一种水性油墨及其应用于热收缩PET套管涂层的制备方法与流程

一种水性油墨及其应用于热收缩pet套管涂层的制备方法
技术领域
1.本发明涉及c09d11/10技术领域，尤其涉及一种水性油墨及其应用于热收缩pet套管涂层的制备方法。


背景技术：

2.热收缩pet套管是一种机械强度、耐高温性能和电绝缘性能都大大地超过了pvc热缩套管的一种材料，主要用于电池、电容的外包装，热收缩pet套管上的印刷涂层要求耐乙醇、耐异丙醇、耐电解液和耐水煮等性能，为满足性能要求印刷油墨主要选用醇溶性或者酯溶性的油性油墨，这类溶剂属于vocs之列。
3.目前，在国家各类安全、环保法规的约束下，印刷企业的生产要做到合规，而使用水性油墨进行生产，只需要对废水和废气进行相关处理，处理设施的投入要相对少一些，使用符合环保标准的水性油墨进行生产，产品更加的环保和安全，能够降低火灾隐患，减少对大气的污染和使印刷室内的环境保持清洁。
4.在软包装印刷方面如烟包、酒包、化妆品包装等方面大多已经采用水性油墨，但目前用于这些领域的水性油墨用在热收缩pet套管上无法满足耐化性等要求。
5.近年来，随着新能源汽车的急速发展，电池、电容等产品的需求进一步提升，也带动了热收缩pet套管用油墨用量的增长，热收缩pet套管在受热50℃左右就会收缩，印刷过程中不能使用高温加热，要求选用的水性油墨能够室温下快速干燥，干燥后后又要具备优异的耐乙醇、耐异丙醇、耐电解液和耐水煮等性能。
6.中国专利cn202210176587一种应用于健身球的快干型水性喷涂油墨，通过限定水性聚氨酯乳液，聚酯树脂，软化点为110～120℃,羟值为320～330mgkoh/g的醛酮树脂的重量比为(53～57)：3：(4～5)，提高了油墨的固化速度，同时也提高了油墨的附着力，不返粘。
7.中国专利cn201711163352一种纳米改性纯水凹版油墨及其应用，提供的纳米改性纯水凹版油墨，含有沉淀硫酸钡和无机纳米颗粒，能起到减少颜料用量、耐老化、耐暴晒、增加附着力等作用，在相同量颜料情况下，具有提高色浓度、色泽清晰、鲜艳、不褪色等优点，同时提高油墨的流变性和流动度，使得印刷网点均匀清晰，提高了稳定性、抗疲劳等印刷适性。
8.现有技术存在问题：(1)目前市面上的水性油墨常温固化时难以满足耐乙醇、耐异丙醇和耐电解液等性能；(2)具有耐化性的水性油墨需要60-100℃加热固化；(3)满足性能要求的双组份油墨施工期较短为4-8h。


技术实现要素：

9.为解决上述问题，本技术公开了一种水性油墨，所述油墨包括组分a、组分b。
10.优选的，按质量百分比计，所述组分a的原料包括：高分子树脂：50％-70％，水性色浆：15％-40％；润湿剂：0.1％-0.5％，有机硅：0.1％-0.5％；消泡剂a：0.1％-0.2％；增稠剂：0.5％-5％；余量为去离子水。
11.优选的，按质量百分比计，所述组分b的原料包括：固化剂：0.5％-5％。
12.所述组分a与组分b的质量百分比标准相同。
13.申请人在研发中发现，在高温的固化条件下，固化剂与高分子树脂之间进行高密度的交联，但是温度较低的条件下，其交联密度较低，甚至为零，但是本技术使用的改性自干型自交联丙烯酸乳液，聚合物分子链上引入了功能单体，此类单体除了双键还有其它官能团，官能团之间能够发生交联，在室温下反应7天左右满足性能要求，但实际应用中涂层需要短时间就完成交联固化，所以搭配室温反应的固化剂来提升性能和缩短固化时间；氮丙啶固化剂和异氰酸酯在室温下可与高分子树脂中的羧基交联反应，氮丙啶分子量小容易扩散进入高分子树脂乳胶粒内部进行反应，反应容易进行；选用的丙烯酸乳液tg低于15℃，当反应温度高于树脂的tg时，分子链段容易移动，交联反应容易进行，在与固化剂反应之后，其长链互相缠连，使得固化后的膜层更加致密，并且具有较好的耐化性。
14.进一步优选的，所述高分子树脂选自自交联丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一种或两种。
