水性油墨连接料树酯的合成分析

水性油墨连接料树酯的合成分析

水性油墨在生活和生产过程中的应用极为广泛，但由于国内的水性油墨核心連接料树酯材料生产工艺仍然不够成熟，导致国产的水性油墨质量有待加强。本文从水性油墨连接料树酯的重要性入手分析了水溶性树酯、水溶胶树酯以及水分散树酯等三种水性油墨连接料树酯的分类组成，从聚合单体对水性油墨性能的影响、分子量选取、连接料树酯的黏度和碱性、中和剂以及最低成膜温度等方面分析了影响连接料树酯的性能因素。

标签：水性油墨；连接料树酯；合成性能

随着我国经济的飞速发展，对能源的需求量越来越大，溶剂型油墨在食品包装行业中应用广泛，而通常溶剂型油墨的生产原料主要依赖于石油，在食品包装行业和医疗包装领域水性油墨的大量使用既增加了石油的消耗量，又导致了环境污染的问题，因此一些国家相继出台相关的政策以控制水性油墨在上述领域中进行应用。影响水性油墨质量的关键环节就是其关键材料的合成，关键材料水性丙烯酸树酯连接料是一项关键的技术，这项技术在我国的研究和发展仍然还比较缓慢，所生产的该连接料存在耐水性差和耐碱性差的问题，我国生产的连接料光洁度低，干燥过程耗费时间较长，还有结合强度和吸附能力差等缺点。由于技术上的不足，我国在该连接料的生产和制造方面都有所欠缺，进口依然是主要的水性丙烯酸树酯连接料的来源方式。

1 水性连接料的组成和树酯分类以及合成

水性油墨中最重要的材料就是水性油墨连接料树酯，连接料的质量好坏严重影响水性油墨的使用性能。水性连接料由三部分组成，它们分别是水、中和剂和水性树酯，水性树酯在水中可以发生溶解或者溶胀过程，水性树酯溶解于水形成溶液，水性树酯溶胀于水形成分散液。水性树酯又可以分为三个类型，第一种是水溶性树酯，第二种是水溶胶，第三种是水分散树酯。

水溶性树酯在水中可以完全溶解，而且因其较差的耐水性而永久的溶于水中，水性油墨的核心连接料如果采用这种水溶性树酯材料则无法在接触水的使用环境中进行应用，而如今的生活中处处都能接触到水，因此采用水溶性树酯材料作为连接料树酯显然是无法满足使用需求的，因此这种可以溶于水的树酯材料因其特征无法用于连接料树酯的核心材料制备。这种在水中溶解性极佳的树酯材料虽然不可以用作隔音材料，但可以用于调节水性油墨的黏度，因水溶性树酯材料溶解性好，分子量较低，分子的尺寸较小，以及其均匀性较好的特点使其可以用于增加水性油墨的流动性。

水溶胶树酯则需要酸性材料和碱性材料发生中和反应来合成，合成原料分别为酸性树酯和低分子量的胺，二者发生反应之后会形成一种盐，合成所得的盐则既具有酯类的油性质，又具有易溶于水的盐特有的亲水基团，因其合成特性又将这种水溶胶树酯连接料称为碱溶性树酯，还有一种水性连接料树酯材料的性能也

较为优异，即水分散树酯，又称为乳液树酯。当采用水分散树酯或者乳液树酯为水性油墨连接料树酯时具有油墨稀释性好，干燥速度快的优点，将这种材料制成的水性油墨进行涂膜操作后可以在短时间内干燥，干燥后的水性油墨耐水性非常好，乳液黏度很低，固含量较高，因此采用此种材料制备的水性油墨满足了制备高质量涂层的性能条件，但由于其具有上述的诸多优点，尤其是耐水性强的优点，导致这种水性油墨一经干燥后非常难于清洗，重复溶解的操作过程也变得非常困难，这也是其一个不可忽视的矛盾问题所在。

2 合成连接料树酯性能的影响因素分析

2.1 聚合单体

水性油墨连接料树酯材料通常由三种单体材料组成，三种单体材料分别为硬性、软性和功能性单体材料。现通过对五种单体材料的研究分析单体材料对水性油墨连接料树酯材料性能的影响。单体材料甲基丙烯酸甲酯对水性油墨连接料树酯材料的黏度没有影响，会使其硬度提升，拉伸强度提高，伸长率和附着力降低，耐溶剂性能优良，耐湿性降低，保光度变好，在较低的温度下抵抗开裂的能力变差，对紫外线的抗性变好。

