钟晓东
江门东洋油墨有限公司
摘要：在我国快速发展的过程中，我国的科技发展十分迅速，研究用于印刷油墨的单组分溶剂型聚氨酯树脂,考查聚合物多元醇和异氰酸酯对树脂微观形态、机械性能以及印刷适应性和附着性等性能的影响。结果表明:聚酯型树脂的附着性较好,4,4-二甲苯甲烷二异氰酸酯(MDI)基树脂的附着性较佳。
关键词：聚氨酯;油墨;印刷适应性;附着性
引言
用在油墨连接料中的树脂的性质决定着油墨的各种适印性能。聚氨酯树脂以其极好的耐磨性、耐擦伤性、耐溶剂性、粘结性能以及良好的低温性能,高光泽、保光性,且应用性能具有较广泛的可调性,可以满足各种不同的要求而在油墨中的应用日趋广泛,成为最重要的树脂材料之一,在网版印刷、塑料包装和复合薄膜的印刷方面都占有举足轻重的地位。聚氨酯（PU）是含有氨基甲酸酯（-NHCOO-）基团的聚合物，通常由异氰酸酯（含有－NCO基团）或其加成物与含活泼氢（主要是羟基中的活泼氢）的聚多元醇反应而成。聚氨酯具有强度高、耐磨性、耐屈挠性、耐低温性和耐油、耐化学品性能优异等特点。自本世纪30年代末问世以来，它的应用领域不断拓宽，产量逐年增加，发展非常迅速。
1性能特点
1）对基材的广泛适用性：聚氨酯树脂分子链段中含有氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、酯键、醚键等极性基团，与多种极性基材ＰＥＴ、ＰＡ等塑料表面的极性基团形成氢键，进而形成具有一定连接强度的接头。该聚氨酯树脂制成油墨后，印刷在极性塑料基材表面具有优异的附着牢度。2）对颜料的良好润湿性：油墨用聚氨酯树脂一般由聚酯或聚醚多元醇、脂环族二异氰酸酯及二元胺／二元醇扩链剂制备。由于在ＰＵ树脂中引入了脲键，即形成聚氨酯／聚脲树脂（ＰＵＵ），使之其对颜料有着良好的的分散润湿性能。3）对溶剂的良好释放性：有机溶剂对树脂的溶解作用是通过溶剂分子的极性吸引溶质分子，也就是通常所说的"同类相溶"；传统的聚氨酯树脂对有机溶剂具有广泛的相溶性，酮类、酯类、苯类等非醇类有机溶剂都是其优良溶剂。但在制作油墨过程中，为调节油墨流动性能和粘度，醇类有机溶剂的加入必不可少，对于传统的聚氨酯树脂来说醇类溶剂的加入大大降低了树脂体系的稳定性，往往出现浑浊、絮状沉淀等不相容现象。但油墨用聚氨酯树脂由于脲基的存在，使得其对醇的相容性成为现实。聚氨酯油墨中通过真假溶剂搭配使用以及各种快、中、慢干溶剂的混合使用使得油墨溶剂体系就有很好的挥发梯度，体系溶剂的释放性良好。解决了单一溶剂出现的表面结膜导致的挥发不彻底，溶剂残留超标的现象。
2油墨用聚氨酯树脂的研究和应用
2.1水性聚氨酯在水性油墨生产中的应用
水性油墨在环保、成本等方面具有较大的优势，但目前无论是进口水墨还是国产水墨，印刷适性和质量仍达不到溶剂型油墨的标准。虽然连结料直接决定油墨的使用性能和印刷效果，如粘度、附着力、光泽度和干燥性。但是，水性油墨是一个极其复杂的混合体系，除了选择合适的连结料之外，还有各种助剂的选择，只有各种原料选择恰当，各组分配合相容，才能制备出高性能的水墨。环保油墨连结料选择环保WPU树脂，着色剂当然要选择环保色料。环保色料是指除应能满足色料的各项应用性能外，还应达到环保要求的色料，如欧盟的重金属限量标准等。WPU作为油墨连结料，除钛白粉和炭黑外，其它颜色基本上采用了有机颜料。选择颜料，色相是首要考虑的因素，其次是易分散性、耐醇耐碱性及和其他组分的相容性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当然，不同类型的印刷油墨对其相应着色剂要求不同，总体来说，水性油墨的颜料要求:①色相方面，所选颜料应具备颜色鲜艳、着色力强的特点;②由于水性油墨的树脂大多为碱溶性的，所以使用能耐碱性的颜料效果最佳;③耐水性好，粘度低不泛稠，存放时不变色不分层;④要注意颜料与体系其他组分的相容性，要有良好的分散性及亲介质性。