15.优选的，所述高分子树脂为自交联丙烯酸乳液。
16.进一步优选的，所述自交联丙烯酸乳液为改性自干型自交联丙烯酸乳液。
17.优选的，所述改性自干型自交联丙烯酸乳液，tg小于15℃。
18.进一步优选的，所述改性自干型自交联丙烯酸乳液，牌号1127，购自于帝斯曼。
19.优选的，水性色浆的制备原料，按质量百分比计，包括以下组分：分散剂：5％-15％；消泡剂b：0.1％-0.2％；增稠剂：0.2％-2％；蜡助剂：2％-5％；钛白粉：50-80％；ph调节剂：0.1％-0.5％；余量为去离子水。
20.所述水性色浆原料的质量百分比与组分a的质量百分比标准不同。
21.所述消泡剂a与消泡剂b为同一种物质。
22.优选的，所述固化剂选自氮丙啶、碳化二亚胺、水性异氰酸酯中的一种或多种。
23.进一步优选的，所述固化剂为氮丙啶和水性异氰酸酯，其重量比为1:(1-2)。
24.优选的，所述氮丙啶，牌号pzp-1000，购自于坚毅化工。
25.优选的，所述水性异氰酸酯，牌号305，购自于上海源禾化工。
26.优选的，所述分散剂选自byk-191、byk-194、tego-750w、tego-755w一种或多种。
27.进一步优选的，所述分散剂为byk-191。
28.优选的，所述消泡剂a和b选自byk-011、byk-028、tego-842、tego-810中的一种或多种。
29.进一步优选的，所述消泡剂a和b为tego-842。
30.优选的，所述润湿剂选自斯洛克silok-8100、byk-346、byk-349、tego wet 270、tego twin 4000中的一种或多种。
31.进一步优选的，所述润湿剂为tego wet 270。
32.优选的，所述有机硅选自聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷中的一种或多种。
33.进一步优选的，所述有机硅为聚醚改性有机硅氧烷中的聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
34.优选的，所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷，牌号byk-333，购自于深圳龙帝化工有限
公司。
35.优选的，所述增稠剂选自byk 420、陶氏acrysolrm-8w、拜耳ps-166中的一种或多种。
36.进一步优选的，所述增稠剂为陶氏acrysolrm-8w。
37.优选的，所述蜡助剂选自byk-502、byk-531、byk-552、路博润656中的一种或多种。
38.进一步优选的，所述蜡助剂为byk-531。
39.优选的，所述钛白粉选自杜邦r-706、杜邦r-900、攀钢r298中的一种或多种。
40.进一步优选的，所述钛白粉为攀钢r298。
41.优选的，所述ph调节剂选自amp-95、氨水(27％)、二甲基乙醇胺中的一种或多种。
42.进一步优选的，所述ph调节剂为氨水(27％)，即100g氨水中含有27g氨。
43.本技术中由于添加的水性色浆，其与高分子树脂的相容性并不好，但是得到的涂层遮盖好，白度高，并且外观接近溶剂油墨；为了不影响油墨的外观性，本技术人进行了大量的探究实验，最终发现，当有机硅，按质量百分比0.1-0.5％加入到体系，可以解决相容性的问题。
44.在一种实施方式中，所述水性色浆的制备方法，包括以下步骤：
45.s1：将部分去离子水、分散剂、增稠剂和消泡剂b按比例混合后，用高速分机在转速为800-1000r/min分散5-10分钟。
46.s2：将蜡助剂在转速为1000-1500r/min时加入，用高速分散机分散10-20分钟。
47.s3：将钛白粉在转速为1000-1500r/min时加入，高速分散机开2000-2500r/min，分散20-30分钟，细度＜10μm。
