本發明涉及水性油墨領域，尤其涉及一種水性油墨樹脂粘結料及其制備方法。

背景技術：

由于環保和法規的壓力，溶劑型油墨將會逐步退出市場，取而代之的是低VOC(揮發性有機化合物，volatile organic compounds)或無VOC的水溶性油墨。油墨的粘結料是油墨的重要組成部分，油墨樹脂粘結料性質很大程度上決定油墨的性質，比如：水溶性、附著力、干燥速度等。

CN105754405A一種水性油墨及其制備方法中采用水性聚氨酯作為油墨粘結料，但是并沒有限定水性聚氨酯的特征，水性聚氨酯特征對水性油墨的影響也沒有提及。ZL201310225038.4一種水性油墨及其制備方法和安全制品中所使用的水性粘結料是苯丙乳液和丙烯酸乳液混合物，同樣沒有限定這兩種乳液的特征。而采用單體直接合成粘結料可以調控粘結料的性質，從而調控油墨的性質。ZL201010190353.4一體化塑料凹版醇水性復合油墨樹脂的制備方法中，樹脂粘結料通過單體聚合方法制備，但是在粘結料的制備和使用，以及油墨中均含有溶劑，溶劑在該專利限定為乙醇、乙酸乙酯。所以粘結料并不是水性的，油墨中VOC很高。ZL201410503072.8一種水性油墨及其制備方法中，粘結料制備和使用采用33%-50%丁醇的水溶液為溶劑，所以粘結料中仍含有很高的VOC。

另外，水性油墨雖然代表未來油墨發展方向，但是水性油墨也存在一些重要缺陷，主要是干燥慢，在塑料印刷基材上附著力差。

技術實現要素：

本發明針對以上問題，提供一種完全是水溶性的VOC低、附著力大且干燥快的水性油墨樹脂粘結料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種水性油墨樹脂粘結料，包括以下單體：質量分數為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質量分數為0%~40%的丙烯酸丁酯；質量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質量分數為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質量分數為0%~40%的甲基丙烯酸以及質量分數量為20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸進行聚合形成所述水性油墨樹脂粘結料。

本發明還提供一種水性油墨樹脂粘結料制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將按以下比例配好單體：質量分數為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質量分數為0%~40%的丙烯酸丁酯；質量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質量分數為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質量分數為0%~40%的甲基丙烯酸以及質量分數量為20%~50%的丙烯酸；然后加入引發劑；

步驟2、在反應釜中加入水/醇混合溶劑，反應釜升溫到預定溫度40~90℃，并開啟冷卻回流裝置，然后滴加單體，控制溫度波動1℃~2℃，滴加時間為1~3h；

步驟3、滴加單體完畢后，恒溫0~2h；再升高溫度5℃~10℃左右，恒溫1~4h；

步驟4，停止冷卻回流裝置，開始蒸餾出醇與水的共沸物，并不斷補水；

步驟5、降溫，加入中和劑，得到一定濃度的水性油墨樹脂粘結料。

本發明采用單體聚合方法，通過加入不同性質的單體，賦予粘結料不同的性質。得到完全水溶，在塑料基材上粘附力大，干燥快的水性油墨樹脂粘結料，且低VOC。

【附圖說明】

圖1為本發明提供的水性油墨樹脂粘結料制備方法流程圖。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，并不是為了限定本發明。

本發明提供一種水性油墨樹脂粘結料，包括以下單體：質量分數為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質量分數為0%~40%的丙烯酸丁酯；質量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質量分數為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質量分數為0%~40%的甲基丙烯酸以及質量分數量為20%~50%的丙烯酸；且所述甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、聚氨酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸以及丙烯酸進行聚合形成所述水性油墨樹脂粘結料。

所述甲基丙烯酸酯賦予粘結料硬度、附著力等，含量10%~60%，優選20%~40%。所述丙烯酸丁酯賦予粘結料柔韌性，及快干性等，含量0%~20%，優選10%~20%。所述丙烯酸異辛酯賦予粘結料柔韌性，改善塑料基材附著力，增加粘結料快干性等，含量0%~20%，優選10%~20%。所述聚氨酯丙烯酸酯可為單官能團型，或雙官能團型，用于提升粘結料的附著力，含量1%~15%，優選3%~7%。所述甲基丙烯酸賦予粘結料水溶性，含量0%~40%，優選0%~20%。所述丙烯酸賦予粘結料水溶性，含量20%~50%，優選30~40%。

本發明以上各種單體采用自由基聚合，聚合引發劑選用：偶氮類和過氧化苯甲酰類。例如：偶氮二異丁氰、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，偶氮二氰基戊酸，偶氮二異丙基咪唑啉，過氧化苯甲酰等。所述引發劑用量為單體總質量的1%~5%，優選2%~4%。