水性油墨因使用大量的水作溶剂，体系表面张力大，导致水墨无法很好地润湿承印物材料表面及凹版印刷辊筒着墨孔，造成印刷墨膜的不均匀和明显的网状现象，因此水墨中要应用多种助剂来改善体系弊病，例如水性油墨在生产过程中要经过多次高速剪切、研磨、分散加工，势必会产生大量的气泡，这时就要使用消泡剂;水性油墨只有在碱性环境下，增稠剂、分散剂等助剂才会发挥较好的效果。在实际生产中，油墨的pH值控制在8．0～9．0，就要使用pH调节剂;流平剂的作用是使水墨在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜等等。助剂的种类和量的选择主要是油墨配方师根据自己的经验常识来调配，而且要结合水墨的用途，选择合适的助剂类型来调节水墨的应用性能，使其达到最佳匹配。
2.2聚氨酯树脂应用为油墨胶粘剂
聚氨酯胶粘剂具有卓越的低温性能，较高的粘结强度，优良的柔韧性和耐水性耐油性等。在油墨中的应用日益增多。某公司开发出一种光泽度较好，内聚强度大和耐热性能良好的聚氨酯胶粘剂，这种胶粘剂满足复合薄膜、印刷行业的要求。使用了分子中含有羟基的氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物与大分子二元醇、小分子扩链剂、甲苯二异氰酸酯反应,制得一种新型聚氨酯粘合剂,用其制得的油墨对聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等各种基膜均具有良好的附着力。用于印刷油墨的单组分溶剂型聚氨酯粘合剂,其树脂的微观形态、机械性能以及印刷适应性和附着性等性能受聚合物多元醇类型的影响。聚酯型树脂的微相分离程度低于聚醚型,具有较好的机械性能、印刷适应性和附着性。在食品工业中，普通包装用聚氨酯胶粘剂在高温下易水解，粘合强度低，容易引起薄膜脱落，因此需改变软段聚酯和硬段部分的分子结构来开发新型耐蒸煮聚氨酯胶粘剂。改性的方法主要是在合成聚酯时引入三官能度或更多官能度基团使大分子发生交联，从而提高胶的耐热性。同时也有在配方中加入环氧树脂作为改性剂。日本的大日本油墨化学工业公司和日本东洋油墨制造公司已分别开发出一系列的耐蒸煮聚氨酯胶粘剂。
2.3助剂的选择
（１）腊粉再聚氨酯油墨生产中所使用的腊粉往往为低分子量聚乙烯腊，相对分子质量一般为１０００～６０００，对油墨中有机溶剂具有较好的溶解性，且和聚氨酯树脂本身亲和性较好，同时具有良好的化学稳定性。主要起到增加墨膜表面的耐磨擦性，同时能适当缓解油墨本身的耐反粘性；（２）分散剂一类表面活性剂，主要用于润湿颜料表面、缩短油墨制造时间，有利于颜料的分散，有时候还可适当降低颜料的吸油量。在制造高浓度油墨时，可降低油墨的屈服值，防止油墨中颜料颗粒发生凝集和沉淀具有一定效用；（３）附着力促进剂油墨用聚氨酯树脂含有大量极性基团，ＢＯＰＰ、ＰＥ等非极性基材表面即使通过表面电晕处理，表面张力一般在３８～４２达因，要提高聚氨酯油墨在该类基材表面的附着牢度，往往需要适当添加钛酸酯类偶联剂或氯化聚丙烯类附着力促进剂。
结语
聚氨酯油墨用树脂在凹版印刷油墨中现今已经被众油墨厂应用，并逐渐发展为一种不含甲苯有毒溶剂的环保型油墨产品。其优异的适用性能及环保性是氯化聚丙烯、丙烯酸类树脂连接料不能取代的。特别是其耐温性优异更加奠定了其在蒸煮类油墨领域的坚实的地位。相信在新的食品安全法的执行过程当中以及人们的环保理念的不断深入，油墨用聚氨酯树脂以其独有的特点必将有非常良好的发展前景。
参考文献
[1]史云涛，潘肇琦，杲云.油墨用聚氨酯树脂的研究.功能高分子学报,2003,(3)：377-382.
[2]詹中贤，朱长春.聚氨酯油墨连接料的发展现状.聚氨酯工业，2005，18（3）：78-80.
[3]詹中贤，朱长春.油墨行业用聚氨酯胶粘剂的研究.粘接，2004，25（3）：25-27.
论文作者:钟晓东
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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