48.s4：将ph调节剂和剩余的去离子水在转速为1000-1500r/min时加入，用高速分散机分散10-20分钟。
49.在一种实施方式中，所述水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
50.s1：将高分子树脂、水性色浆按比例混合后，用高速分机在转速为800-1000r/min分散5-10分钟。
51.s2：将润湿剂、聚丙烯酸酯类化合物、增稠剂、消泡剂a在转速为500-1000r/min时依次加入，用高速分散机分散20-30分钟，分散至细度＜10μm。
52.s3：分散机开为500-1000r/min加入剩余的水，分散10-15分钟。
53.本技术还公开了一种水性油墨应用于热收缩pet涂层的制备方法，包括以下步骤：
54.s1：将组分a和组分b按比例混合后，高速分散机在500-1000r/min下分散5-10分钟。
55.s2：用步骤s1分散好的油墨，选用规格为10μm-30μm的线棒涂布在热收缩pet基材上，红外干燥设备调节温度至30℃-40℃，烘烤10秒-15秒。
56.s3：制备好的涂层温度为20℃-30℃，湿度为40％-65％环境下放置3天后测试性能。
57.有益效果：
58.1.本技术制备的水性油墨可以在常温条件下固化，不需要外部提供较高的反应温度，并且干燥迅速，耐化性好。
59.2.本技术的配制后油墨的适用期为3天，突破了现有技术中油墨适用期短的问题。
60.3.本技术制备的油墨，不含有机溶剂，以水为溶剂，环保、无有害溶剂，几乎无挥发性有机气体排放。
61.4.本技术的油墨有高的交联密度，分子结构成网状结构，不溶不熔，对溶剂油较好的耐受性。
62.5.本技术制备的水性油墨外观接近溶剂墨，遮盖好，白度高。
具体实施方式
63.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.实施例1
65.本实施例1公开了一种水性油墨，包括组分a和组分b。
66.所述组分a，按质量百分比计，包括高分子树脂：50％，水性色浆：15％；润湿剂：0.1％，有机硅：0.1％；消泡剂a：0.1％；增稠剂：0.5％；余量为去离子水。
67.所述组分b为固化剂0.5％。
68.所述水性色浆的制备原料，按质量百分比计，包括以下组分：分散剂：5％；消泡剂b：0.1％；增稠剂：0.2％；蜡助剂：2％；钛白粉：50％；ph调节剂：0.1％；余量为去离子水。
69.所述高分子树脂为改性自干型自交联丙烯酸乳液，牌号1127，购自于帝斯曼。
70.所述固化剂为氮丙啶和水性异氰酸酯，其重量比为1:1。
71.所述氮丙啶，牌号pzp-1000，购自于坚毅化工。
72.所述水性异氰酸酯，牌号305，购自于上海源禾化工。
73.所述分散剂为byk-191。
74.所述消泡剂a和b为tego-842。
75.所述润湿剂为tego wet 270。
76.所述有机硅为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，牌号byk-333，购自于深圳龙帝化工有限公司。
77.所述增稠剂为陶氏acrysolrm-8w。
78.所述蜡助剂为byk-531。
79.所述钛白粉为攀钢r298。
80.所述ph调节剂为氨水(27％)。
81.本实施例1还公开了一种水性色浆的制备方法，包括以下步骤：
82.s1：将部分去离子水、分散剂、增稠剂和消泡剂b按比例混合后，用高速分机在转速为800r/min分散5分钟。
83.s2：将蜡助剂在转速为1000r/min时加入，用高速分散机分散10分钟。
84.s3：将钛白粉在转速为1000r/min时加入，高速分散机开2000r/min，分散20分钟，细度为10μm。
85.s4：将ph调节剂和剩余的去离子水在转速为1000r/min时加入，用高速分散机分散10分钟。
86.本实施例1还公开了一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
