牛倩倩+劉昕

水性油墨的主要應(yīng)用領(lǐng)域是柔印和凹印。在凹印領(lǐng)域，美國80%的凹印印刷品使用水性油墨，40%的塑料印刷采用水性油墨，國外在凹版印刷中越來越多的使用水性油墨，英國已立法禁止在印刷包裝食品時使用溶劑型油墨。國內(nèi)軟包裝印刷使用的水性油墨以35%的用量排在其他印刷油墨之首，而且軟包裝印刷大多使用凹版印刷，這就使得優(yōu)良的凹印水性油墨的研發(fā)更加迫切。

凹印水性油墨具有不含有揮發(fā)性有毒有機(jī)溶劑、有利于印刷人員的健康、清洗方便、降低失火危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是相對于溶劑型油墨仍然存在附著性和抗水性差、光澤度不夠、干燥速度慢等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，是凹印水性油墨更好地應(yīng)用于印刷，國內(nèi)外做了大量的研究。主要是對連結(jié)料的改性研究，提高了凹印水性油墨的抗水性，干燥性以及光澤度。但是，凹印水性油墨的附著性沒有得到很好的改善，國內(nèi)沒有一家油墨公司可以將凹印水性油墨印在塑料上的。為了解決附著性問題，凹印水性油墨做了研究，旨在配制各項(xiàng)性能優(yōu)異的凹印水性油墨。

綠色凹印水性油墨研究現(xiàn)狀

1.連結(jié)料的研究現(xiàn)狀

連結(jié)料是綠色凹印水性油墨的基料，其對油墨的使用性能和印刷效果起著決定性作用，在連結(jié)料的技術(shù)研究方面的創(chuàng)新，推動了油墨技術(shù)的迅速發(fā)展。綠色樹脂水性樹脂因其具有低毒、不易燃、不含任何有機(jī)溶劑、無污染等優(yōu)良特點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注和研究。目前，國內(nèi)外對連結(jié)料的研究主要有改性松香水溶性樹酯、聚丙烯酸水溶性樹脂及乳液型水溶性樹脂。

①改性松香水溶性樹脂

該樹脂用于配制綠色凹印水性油墨的量約占70%，具有價格便宜、制作工藝簡單、油墨光澤度高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是用于印刷后其抗水性差、印刷過程不穩(wěn)定，其印刷質(zhì)量達(dá)不到中、高檔包裝印刷所要求的光澤和耐水性要求。

②聚丙烯酸水溶性樹脂

該樹脂主要用于高檔綠色凹印水性油墨的制備中，具有優(yōu)良的成模性、耐光性、黏接性、耐腐蝕和耐候性。但目前其仍存在一些缺點(diǎn)，如耐水性和耐沾污性差，在非吸收材料上的附著力較小，且干燥速度慢，所以對其進(jìn)行改性以提高其附著力和耐水性仍是主要的研究方向。目前，有環(huán)氧樹脂改性、聚氨酯改性等，均對其性能有所改良。

引入環(huán)氧樹脂進(jìn)改性聚丙烯酸，提高了復(fù)合和附著牢度，配制的水性油墨各項(xiàng)性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到甚至優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用要求，在凹版復(fù)合塑料油墨領(lǐng)域有較大的應(yīng)用價值，但是并沒有改善其耐水性和耐污性等缺點(diǎn)。

采用沉淀法合成了低分子量、窄分布、結(jié)構(gòu)可控的苯乙烯-丙烯酸-馬來酸酐樹脂，酸值高、黏度低，可用作水性油墨分散樹脂。

③乳液型水溶性樹脂

近幾年，對乳液型水溶性樹脂的研究比較熱門，但存在復(fù)溶性差和耐水性差的缺點(diǎn)，因此確定和聚丙烯酸樹脂復(fù)合時的最佳用量，開發(fā)新的復(fù)合型乳液型水溶性樹脂以改善其復(fù)溶性差和耐水性差的缺點(diǎn)仍是今后研究的方向。

以丙烯酸甲酯為硬單體，丙烯酸丁酯為軟單體，丙烯酸為功能單體合成乳液，制備的超細(xì)水性油墨，光澤度等各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良，但并未改善其耐水性。

用水性聚氨酯和聚丙烯酸合成乳液，既能發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，又能相互改善彼此的缺點(diǎn)，但不能改善其附著性。

2.助劑的研究現(xiàn)狀

目前常用的助劑有pH值穩(wěn)定劑、快干劑、消泡劑、沖淡劑、慢干劑、潤濕分散劑、流平劑、殺菌劑等?？茖W(xué)的使用這些助劑可以改善綠色凹印水性油墨性能上的缺點(diǎn)從而提高綠色凹印水性油墨的穩(wěn)定性能。

綠色凹印水性油墨普遍存在光澤度不夠的問題，這嚴(yán)重阻礙了水性油墨在包裝印刷領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。據(jù)光澤度實(shí)驗(yàn)分析可知，水性墨的光澤度隨添加的消泡劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而變小，這表明當(dāng)水墨中加入消泡劑時，會對綠色凹印水性油墨的分散性產(chǎn)生不良的影響，從而使得油墨的光澤度變差；增稠劑在一定用量范圍內(nèi)可提高水墨的光澤度，但超過一定的用量后，光澤度反而下降；由于亮光漿型的撒淡劑本身光澤度很好，所以用其來調(diào)配綠色凹印水性油墨，得到的產(chǎn)品其墨色淺且有透明感，同時也使墨膜的效果和光澤度得到了一定的提高。

