效率高，印刷质量优异，色饱和度、色强度和清晰度明显优于普通油墨，设备容易清洗，对于实现环保健康的绿色印刷十分有利；

3.本配方的水性凹印油墨具有良好的耐候性，耐水性、耐溶剂性和耐黄变性得到很大的改善，能应用于高档印刷品的印刷。该专利水性凹印油墨制备方法、工艺简单，容易实现，环保无污染，所用设备价格便宜、体积小。