87.s1：将高分子树脂、水性色浆按比例混合后，用高速分机在转速为800r/min分散5分钟。
88.s2：将润湿剂、聚丙烯酸酯类化合物、增稠剂、消泡剂a在转速为500r/min时依次加入，用高速分散机分散20分钟，分散至细度为10μm。
89.s3：分散机开为500r/min加入剩余的水，分散10分钟。
90.本实施例1还公开了一种水性油墨应用于热收缩pet涂层的制备方法，包括以下步骤：
91.s1：将组分a和组分b按比例混合后，高速分散机在500r/min下分散5分钟；
92.s2：用步骤s1分散好的油墨，选用规格为10μm的线棒涂布在热收缩pet基材上，红外干燥设备调节温度至30℃，烘烤10秒。
93.s3：制备好的涂层温度为20℃，湿度为40％环境下放置3天后测试性能。
94.实施例2
95.本实施例2公开了一种水性油墨，包括组分a和组分b；所述组分a，按质量百分比计，包括高分子树脂：70％，水性色浆：40％；润湿剂：0.5％，有机硅：0.5％；消泡剂a：0.2％；增稠剂：5％；余量为去离子水；所述组分b为固化剂5％。
96.所述水性色浆的制备原料，按质量百分比计，包括以下组分：分散剂：15％；消泡剂b：0.2％；增稠剂：2％；蜡助剂：5％；钛白粉：80％；ph调节剂：0.5％；余量为去离子水。
97.所述高分子树脂为改性自干型自交联丙烯酸乳液，牌号1127，购自于帝斯曼。
98.所述固化剂为氮丙啶和水性异氰酸酯，其重量比为1:2。
99.所述氮丙啶，牌号pzp-1000，购自于坚毅化工。
100.所述水性异氰酸酯，牌号305，购自于上海源禾化工。
101.所述分散剂为byk-191。
102.所述消泡剂a和b为tego-842。
103.所述润湿剂为tego wet 270。
104.所述有机硅为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，牌号byk-333，购自于深圳龙帝化工有限公司。
105.所述增稠剂为陶氏acrysolrm-8w。
106.所述蜡助剂为byk-531。
107.所述钛白粉为攀钢r298。
108.所述ph调节剂为氨水(27％)。
109.本实施例2还公开了一种水性色浆的制备方法，包括以下步骤：
110.s1：将部分去离子水、分散剂、增稠剂和消泡剂b按比例混合后，用高速分机在转速为800r/min分散5分钟。
111.s2：将蜡助剂在转速为1500r/min时加入，用高速分散机分散20分钟。
112.s3：将钛白粉在转速为1500r/min时加入，高速分散机开2500r/min，分散30分钟，细度为8μm。
113.s4：将ph调节剂和剩余的去离子水在转速为1500r/min时加入，用高速分散机分散20分钟。
114.本实施例2还公开了一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
115.s1：将高分子树脂、水性色浆按比例混合后，用高速分机在转速为1000r/min分散10分钟。
116.s2：将润湿剂、聚丙烯酸酯类化合物、增稠剂、消泡剂a在转速为1000r/min时依次加入，用高速分散机分散30分钟，分散至细度为8μm。
117.s3：分散机开为1000r/min加入剩余的水，分散15分钟。
118.本实施例2还公开了一种水性油墨应用于热收缩pet涂层的制备方法，包括以下步骤：
119.s1：将组分a和组分b按比例混合后，高速分散机在1000r/min下分散10分钟。
120.s2：用步骤s1分散好的油墨，选用规格为30μm的线棒涂布在热收缩pet基材上，红外干燥设备调节温度至40℃，烘烤10秒。
121.s3：制备好的涂层温度为30℃，湿度为40％环境下放置3天后测试性能。
122.实施例3
