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改性蠟粉的水性分散體在水性油墨中的應(yīng)用
日期：2024-12-28 06:43
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摘要：
改性蠟粉的水性分散體在水性油墨中的應(yīng)用
近年來，隨著人民生活水平的日益提高，人們開始關(guān)注環(huán)保，各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)保的要求越來越高，油墨行業(yè)也不例外。水性油墨由于有著低VOC排放也越來越受到人們的注意。所以現(xiàn)在油墨行業(yè)中水性油墨的產(chǎn)量也在高速增長(zhǎng)。但也正因載體是水，所以，以前在溶劑型體系中常用的一些助劑必須做相應(yīng)的調(diào)整才能夠在水性體系中應(yīng)用。
蠟粉作為大部分油墨品種中必不可少的助劑，已經(jīng)有了非常成功的使用經(jīng)驗(yàn)，但目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)蠟粉品種都屬于聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、費(fèi)拖蠟、油酸酰胺（芥酸酰胺）蠟，在有機(jī)溶劑體系中表現(xiàn)良好，但由于這幾種蠟粉分子結(jié)構(gòu)中缺少親水性基團(tuán)，所以，如果直接應(yīng)用于水性體系，必然會(huì)有相容性不好的問題。據(jù)我們所了解，在國(guó)內(nèi)還有相當(dāng)?shù)乃a(chǎn)廠家遇到過蠟粉上浮，*終導(dǎo)致失去蠟粉本應(yīng)具有的各種功能的現(xiàn)象。
要想解決這一問題，就必須解決蠟粉本身的親水性。
利用氧化聚乙烯蠟進(jìn)行轉(zhuǎn)相乳化法生產(chǎn)蠟乳液是一條途徑，但是會(huì)有如下問題：
一、在油墨中使用蠟類助劑主要是利用蠟的特性提高油墨墨層的耐磨擦、抗刮傷、防粘連性能，這就要求在干燥的墨層表面能夠充分的突出蠟的性能。然而，大家都知道，在蠟乳液的生產(chǎn)過程中要加入大量的乳化劑，一般來講，乳化劑的加入量（相對(duì)于氧化聚乙烯蠟）為25-40%，這樣才能夠保證蠟乳液有一定的穩(wěn)定性，否則，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)有蠟從乳液中析出的問題。因此，蠟乳液失去水分干燥后所形成的連續(xù)相蠟?zāi)ぶ?，蠟被大量的乳化劑所包裹，其性能根本就發(fā)揮不出來，或者說大打折扣。因此，在大部分的水墨配方中，固含量40%以上的蠟乳液，其加入量至少要達(dá)到5%才能夠起到效果，成本很高。
二、蠟乳液的固含量一般為15-55%，國(guó)外廠家的高固含乳液已經(jīng)比較成熟，一般為42-55%，而國(guó)內(nèi)這方面的技術(shù)還不是很成熟，不夠穩(wěn)定，有的廠家雖然能夠進(jìn)行生產(chǎn)，但在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)有沉淀出現(xiàn)，*終導(dǎo)致蠟的析出。
三、在我國(guó)的北方地區(qū)，冬季會(huì)遇到結(jié)凍的問題。雖然廠家都有暖庫，但如果稍有不慎（如倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)龋┦瓜炄橐航Y(jié)凍，后果不堪設(shè)想，解凍后，蠟會(huì)馬上從水中析出，而這種析出是不可逆的，會(huì)給廠家?guī)韲?yán)重的損失。
**種方法就是將聚乙烯蠟微粉在助劑的配合下制作成水性分散體，目前市場(chǎng)上也有類似商品，也有的水墨生產(chǎn)廠家自己利用丙烯酸樹脂配制分散體，該分散體本身的穩(wěn)定性在一定時(shí)期內(nèi)還可以接受，但由于蠟粉本身缺乏親水性，而且單純利用高速攪拌對(duì)蠟粉進(jìn)行分散，幾乎不可能使蠟粉達(dá)到良好的單顆粒分散狀態(tài)，其性能就會(huì)收到影響，加入到水墨中后也同樣會(huì)出現(xiàn)蠟粉上浮的現(xiàn)象。
針對(duì)這些問題，我們做了大量的實(shí)驗(yàn)與長(zhǎng)期的測(cè)試工作，開發(fā)出了改性蠟粉的水性分散體515A，在水性油墨中使用蠟的問題上取得了可喜成果。我們首先將聚乙烯蠟進(jìn)行改性處理（并不是傳統(tǒng)意義上的將聚乙烯蠟進(jìn)行氧化反應(yīng)），使得聚乙烯分子鏈段上帶有親水性基團(tuán)，然后將改性聚乙烯蠟加工成平均粒徑為7μm的微粉化蠟，*后，配合使用4種總含量為1.5%以內(nèi)的助劑，制造成固含量為43%的蠟粉的水性分散體，經(jīng)試驗(yàn)證明，在加入量為1.5-2.5%時(shí)，就能夠達(dá)到良好的效果。其技術(shù)參數(shù)如下：
固含量 43±1%
pH值 7-8
粘度 2000-3500mPa.s
平均粒徑 7μm
*大粒徑 20μm
軟化點(diǎn) 120℃
凍融穩(wěn)定性 3周期
（-18±2℃18h，常溫6h為一周期）
儲(chǔ)存穩(wěn)定性 6個(gè)月
離子性 非離子
由于該水性分散體中所含的助劑量很小，因此，蠟粉的性能體現(xiàn)得很直接，在耐磨擦、防粘連等性能上均優(yōu)于蠟乳液。下圖所示即為空白樣、加入5%蠟乳液、加入2.5%515A的耐磨擦印刷樣片。
