印刷器材
技术专栏
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2020.6
墨，引起了印刷界乃至全社会的广泛关注，具有相当广阔的市场发展空间。
、印刷过程也不够稳定，一般只能用来印刷低档的纸箱，无法满足中、高档包装印刷所要求的高光泽和耐水性等要求。
聚碳酸亚丙酯多元醇 (P P C ) 是一类新型多元醇树脂，它可以用 C O 2与环氧丙烷共聚工艺制备，该工艺原料成本低，对C O 2 的综合利用具有重要的意义。
P P C 分子内含有较多的碳酸酯基，这些官能团拥有较强的内聚力，因此不管是在力学强度方面还是在耐水方面，都比传统上运用的聚酯多元醇与聚醚多元醇性能要好一些。水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的一种新型聚氨酯体系，水性聚氨酯以水为溶剂，具有无污染、安全环保、机械性能优良、相容性好等优点。
该研究将性能相当优良的新型P P C 应用于水性聚氨酯的聚合反应中，配制了P P C 型水性聚氨酯乳液，并用该乳液和油墨其他组分按一定比例配制了P P C 型水性聚氨酯油墨。探讨了乳液组分中硬段含量、D M P A 含量、中和度等因素对水性油墨性能的影响，对P P C 型聚氨酯水性油墨的制备和使用有一定的参考意义。
一、实验部分
1.实验材料
P P C （广东达志股份有限公司）；I P D I （万华化
学）；异辛酸亚锡 (T 9，广州市滕力化工有限公司)；2，2-二羟甲基丙酸 (D M P A ，广州市滕力化工有限公司)；三乙胺(T E A ，天津大茂化学试剂厂)、乙二胺 (E D A ，天津大茂化学试剂厂；丙酮(A T ，瑞士k i s l i n g 公司)；N ，N -二甲基甲酰胺(D M F ，中山市永升化工有限公司)；炭墨（万华化学）；P P C 型P U D 乳液（自制）；去离子水（自制）；异丙醇（万华化学）。
2.实验设备
主要仪器设备：悬臂式搅拌机（EUROSTAR60，艾卡（广州）仪器设备有限公司）；鼓风干燥箱（DHG-9140A，浙江尚诚仪器制造有限公司）；电子天平（JJ1000，美国双杰公司）；刮板细度计（HK-ISO，标格达仪器设备有限公司）；光泽度仪（M N 60，艾测仪器设备有限公司）；度计（X -r i t e ，爱利有限公司）；平滑度测试仪（H K -B e k k ，标格达仪器设备有限公司）；玻璃烧杯，(低型烧杯，蜀牛有限公司)；玻璃棒(直径7-8m m ，蜀牛有限公司)；丝棒（R D S 1/4，X I N Y I 丝棒涂布器厂）。
3.实验方法
（1）P P C 型水性聚氨酯乳液的制备。①原料的预处理。
将所用原料聚碳酸亚丙酯二醇PPC、1,4丁二醇BDO 等分别置于密闭的三口烧瓶中，搅拌升温到110℃，真空保温脱水处理2h ，冷却后，取出瓶装，密封待用。D M P A 在140℃下干燥4h ，密封待用。
②P U D 的合成。
首先取计量的亲水单体D M P A 、硬段的I P D I 、软段的P P C 和溶剂D M F 加入到500m l 的三口烧瓶中，滴加一定量的有机锡催化剂T 9，加热升温至85℃，然后保温反应持续4h ，水浴降温，等待体系温度降至60℃后，加入计量的小分子醇（B D O ）的丙酮溶液，逐渐
在
全球越来越重视可持续发展与环境保护的今天，水性油墨作为全世界公认的绿环保印刷油
文/陶响娥
制备及性能研究
PPC型水性聚氨酯油墨的