123.本实施例3公开了一种水性油墨，包括组分a和组分b；所述组分a，按质量百分比计，包括高分子树脂：65％，水性色浆：22％；润湿剂：0.4％，有机硅：0.2％；消泡剂a：0.15％；增稠剂：2.4％；余量为去离子水；所述组分b为固化剂4.5％。
124.所述水性色浆的制备原料，按质量百分比计，包括以下组分：分散剂：8％；消泡剂b：0.18％；增稠剂：1.2％；蜡助剂：3.4％；钛白粉：78％；ph调节剂：0.35％；余量为去离子水。
125.所述高分子树脂为改性自干型自交联丙烯酸乳液，牌号1127，购自于帝斯曼。
126.所述固化剂为氮丙啶和水性异氰酸酯，其重量比为1:1.2。
127.所述氮丙啶，牌号pzp-1000，购自于坚毅化工。
128.所述水性异氰酸酯，牌号305，购自于上海源禾化工。
129.所述分散剂a和b为byk-191。
130.所述消泡剂为tego-842。
131.所述润湿剂为tego wet 270。
132.所述有机硅为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，牌号byk-333，购自于深圳龙帝化工有限公司。
133.所述增稠剂为陶氏acrysolrm-8w。
134.所述蜡助剂为byk-531。
135.所述钛白粉为攀钢r298。
136.所述ph调节剂为氨水(27％)。
137.本实施例3还公开了一种水性色浆的制备方法，包括以下步骤：
138.s1：将部分去离子水、分散剂、增稠剂和消泡剂b按比例混合后，用高速分机在转速为800r/min分散5分钟。
139.s2：将蜡助剂在转速为1200r/min时加入，用高速分散机分散16分钟。
140.s3：将钛白粉在转速为1200r/min时加入，高速分散机开2200r/min，分散22分钟，细度为8μm。
141.s4：将ph调节剂和剩余的去离子水在转速为1200r/min时加入，用高速分散机分散
12分钟。
142.本实施例3还公开了一种水性油墨的制备方法，包括以下步骤：
143.s1：将高分子树脂、水性色浆按比例混合后，用高速分机在转速为920r/min分散7分钟。
144.s2：将润湿剂、聚丙烯酸酯类化合物、增稠剂、消泡剂a在转速为860r/min时依次加入，用高速分散机分散20分钟，分散至细度为8μm。
145.s3：分散机开为500r/min加入剩余的水，分散13分钟。
146.本实施例3还公开了一种水性油墨应用于热收缩pet涂层的制备方法，包括以下步骤：
147.s1：将组分a和组分b按比例混合后，高速分散机在880r/min下分散6分钟；
148.s2：用步骤s1分散好的油墨，选用规格为20μm的线棒涂布在热收缩pet基材上，红外干燥设备调节温度至30℃，烘烤13秒。
149.s3：制备好的涂层温度为25℃，湿度为50％环境下放置3天后测试性能。
150.对比例1
151.所述有机硅为烷基改性有机硅氧烷，添加量为0.7wt％，牌号sh-208，购自于隆胜四海新材料股份有限公司，其余与实施例3相同。
152.对比例2
153.所述高分子树脂为水性聚氨酯乳液，广州冠志7012，其余与实施例3相同。
154.对比例3
155.所述高分子树脂为丙烯酸成膜乳液，巴斯夫的joncryl-624，其余与实施例3相同。
156.对比例4
157.所述高分子树脂为水溶性丙烯酸树脂，韩华s-60l，其余与实施例3相同。
158.性能测试
159.160.161.[0162][0163]
通过性能测试的结果可以看出，在油墨的制备过程中，高分子树脂的选择尤为重要。

技术特征：