近年來，隨著人民生活水平的日益提高，人們開始關(guān)注環(huán)保，各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)保的要求越來越高，油墨行業(yè)也不例外。水性油墨由于有著低VOC排放也越來越受到人們的注意。所以現(xiàn)在油墨行業(yè)中水性油墨的產(chǎn)量也在高速增長(zhǎng)。但也正因載體是水，所以，以前在溶劑型體系中常用的一些助劑必須做相應(yīng)的調(diào)整才能夠在水性體系中應(yīng)用。
蠟粉作為大部分油墨品種中必不可少的助劑，已經(jīng)有了非常成功的使用經(jīng)驗(yàn)，但目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)蠟粉品種都屬于聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、費(fèi)拖蠟、油酸酰胺（芥酸酰胺）蠟，在有機(jī)溶劑體系中表現(xiàn)良好，但由于這幾種蠟粉分子結(jié)構(gòu)中缺少親水性基團(tuán)，所以，如果直接應(yīng)用于水性體系，必然會(huì)有相容性不好的問題。據(jù)我們所了解，在國(guó)內(nèi)還有相當(dāng)?shù)乃a(chǎn)廠家遇到過蠟粉上浮，*終導(dǎo)致失去蠟粉本應(yīng)具有的各種功能的現(xiàn)象。
要想解決這一問題，就必須解決蠟粉本身的親水性。
利用氧化聚乙烯蠟進(jìn)行轉(zhuǎn)相乳化法生產(chǎn)蠟乳液是一條途徑，但是會(huì)有如下問題：
一、在油墨中使用蠟類助劑主要是利用蠟的特性提高油墨墨層的耐磨擦、抗刮傷、防粘連性能，這就要求在干燥的墨層表面能夠充分的突出蠟的性能。然而，大家都知道，在蠟乳液的生產(chǎn)過程中要加入大量的乳化劑，一般來講，乳化劑的加入量（相對(duì)于氧化聚乙烯蠟）為25-40%，這樣才能夠保證蠟乳液有一定的穩(wěn)定性，否則，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)有蠟從乳液中析出的問題。因此，蠟乳液失去水分干燥后所形成的連續(xù)相蠟?zāi)ぶ?，蠟被大量的乳化劑所包裹，其性能根本就發(fā)揮不出來，或者說大打折扣。因此，在大部分的水墨配方中，固含量40%以上的蠟乳液，其加入量至少要達(dá)到5%才能夠起到效果，成本很高。
二、蠟乳液的固含量一般為15-55%，國(guó)外廠家的高固含乳液已經(jīng)比較成熟，一般為42-55%，而國(guó)內(nèi)這方面的技術(shù)還不是很成熟，不夠穩(wěn)定，有的廠家雖然能夠進(jìn)行生產(chǎn)，但在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)有沉淀出現(xiàn)，*終導(dǎo)致蠟的析出。
三、在我國(guó)的北方地區(qū)，冬季會(huì)遇到結(jié)凍的問題。雖然廠家都有暖庫，但如果稍有不慎（如倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)龋┦瓜炄橐航Y(jié)凍，后果不堪設(shè)想，解凍后，蠟會(huì)馬上從水中析出，而這種析出是不可逆的，會(huì)給廠家?guī)韲?yán)重的損失。
**種方法就是將聚乙烯蠟微粉在助劑的配合下制作成水性分散體，目前市場(chǎng)上也有類似商品，也有的水墨生產(chǎn)廠家自己利用丙烯酸樹脂配制分散體，該分散體本身的穩(wěn)定性在一定時(shí)期內(nèi)還可以接受，但由于蠟粉本身缺乏親水性，而且單純利用高速攪拌對(duì)蠟粉進(jìn)行分散，幾乎不可能使蠟粉達(dá)到良好的單顆粒分散狀態(tài)，其性能就會(huì)收到影響，加入到水墨中后也同樣會(huì)出現(xiàn)蠟粉上浮的現(xiàn)象。
針對(duì)這些問題，我們做了大量的實(shí)驗(yàn)與長(zhǎng)期的測(cè)試工作，開發(fā)出了改性蠟粉的水性分散體515A，在水性油墨中使用蠟的問題上取得了可喜成果。我們首先將聚乙烯蠟進(jìn)行改性處理（并不是傳統(tǒng)意義上的將聚乙烯蠟進(jìn)行氧化反應(yīng)），使得聚乙烯分子鏈段上帶有親水性基團(tuán)，然后將改性聚乙烯蠟加工成平均粒徑為7μm的微粉化蠟，*后，配合使用4種總含量為1.5%以內(nèi)的助劑，制造成固含量為43%的蠟粉的水性分散體，經(jīng)試驗(yàn)證明，在加入量為1.5-2.5%時(shí)，就能夠達(dá)到良好的效果。其技術(shù)參數(shù)如下：
固含量 43±1%
pH值 7-8
粘度 2000-3500mPa.s
平均粒徑 7μm
*大粒徑 20μm
軟化點(diǎn) 120℃
凍融穩(wěn)定性 3周期
（-18±2℃18h，常溫6h為一周期）
儲(chǔ)存穩(wěn)定性 6個(gè)月
離子性 非離子
由于該水性分散體中所含的助劑量很小，因此，蠟粉的性能體現(xiàn)得很直接，在耐磨擦、防粘連等性能上均優(yōu)于蠟乳液。下圖所示即為空白樣、加入5%蠟乳液、加入2.5%515A的耐磨擦印刷樣片。
（未加蠟類助劑）
（加入5%蠟乳液）
（加入2.5%515A）
另外，值得一提的是，該分散體的凍融穩(wěn)定性非常好，雖然技術(shù)參數(shù)中為3周期，實(shí)際上可以達(dá)到至少10周期。這一特點(diǎn)將非常有利于我國(guó)北方地區(qū)的水墨廠家。