在助劑的使用方面，在水墨體系中，采用揮發(fā)性極低且無氣味的水性聚合物型多功能助劑，能夠快速有效地控制體系pH值。為了能達(dá)到良好的分散和穩(wěn)定效果，可選聚氨酯、聚丙烯酸、羧酸類等高分子作為綠色凹印水性油墨的分散劑；為了避免縮孔、魚眼、桔皮等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，一定要遵循“用量最小，消泡效果最佳”的消泡劑使用原則；常將聚氨酯作為綠色凹印水性油墨體系中最常用的流平劑。

3.顏料的研究現(xiàn)狀

選擇顏料時，色相是首要考慮的因素，其次是易分散性、耐醇耐堿性及和其他成分的相溶性等因素。綠色凹印水性油墨一般選用與水性樹脂相容性好的水性顏料，可以保證有良好的分散體系。常選用顏料制備綠色凹印水性油墨，如雙偶氮系或者偶氮系顏料，高級水性油墨中會選用酞菁系顏料。在印刷過程中，水性油墨最好選擇色澤艷亮、黏度低、體系穩(wěn)定的國產(chǎn)高級顏料。隨著綠色凹印水性油墨的不斷發(fā)展，開發(fā)適合水墨用性能良好的顏料仍是今后研究的熱點(diǎn)。

存在的問題及解決方案

凹印水性油墨仍在發(fā)展中，依然存在著很多問題，其中主要是抗水性差、干燥速度慢、光澤度和附著性不夠。針對這些問題，選擇適當(dāng)?shù)倪B結(jié)料，制備性能優(yōu)良的凹印水性油墨是重點(diǎn)，選擇改性丙烯酸和水性聚氨酯復(fù)合乳液作為凹印綠色水性油墨的連結(jié)料，在性能方面結(jié)合了兩種大分子樹脂的優(yōu)點(diǎn)，改善油墨的耐水性、耐溶劑性和穩(wěn)定性。

1.配方方案

首先用環(huán)氧樹脂改性水性丙烯酸，以水性丙烯酸為基礎(chǔ)樹脂，環(huán)氧樹脂為改性劑，得到改性丙烯酸樹脂，提高油墨的附著黏度。其次，水性聚氨酯和聚丙烯酸樹脂在性能上互補(bǔ)，所以利用乳液共聚法，合成聚氨酯-聚丙烯酸復(fù)合乳液，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢。用丙烯酸改性水性聚氨酯制備凹印水性油墨的連結(jié)料，以改善油墨的干燥性、抗水性、光澤度等物理化學(xué)性能。

2.制備方案

按重量百分比稱取各組分在適當(dāng)溫度和攪拌速度下制備，首先，制備連結(jié)料，然后，加入助劑，最后，把色料加入到稀釋劑中，溶解后，加入到反應(yīng)器中，攪拌均勻，加入稀釋劑，即可得到凹印綠色水性油墨。

3.性能測試

黏度測試、細(xì)度測試、耐抗性測試、附著力測試、光澤度及干燥性能測試。通過測試，判斷配制的凹印綠色水性油墨是否符合印刷要求。

4.預(yù)期效果

通過實(shí)驗(yàn)制備得到干燥性、耐溶劑性、耐磨性、耐熱性及穩(wěn)定性優(yōu)良的改性丙烯酸和水性聚氨酯共聚復(fù)合乳液，使其更好地滿足各種印刷適性，更好地應(yīng)用于印刷。最終的目的是在沒有污染的同時，得到高質(zhì)量的凹印綠色油墨。

綠色凹印水性油墨的發(fā)展方向

國產(chǎn)水墨仍存在不抗堿、不抗乙醇和水、干燥慢、光澤度差、易造成紙張收縮等弊端。采用UV油墨可以解決上述弊端，但這樣既增加了印刷工序又提高了印刷成本，經(jīng)濟(jì)效益不高。然而綠色凹印水性油墨因具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景將成為今后研究的一個熱點(diǎn)。

黏度作為水墨的重要技術(shù)指標(biāo)，對其的控制相當(dāng)重要，胺化試劑對水墨體系的黏度變化及其黏度的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，這一發(fā)現(xiàn)為今后高固低黏水墨配方體系的設(shè)計(jì)和獲得理想的水墨應(yīng)用黏度提供了重要的理論依據(jù)。

干燥時間、起泡及干燥后顏色不光澤和不均勻仍是水墨應(yīng)用中急需解決的最主要問題，這直接影響了綠色凹印水性油墨取代溶劑型油墨的進(jìn)程速度，使綠色凹印水性油墨的廣泛應(yīng)用受到了限制。所以開發(fā)新型水墨用助劑和顏料，以改善水墨性能、降低成本仍是我們今后研究的方向。

綜上所述，綠色凹印水性油墨作為一種無溶劑揮發(fā)、無溶劑殘留的環(huán)保型油墨，特別適用于衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品，因此，對綠色凹印水性油墨的研發(fā)是符合市場要求的，也是能夠適應(yīng)市場需求的。雖然綠色凹印水性油墨既環(huán)保健康又具備良好的印刷適應(yīng)性，但對它的開發(fā)仍存在一些不足，例如，油墨干燥速度慢、干燥能耗高、生產(chǎn)效率低、成本高等，這仍是今后對綠色凹印水性油墨的研究需要解決的問題。