本發明采用溶液聚合法，溶劑為水/醇混合物。其中醇可以為甲醇、乙醇、丙醇等，優選乙醇。水/醇比例1:1~3。

聚合溫度40~90℃，優選70℃~85℃。

本發明還提供一種水性油墨樹脂粘結料制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將單體按比例配好，加入引發劑。本步驟中，按以下比例配好單體：質量分數為10%~60%甲基丙烯酸甲酯；質量分數為0%~40%的丙烯酸丁酯；質量分量為0%~40%的丙烯酸異辛酯；質量分數為1%~15%的聚氨酯丙烯酸酯；質量分數為0%~40%的甲基丙烯酸以及質量分數量為20%~50%的丙烯酸。引發劑選用：偶氮類和過氧化苯甲酰類。例如：偶氮二異丁氰、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽，偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽，偶氮二氰基戊酸，偶氮二異丙基咪唑啉，過氧化苯甲酰等。所述引發劑用量為單體總質量的1%~5%，優選2%~4%。

步驟2、在反應釜中加入水/醇混合溶劑，反應釜升溫到預定溫度，并開啟冷卻回流裝置；然后滴加單體，控制溫度波動1℃~2℃；滴加時間為1~3h。本步驟中，反應釜的預定溫度為40~90℃，優選70℃~85℃。

步驟3、滴加單體完畢后，恒溫0~2h；再升高溫度5℃~10℃左右，恒溫1~4h；本步驟3中，必要時可加入次硫酸氫鈉甲醛。

步驟4，停止冷卻回流裝置，開始蒸餾出醇與水的共沸物，并不斷補水。

步驟5、降溫，加入中和劑，得到一定濃度的水性油墨樹脂粘結料。本步驟中，水性油墨樹脂粘結料濃度為20%~50%，優選35%~45%。

其中步驟5中和劑選用：氨水、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二甲基（異）丙醇胺或2-氨基-2-甲基丙醇等。中和劑的加入量以調節水性油墨樹脂粘結料的pH為7。

實施例1

將甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸丁酯 1kg，丙烯酸異辛酯 1kg，二官能團聚氨酯丙烯酸酯 0.3kg，丙烯酸4kg，過氧化苯甲酰0.4kg混合均勻，加入到反應釜的加料灌中。反應釜中加入15kg乙醇，7kg去離子水。攪拌下加熱反應釜，并開啟反應釜回流冷凝器。待反應釜溫度升到80℃時，開始滴加單體溶液，2h內加完單體，恒溫2h。反應釜升溫到85℃，恒溫1小時。關閉回流冷凝器，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物16kg，補加去離子水10kg。加入二乙醇胺0.6kg。得到水性油墨樹脂粘結料A。

實施例 2

將甲基丙烯酸甲酯 4kg，丙烯酸異辛酯 3kg，單官能團聚氨酯丙烯酸酯酯 0.5kg，甲基丙烯酸1kg，丙烯酸4kg，10kg乙醇混合均勻，加入到反應釜的加料灌中。反應釜中加入6kg乙醇，8kg去離子水，偶氮二異丁基脒鹽酸鹽0.6kg。攪拌下加熱反應釜，并開啟反應釜回流冷凝器。待反應釜溫度升到70℃時，開始滴加單體溶液，1h內加完單體。反應釜升溫到75℃，恒溫4小時。關閉回流冷凝器，升溫，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物17kg，補加去離子水12kg。加入2-氨基-2-甲基丙醇0.9kg。得到水性油墨樹脂粘結料B。

實施例 3

將甲基丙烯酸甲酯 3kg，丙烯酸異辛酯 2.5kg，丙烯酸丁酯 0.5kg，二官能團聚氨酯丙烯酸酯酯 0.7kg，甲基丙烯酸2kg，丙烯酸4kg，過氧化苯甲酰0.6kg混合均勻，加入到反應釜的加料灌中。反應釜中加入18kg乙醇，10kg去離子水，攪拌下加熱反應釜，并開啟反應釜回流冷凝器。待反應釜溫度升到,80℃時，開始滴加單體溶液，3h內加完單體，恒溫1h。反應釜升溫到85℃，恒溫2小時，加入次硫酸氫鈉甲醛0.2kg，恒溫1h。關閉回流冷凝器，升溫，開始蒸餾，并不斷補加去離子水。蒸餾出乙醇水共沸物19kg，補加去離子水12kg。加入N,N-二甲基乙醇胺1kg。得到水性油墨樹脂粘結料C。

實施例4

將水性油墨樹脂粘結料A、B及C 40份，鈦白粉17份，潤濕劑 1份，分散劑 1份，消泡劑 0.5~1份，去離子水 40份攪拌混合均勻，置于砂磨機內研磨60min。分別在腹膜的刮樣卡上刮樣。測試干燥速度、附著力。結果見下表。

以上結果依據QB/T 1046-2012標準進行測試，由以上測試可知，本發明的水性油墨樹脂粘結料A、B及C具有干燥速度快附著力強的特點。

本發明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領域的人員而言可容易地實現另外的優點和修改，故在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發明并不限于特定的細節、代表性的設備和這里示出與描述的圖示示例。