水性油墨的实质性分析研究

水性油墨的实质性分析研究
油墨
油墨是由颜料（或染料）、连结料、填充助剂等物质组成的均匀混合物；通过印刷过程，在被印刷体上干燥；使之保持颜色、具有一定流动性的浆状胶粘体。

油墨连接料通常采用油性物质如溶剂型树脂，动植矿物油作为颜料载体并具备印刷色转移能力，印刷后保持颜料附着性等。

由于其特定性质在印刷过程中不可避免的需要使用大量有机溶剂作为稀释剂来帮助其实现印刷。

水性油墨
水性油墨沿承了油墨的名称并贯名水性。

水性油墨也是由颜料（或染料）、连结料、助剂等物质组成的；通过印刷过程，在被印刷体上干燥；使之保持颜色、具有良好的流动性的粘稠液体其粘度可根据印刷需求调整。

水性油墨的颜料分散采用水性分散剂（纯丙烯酸系聚合物）和部分共溶剂，经研磨成为色浆，将色浆充分扩散在连接料里组成水性油墨。

水性油墨连接料为水性纯丙烯酸系纳米树脂聚合物。

根据印刷的要求可调整不同的粘度来满足印刷的需要。

粘度调整不需使用任何有机溶剂。

高粘水性油墨----使用水来降低粘度，加水充分搅拌即可使用，加水比例通常不大于15-20%（过份的加水会造成干燥速度慢，影响印刷速度，也会造成颜料体系的不稳定而使颜料沉降）。

低粘度水性油墨，印刷时根据需要用水性纳米增稠剂调整粘度，增稠剂添加量0.1~0.5%。

水性油墨的由来
70年代末美国Johnson的Johnson Polymer研究部门授命于Sam Johnson在大量成功水性防水聚合物研究成功的基础上，为使印刷业不再使用大量有机溶剂稀释剂，并将用水性防水树脂聚合物替代溶剂型树脂而研究成功。

（时任上海市长朱镕基为引进相关水性聚合物，应邀专程访问美国Johnson，Johnson上海1989~1990年已完成相关中试项目，后因美国方面原因该项目被停止进行，本人从1986年进入Johnson并负责Polymer项目技术）
目前对水性油墨的理解误区
目前国内对水性油墨的认识误区主要体现如下：
1：水性油墨不防水。

2：水性油墨会产生大量有色废水。

3：水性油墨干燥很慢。

4：水性油墨需要加入有机溶剂，如甲醇等才会快干。

5：水性油墨需要加入大量氨水才能快干和稳定。

6：水性油墨需要加入大量氨水才能增加粘度。

7：水性油墨色转移不好。

8：水性油墨附着力不好。

9：UV光固化也是水性油墨
现根据本人从1986年到目前不间断的实验研究和来自于美国Johnson polymer近八年的技术工作实践对以上几点发表点意见。

1：首先水性树脂聚合物，在丙烯酸系聚合体系上要求的是水性防水理念，其技术要求是所有单体在水系里进行聚合，而聚合后的材料在组成配方（水性油墨等）干燥后是必须具有防水耐候耐晒等性质的。

还可以用调节水接触角的方式来增加其润湿性污染。

水性油墨必须具备良好的防水性
2：水性油墨（连接料，助剂等所配的配方）应具有和油墨同等或类似的印刷性能要求。

之所以叫水性油墨也就定义一个合格的水性油墨必须在印刷后是需要防水的，不可也不能产生大量有色废水。

这里特别要指出的是由于一些人的错误理解，将水性树脂聚合物等同了水溶性树脂，在国内众多的合成树脂改性研究中片面强调了水性树脂的水溶性。

如果用水溶性树脂来做水性油墨的话不可避免的会产生有色废水。

而水性防水树脂干后是无法溶解于水的，甚至用很多的溶剂都无法溶解的。

只有在特殊配制的水性清洁剂定条件下才可以溶解。

水性树脂聚合物不等于水溶性树脂聚合物
3：水性油墨的干燥与否取决于水性防水树脂聚合物的定性结构设计，如水性聚合工艺不良，聚合组成单体成份不合理等，都会造成干燥不够快，甚至不干，如使用水性不干胶的水性聚合物制造水性油墨干燥固然慢，使用吸湿性水性树脂聚合物印刷后还会发粘。