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升温至75℃，体系保温情况下继续搅拌反应1h，将预聚体降温至50℃，加入计量的三乙胺，中和时间大概5m i n，然后将预聚体倒入去离子水中，高速搅拌乳化后，将其滴加入事先配制好的冰乙二胺的水溶液中，再升温到60℃保温熟化4h，得到P P C-P U D乳液，出料待用。
（2）P P C型水性聚氨酯油墨的制备。
将自制P U D乳液和油墨各组分按一定比例混合，混合时先加液态组分，后加颗粒状的炭黑等，用玻璃棒充分搅拌均匀，然后用旋转搅拌机搅拌1h，转速为500r/m i n，在搅拌机搅拌的过程中定时用玻璃棒
将塑料杯中边缘的油墨向杯中心搅动。也可以根据水性聚氨酯油墨实际的粘度以及分散状态，适当在搅拌过程中加入少量消泡剂等助剂，确保分散均匀，从而达到理想的效果。
二、结果与讨论
1.中和度对P P C型水性聚氨酯油墨性能的影响
用中和度不同的P U D乳液制备相应的P P C型水性聚氨酯油墨，然后对油墨性能进行测试分析，可以发现，改变了树脂中的中和度也给水性聚氨酯油墨漆膜的性能带来了一定程度的影响，结果如表1所示。
表1不同中和度对水性聚氨酯油墨的影响
从表1中数据可以看出，随着体系中和度的逐渐增加，水性聚氨酯油墨墨膜的光泽度逐渐下降，但是墨膜的耐水性均无异常。随着乳液的中和度增加，油墨初干性数值变大，表明油墨的初干性变好，干燥时间变短，有利于提高印刷效率。
2.D M P A对P P C型水性聚氨酯油墨性能的影响
本文以D M P A含量不同的P P C型水性聚氨酯乳液为基础，制备了P P C型水性聚氨酯油墨，探讨了D M P A含量对水性聚氨酯油墨性能的影响，实验结果如表2所示。
表2D M P A含量对水性油墨的影响
根据表2测试结果对比分析发现，随着P P C型水性聚氨酯体系中D M P A含量的逐渐增加，聚氨酯水性油墨墨膜的光泽度逐渐增加，主要是由于亲水基团的增多，乳液中的乳胶粒径在变小，胶粒分布变得愈加均匀，在形成墨膜的时候，水分挥发，乳胶粒子堆砌趋于紧密，故墨膜表面效果较好，平滑度逐渐提高，光泽度也随之增加。由于P P C材料的耐水性好，油墨墨膜耐水性都没有出现异常，当D M P A的含量为4.8%时，墨膜的细度和干燥速度有细微波动，可能是受到成膜室温条件，刮膜过程与油墨的最佳配方等外界因素影响，而出现较大偏差。
3.硬段含量对P P C型水性聚氨酯油墨性能的影响
用自制的硬段含量分别为30/35/40/45的P P C型聚氨酯乳液，以一定的油墨配方和研磨工艺，制备了四种P P C型水性聚氨酯油墨，然后分别用丝棒先后将油墨涂布在80g的双胶纸上，用于油墨性能的测量使用。结果见表3及图。
表3硬段含量对P P C型水性聚氨酯油墨的影响
注：此处油墨配方为：炭墨18，自制PUD乳液60，去离子
中和度(%)
光泽度(45°)/%初干性(mm/30s)耐常温水(24h)
耐碱性(50g/L,24h)耐醇性(50g/L,24h)细度(μm)
密度70
2.4
8
无异常
无异常
无异常
18
1.45
90
2.3
15
无异常
无异常
无异常
16
1.40
90
2.2
18
无异常
无异常
无异常
19
1.56
中和度(%)
光泽度(45°)/%
初干性(mm/30s)
耐常温水(24h)
耐碱性(50g/L,24h)
耐醇性(50g/L,24h)
细度(μm)
密度70
3.8
3.0
15
无异常
无异常
无异常
16
1.52
4.8
3.1
12
宏欣无异常
无异常
无异常
15
1.52
5.8
3.3
15
无异常
无异常
无异常
18
1.61
中和度(%)
光泽度(45°)/%
初干性(mm/30s)
耐常温水(24h)