1.一种水性油墨，其特征在于，所述油墨包括组分a、组分b；按质量百分比计，所述组分a的原料包括：高分子树脂：50％-70％，水性色浆：15％-40％；润湿剂：0.1％-0.5％，有机硅：0.1％-0.5％；消泡剂a：0.1％-0.2％；增稠剂：0.5％-5％；余量为去离子水；所述组分b的原料包括：固化剂：0.5％-5％。2.根据权利要求1所述水性油墨，其特征在于，所述水性色浆的制备原料，按质量百分比计，包括以下组分：分散剂：5％-15％；消泡剂b：0.1％-0.2％；增稠剂：0.2％-2％；蜡助剂：2％-5％；钛白粉：50-80％；ph调节剂：0.1％-0.5％；余量为去离子水。3.根据权利要求1所述水性油墨，其特征在于，所述高分子树脂选自自交联丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一种或两种。4.根据权利要求2所述水性油墨，其特征在于，所述分散剂选自byk-191、byk-194、tego-750w、tego-755w一种或多种。5.根据权利要求2所述水性油墨，其特征在于，所述消泡剂选自byk-011、byk-028、tego-842、tego-810中的一种或多种。6.根据权利要求1所述水性油墨，其特征在于，所述润湿剂选自斯洛克silok-8100、byk-346、byk-349、tego wet 270、tego twin 4000中的一种或多种。7.根据权利要求2所述水性油墨，其特征在于，所述增稠剂选自byk 420、陶氏acrysolrm-8w、拜耳ps-166中的一种或多种。8.根据权利要求1-7任意一项所述水性油墨，其特征在于，所述水性油墨的制备方法包括以下步骤：s1：将高分子树脂、水性色浆按比例混合后，用高速分机在转速为800-1000r/min分散5-10分钟；s2：将润湿剂、聚丙烯酸酯类化合物、增稠剂、消泡剂在转速为500-1000r/min时依次加入，用高速分散机分散20-30分钟，分散至细度＜10μm；s3：分散机开为500-1000r/min加入剩余的水，分散10-15分钟。9.根据权利要求2所述水性油墨，其特征在于，所述水性色浆的制备方法包括以下步骤：s1：将部分去离子水、分散剂、增稠剂和消泡剂b按比例混合后，用高速分机在转速为800-1000r/min分散5-10分钟；s2：将蜡助剂在转速为1000-1500r/min时加入，用高速分散机分散10-20分钟；s3：将钛白粉在转速为1000-1500r/min时加入，高速分散机开2000-2500r/min，分散20-30分钟，细度＜10μm；s4：将ph调节剂和剩余的去离子水b在转速为1000-1500r/min时加入，用高速分散机分散10-20分钟。10.一种根据权利要求1-9任意一项所述水性油墨应用于热收缩pet套管涂层的制备方法，包括以下步骤：s1：将组分a和组分b按比例混合后，高速分散机在500-1000r/min下分散5-10分钟；s2：用步骤s1分散好的油墨，选用规格为10μm-30μm的线棒涂布在热收缩pet基材上，红外干燥设备调节温度至30℃-40℃，烘烤10秒-15秒。s3：制备好的涂层温度为20℃-30℃，湿度为40％-65％环境下放置3天后测试性能。

技术总结
本申请公开了一种用于热收缩PET套管的水性油墨和涂层及其制备方法。按质量百分比计，所述组分A的原料包括：高分子树脂：50％-70％，水性色浆：15％-40％；润湿剂：0.1％-0.5％，有机硅：0.1％-0.5％；消泡剂：0.1％-0.2％；增稠剂：0.5％-5％；余量为去离子水。按质量百分比计，所述组分B的原料包括：固化剂：0.5％-5％。S1：将组分A和组分B按比例混合后，高速分散机在500-1000r/min下分散5-10分钟。S2：用步骤S1分散好的油墨，选用规格为10μm-30μm的线棒涂布在热收缩PET基材上，红外干燥设备调节温度至30℃-40℃，烘烤10秒-15秒。S3：制备好的涂层温度为20℃-30℃，湿度为40％-65％环境下放置3天后测试性能。制备得到的油墨涂层环境友好，并且可以与溶剂型油墨的外观相似，有很好的遮盖力等特点。的遮盖力等特点。


技术研发人员：熊春荣 李少辉 王少华
受保护的技术使用者：上海博耳精细化学有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/14