水性油墨的干燥快慢取决于水性树脂聚合物的分子结构和聚合粒径的大小。

特定的纳米级水性防水树脂聚合物是保证其是否快干的关键所在。

4：如上所述分子结构及粒径的大小是水性油墨快干的基本要素。

当聚合物不具备上述性能时会导致干燥慢等问题，如聚合物粒径控制不均匀及聚合物粒径过大都会导致干燥时间长。

加入有机溶剂降低沸点，可以增加油墨的挥发干燥速度，但这一做法与水性油墨的定义相违背，那就只能叫醇-水系油墨。

符合标准的水性油墨因为其自身特性是不需要加入甲醇来完成快干的！
5：由于一些特殊原因Johnson Polymer的一些概念在传播中产生了一些错误理解，Johnson polymer的部分聚合物里有引入氨作为提供初始干燥的条件，降低干燥温度减短干燥时间的理念，但这一做法也只是把氨作为引导条件，其含量控制在0.1~0.5%之间。

绝非使用大量的氨水来快干，另外即使用氨来做聚合物稳定剂也是在千分含量之内，过多的氨会导致水性树脂聚合物性质改变。

水性油墨无需大量的氨水增加稳定性和减少干燥时间。

6：在水性防水的树脂聚合物体系里着重点需要考虑的是其合成材料的特性符合需要，这也就是说水性油墨分散剂和连接料所使用的聚合材料的特性必须是按印刷特性设计研究制造。

并符合印刷特性。

如果使用非专门设计的聚合物，使用大量氨水来增加粘度，过度氨水增加粘度的做法，通常会出现在防水性无法保证的水性聚合物制造的水性油墨材料中。

而设计适合的专用水性油墨只需考虑水性增稠剂来调整粘度。

专门设计的高分子纳米材料制造的水性油墨无需大量氨水来调节粘度。

7：色转移的好坏，在水性油墨中主要取决于两种材料，一：颜料色浆制作中所使用的水性聚合丙烯酸分散剂，二：连接料料所用的丙烯酸树脂聚合物。

这些材料的合成必须确保相关技术指标符合性，并且对分子粒径严格控制。

任何的杂聚物等都会造成色转移的缺陷。

大多数的色转移问题来自于水性油墨颜料分散和连接料性能问题。

合格的水性油墨只会使印刷色转移更好更艳丽。

8：水性油墨的附着力取决于连接料，而连接料的附着力取决于水性防水树脂聚合物的结构设计和聚合工艺水平。

合适的水性树脂聚合物不仅仅是看其含固量和Tg的高低，更加要评估其各方面的性能指标，包括抗拉性，拉伸强度，表面粘合强度等等。

而要在如薄膜凹版印刷上具有很好的附着力，水性树脂聚合物必须控制在粒径100nm以下。

纳米级的专用水性防水树脂聚合物具有良好的附着力。

9：UV光固化是由紫外光激发瞬间产生反应聚合的一种聚合方式，因其能快速聚合固化，首先应用于电子行业。

但UV材料属于危险化学品，不属于水性材料，严格的说是具有双键结构的聚合单体。

在运输保存和使用中会释放大量有机挥发物。

而且由于自聚和微弱紫外光导致的光引发作用其保存期很短。

水性油墨是不含有任何化学活性物质的纯水性材料。

UV光固化技术制造的油墨严格意义上不属于水性油墨
国内水性油墨发展的技术瓶颈
水性聚合物在国内的前期发展非常快，但近年来对水性聚合物的发展，特别是进入纳米的水性聚合物及特殊功能团纳米级水性聚合物发展还存在诸多的未及领域。

在水性油墨领域要解决纯水性油墨的问题首先要解决的是连接料所需要的水性防水纳米聚合物问题，还需要解决相关的水性油墨颜料专用分散剂问题，在上述条件具备的同时解决体系的一致性和配套性是水性油墨问题解决的关键。

所以水性油墨发展的瓶颈就是专业性水性聚合物材料
先科化工纯水性凹版印刷油墨的实验研究状况
先科化工从成立以来始终在研究水性聚合物等材料。

从极微粒径蜡乳液，纳米级丙烯酸树脂聚合物，纳米级氟碳树脂聚合物（经上海应用技术大学电镜扫描确认粒径40nm）,到各种核壳结构（软核硬壳，硬核软壳，同体系与非同体系）做了大量的成功实验。

在我们自己成功的研究实验的同时，我们还在引导应技大研究生开发纳米级水性聚氨酯合成研究。

目前我们经过各项实验已经能够使我们的纯水性油墨性能接近了溶剂稀释的聚氨酯油墨印刷性能。

该实验产品几乎无味，不含醇，在使用中无需加入醇或氨水来干燥。

我们正在努力尽快能投入批量生产，解决印刷行业的环保问题。

为国为民做贡献，为中国的水性材料赶超世界水品作出贡献。