水性油墨连接料树脂的合成及性能研究

论文摘要

随着人们的环保健康意识逐渐的提高,“绿色”印刷材料开始受到了人们广泛地关注,水性油墨的研究和应用也应运而生。目前水性油墨和涂料正在逐步替代传统溶剂基油墨或涂料,很多国家已在包装印刷方面,尤其是对食品包装印刷,增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件,因此这些国家在水性油墨,特别是在塑料薄膜用油墨的研究和生产应用方面远远走在了其它国家的前面,油墨水性化的程度相对较高。我国水性塑料薄膜油墨的研制及在印刷中的应用起步较晚。直到进入21世纪才有了相关的文章和文献报道,但是实用化程度很低,其关键材料和技术全部依赖国外进口产品。针对我国目前在水性油墨领域十分落后的现状,本论文选择以研制水性油墨连接料为课题研究方向,并和国内本领域的相关企业合作,进行塑料薄膜印刷用水性油墨的研究和开发,目的是形成我国自主知识产权的水性油墨生产技术,力图改变我国水墨技术落后的现状,从而填补技术空白。本论文设计和合成了一种水溶性的丙烯酸类分散树脂。详细研究了反应条件、单体种类及其用量、分散树脂的玻璃化转变温度、分子量大小及分布等因素对树脂性能的影响。该树脂具有与油墨主体树脂、颜料、乳化蜡等有关助剂相容性好,耐磨性优良等特点,因此赋予复合油墨树脂以很好的施工宽容度。以丙烯酸类单体为主要原材料,采用分子结构设计和粒子形态设计的方法,研制了一种乳液型成膜主体树脂。根据树脂成膜后的表面能应与BOPP、LDPE等塑料薄膜表面能匹配的原则来仔细的调控乳液粒子的形状和性质,详细研究了软硬单体及功能单体的种类、用量、树脂粘度、分子量大小及分布等因素对树脂成膜后性能以及对涂膜施工工艺相容性的影响。同时又在树脂结构中引入了能在树脂成膜后发生后交联反应的官能团,大大改善了主体树脂的耐水性。使用分散树脂、主体树脂两种连接料复配,辅助以颜料、乳化蜡、成膜助剂、消泡剂等各种助剂制备了水性油墨,并对该水性油墨应用于BOPP、LDPE、PET等各种印刷塑料基材上的性能进行了全面的评估。结果表明,本论文中研制的水性油墨具有良好的光泽度、遮盖率、耐揉搓性、耐剥离性、耐水性等性能,其综合性能优于国内同类产品,绝大部分性能达到或接近国外同类产品水平,已基本满足使用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水性油墨的概述
• 1.1.1 水性油墨的组成
• 1.1.2 水性油墨的优点
• 1.1.3 国内外现状
• 1.2 水性油墨的关键因素——连接料
• 1.3 水溶型丙烯酸及其酯类树脂连接料
• 1.3.1 水溶型丙烯酸及其酯类树脂的溶剂
• 1.3.2 单体的选择
• 1.3.3 引发剂的种类及用量
• 1.3.4 丙烯酸及其酯类树脂水性化途径
• 1.3.5 中和剂的种类的选择
• 1.3.6 一种对PE薄膜的印刷较合适的丙烯酸改性树脂的合成
• 1.3.7 酮醛预聚物对其的改性
• 1.3.8 硅分子对其的改性
• 1.3.9 苯乙烯及其衍生物对其的改性
• 1.4 乳液型丙烯酸树脂类连接料
• 1.4.1 共聚物的玻璃化温度（Tg）的公式计算
• 1.4.2 水性聚丙烯酸酯共聚物乳液特点及改性的方法
• 1.4.3 酮醛预聚体对水性丙烯酸乳液的改性
• 1.4.4 核壳水性乳液的制备
• 1.4.5 酮肼交联化学对其的改性
• 1.4.6 用超支化聚合物来改性丙烯酸酯类乳液
• 1.4.7 用顺酐加成松香树脂改性丙烯酸乳液树脂
• 1.4.8 用羧基化的松香改性的聚酰胺来改性丙烯酸乳液
• 2对丙烯酸乳液的改性'>1.4.9 用纳米SiO₂对丙烯酸乳液的改性
• 1.4.10 用硅氧烷对乳液进行改性
• 1.4.11 其他的改性方法
• 1.5 水溶胶型丙烯酸酯类连接料
• 1.6. 论文的目的,内容,方案以及创新点
• 1.6.1 论文选题的目的和意义
• 1.6.2 本课题的主要研究内容
• 1.6.3 研究所采取的方案
• 1.6.4 预期的研究成果及创新点
• 第二章 水溶型水性油墨连接料树脂
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.3 性能测试
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 M5对树脂的影响
• 2.4.2 引发剂种类与含量对树脂的影响
• 2.4.3 分子量调节剂对其分子量的影响
• 2.4.4 改变单体配方,对树脂性能的影响
• 2.4.5 中和剂对树脂的影响
• 2.4.6 树脂的红外表征图
• 2.4.7 树脂的DSC表征图
• 第三章 水乳型水性油墨连接料树脂
• 3.1 试剂和仪器
• 3.1.1 主要原料与规格
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.3 性能测试
• 3.4 单层乳液聚合的结果与讨论
• 3.4.1 乳化剂的用量以及种类比例对于乳液性能的影响
• 3.4.2 丙烯酸酯类单体性能简介以及主要单体结构设计
• 3.4.3 功能性单体M5含量对产品性能的影响
• 3.4.4 功能性单体M6乳液性能的影响
• 3.4.5 PH值对于产品性能的影响
• 3.4.6 PH调节剂种类的选用以及比较
• 3.4.7 M7,M8对于乳液性能的影响
• 3.4.8 交联单体M9对产品性能的影响
• 3.4.9 聚乙烯醇对于乳液树脂的影响
• 3.4.10 加入分子量调节剂对其分子量进行调节
• 3.4.11 成膜助剂DEE对于乳液性能的影响
• 3.4.12 配方的改进以及检测
• 3.5. 多层乳液聚合的初步摸索
• 3.5.1 M5,M6含量变化对于产品性能影响
• 3.5.2 对核壳乳液的DSC表征
• 第四章 油墨的配制以及性能的表征
• 4.1 实验主要原料
• 4.2 油墨配制方法
• 4.3 油墨性能测试
• 4.4 结果与讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 导师与作者简介
• 附件