单体材料甲基丙烯酸丁酯对水性油墨连接料树酯材料的黏度几乎没有影响，会使其硬度降低的同时提升一些塑型，拉伸强度降低，伸长率和附着力提高，耐溶剂性能优良，耐湿性和耐热性提高，保光度变好，在较低的温度下抵抗开裂的能力变差，对紫外线的抗性变好。相比于甲基丙烯酸甲酯来说甲基丙烯酸丁酯作为单体材料在很多方面对水性油墨连接料树酯材料的性能增益作用相反。

单体材料丙烯酸乙酯对水性油墨连接料树酯材料的黏度有一些影响，这种单体的加入会使其硬度变软的同时塑性提升，拉伸强度和附着力均会有显著改善，耐溶剂性能优良。与上述两种单体材料相比，耐湿性有显著的差异，耐湿性方面该单体材料的加入对水性油墨连接料树酯材料的耐湿性没有增益，反而会使其耐湿性明显变差。保光度变好，在较低的温度下抵抗开裂的能力变差，对紫外线的抗性尚可。

单体材料丙烯酸异辛酯对水性油墨连接料树酯材料的黏度影响很大，在加入了丙烯酸异辛酯之后，水性油墨连接料树酯材料会变得极黏，其硬度也会变得很软，没有任何塑性。由于其硬度显著下降，拉伸强度也变得异常低，除了耐湿性和抵抗冷裂的能力提高之外，其余性能全部下降。

单体材料苯乙烯对水性油墨连接料树酯材料的硬度有一些影响，会使其硬度提高。耐溶剂性、耐湿性和保光性也得到提高，但其耐紫外线性能变差。

2.2 分子量

在利用不同的单体进行水性油墨连接料树酯的合成实验过程中，应该主要关注其湿润性、光泽性、分散性和可溶性等几个重要的性能指标，根据这些指标进

行的大量实验表明分子量在6000到15000之间的树酯材料用作颜料分散体的性能最为优异。

2.3 连接料树酯的黏度和碱性

水性油墨的连接料在实际的应用过程中受到黏度和碱性的影响，虽然不同黏度和碱性的连接料都能够实现正常的印刷工作，但印刷的质量受到其黏度和碱性的严重影响，当环境温度不变时，固含量不变的条件下，分子量的增加会提高基料树酯的黏度。而在对水性油墨连接料树酯的合成过程中还应该注意基料分子量的分布情况，分子量高对水性油墨连接料树酯的黏度提升大，而分子量较低时又会使其产生难闻的气味，伴随挥发性的气体释放。

水性油墨的干燥性和稳定性也是衡量其印刷质量的重要指标，而上述两个性能指标受到酸性的影响较大。当体系中的酸性过低，碱性过强时，会导致水性油墨具有黏度过低的特点，黏度太低则易于使水性油墨在印刷过程中产生气泡，碱性强也会导致水性油墨干燥性变差，干燥时间延长。当体系中碱性弱时，碱性树酯溶解性变差，无法溶解的碱性树酯增加了水性油墨的黏度，造成水性油墨干燥速度太快而堵塞印板，导致脏板。经过大量的试验研究表明，水性油墨的pH值不宜过大也不宜过小，应该保持在8到9之间较为合适。

2.4 中和剂

连接料树酯材料的合成过程中中和剂的选取也至关重要，例如选择易挥发的中和剂进行合成实验时发现这种中和剂导致树酯pH值下降，pH下降后树酯的稳定性也随之降低，利用这种稳定性较低的连接料树酯材料进行水性油墨的生产加工则暴露出贮存时间短的问题。

2.5 最低成膜温度

干燥过程中，随着水分的挥发，乳胶粒之间挤压变形互相渗透成膜。若聚合物的玻璃化温度太高，最低成膜温度高于施工的温度，那么乳胶粒子融合不完全，不能形成完整的膜，耐水耐久性下降，光泽性不好。若玻璃化温度太低，虽然最低成膜温度下降，能够形成完整的膜，但会造成涂膜的力学性能下降，体现在硬度低、耐划伤性差、易粘污。

影响最低成膜温度的因素很多除了玻璃化温度外，还有聚合物的极性、乳液颗粒结构、增塑剂和成膜助剂。对于极性聚合物，乳化剂等小分子容易渗透到聚合物中起增塑作用，导致最低成膜温度低于玻璃化温度。对于核壳乳液，最低成膜温度主要取决于壳的玻璃化温度。成膜助剂加入体系中能够降低最低成膜温度，当其成膜之后，助剂能够缓慢挥发，从而使聚合物回复到之前的硬度。所以在设计聚合物的最低成膜温度时，需综合考虑实际应用所需的性能要求。

参考文献：