耐碱性(50g/L,24h)
耐醇性(50g/L,24h)
细度(μm)
密度
30
2.7
1.3
无异常
无异常
无异常
16
1.29
35
2.6
15
无异常
无异常
无异常
18
1.22
40
2.4
18
无异常
无异常
无异常
19
1.51
45
2.5
16
无异常
无异常
无异常
20
1.47
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聚
的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。聚氨酯胶粘剂应用到包装印刷制品上，其工艺的经济性、安全性、对环境的无污染性等优点而倍受人们的青睐。随着全世界对环保意识的不断提高，聚氨酯胶粘剂应用到包装印刷制品上的比例也越来越大。环保型的聚氨酯胶粘剂在包装印刷行业中迅速发展。
一、聚氨酯胶粘剂的特点
聚氨酯胶粘剂是一种中高档胶粘剂，具有优良的柔韧性、耐冲击性、耐化学品性、耐磨性，最重要的是它的耐低温性。对多种材料有吸附和化学粘合作用，不仅可粘接多孔材料，也可粘接表面光洁材料，用途十分广泛。
聚氨酯胶粘剂粘结力强，大多数水性聚氨酯胶黏剂中不含N C O 基团，但存在氨酯键、脲键、醚键、离
氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）或异氰酸酯基（－NCO）
文/洪欣如
水10，异丙醇5.5，碳酸钙5，流平剂0.5，成膜剂0.5，增稠剂0.5（此处的数据都为质量分数(%)）。
刮样图片如图：从左到右的油墨刮样使用的P P C 型聚氨酯乳液的硬段含量分别为30/35/40/45。
图 不同硬段含量的P P C 型聚氨酯乳液制成的
水性油墨刮样效果图
由表3数据表明，随着P P C 型聚氨酯体系硬段含量的增加，合成的水性油墨墨膜的光泽度稍有下降，主要原因是随着体系中硬段含量的增加，乳液粒径随之增大，造成表面效果慢慢变差，所以光泽度有轻微下降。P P C 多元醇本身耐水解性能很好，因此水性油墨的耐水性没有出现异常，干燥速度变化不大；由于四种乳液固含量一样，溶剂的挥发与乳胶堆积成膜方式一样，因此干燥速度快慢差距不明显。而平滑度先变差后变好，这里可能和油墨配方、刮样条件有关系，从而导致实验结果存在较大误差。
三、结论
将P P C 水性聚氨酯应用于水性油墨的制备，得到水性油墨的耐水性、耐醇性和耐碱性都能满足印刷适性要求，解决了水性油墨耐水性差这一难题。P P C 型水性聚氨酯乳液的中和度、D M P A 及硬段含量对P P C 型水性聚氨酯油墨性能的影响具体如下：
①当P P C -P U D 乳液的中和度从70%增加到110%时，随着中和度的增加，水性聚氨酯油墨墨膜的光泽度逐渐降低，耐水性均无异常；油墨干燥速度更快，细度先变小，后变大；油墨墨膜的密度先变小后
变大。
②当体系中的D M P A 的含量为3.8%时，随着
D M P A 含量的增多，水性聚氨酯油墨墨膜的光泽度逐渐提高，耐水性均无异常；干燥速度先变慢后变快；细度先变小，后变粗；形成的油墨墨膜密度逐渐变大，并且平滑度逐渐变好。
③当P P C -P U D 体系中的硬段含量从30%增加到45%后，随着体系硬段含量的不断增加，水性聚氨酯油墨墨膜的光泽度基本不变，胶膜的耐水性、耐碱性和耐醇性均无异常；干燥速度先变快后变慢；细度慢慢变大；而树脂的密度慢慢变大。
作者单位：广州科技职业技术大学
责任编辑/欧定
军
聚氨酯胶粘剂
在包装印刷中的应用
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