本發(fā)明屬于印刷油墨涂料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于鋁板涂布的水性油墨及其制備方法，具體涉及一種以氟碳樹(shù)脂為主要成分且涂布于天花板吊頂鋁板表面的水性油墨及其制備方法。
背景技術(shù)：
在建筑物的裝飾裝修上，尤其是用鋁板作為天花板吊頂用材時(shí)，鋁基板上的涂料及制備方法存在一些不足。有些涂料(例如有機(jī)溶劑型油墨)制備使用時(shí)會(huì)排放碳?xì)浠衔锖蜌埩羧軇?，污染空氣和包裝物品、有損健康，環(huán)保性不足；有些涂料(例如單一色彩的涂漆)制備采用的色彩單一呆板，沒(méi)有花紋圖案，滿(mǎn)足不了人們對(duì)時(shí)尚的追求，美觀性不足；有些涂料(例如轉(zhuǎn)印油墨)圖案層易脫落、脆化、耐候性差、紋理模糊、圖形虛假，不能在室外使用，穩(wěn)定性不足。有些涂料(例如PVC膜)不能有效地阻隔鋁板與空氣的接觸，或者容易使鋁板發(fā)生氧化反應(yīng)，抗氧化性不足等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的就是針對(duì)現(xiàn)有涂料的不足，提供一種適用于鋁板涂布的水性油墨。
本發(fā)明的水性油墨為共混物，其中重量份數(shù)為100份水性油墨包括氟碳樹(shù)脂45～50份、分散劑2～3份、水溶性丙烯酸樹(shù)脂4～5份、滑石粉3～4份、顏料22～23份、亮光劑0.1～0.2份、促進(jìn)劑2～3份、流平劑1.3～1.5份、消泡劑1.3～1.5份、混合催化劑0.3～0.5份、錫類(lèi)催化劑0.1～0.2份，其余為純水。
水性油墨的溶解載體為水，具有顯著的環(huán)保安全特點(diǎn)：安全、無(wú)毒、無(wú)害、不燃不爆、幾乎無(wú)揮發(fā)性有機(jī)氣體產(chǎn)生等。
所述的氟碳樹(shù)脂，化學(xué)名稱(chēng)為氟烯烴-乙烯基醚共聚物(FEVE)。具體是由氟乙烯單體和乙烯基乙醚(或酯)單體交替聯(lián)接構(gòu)成，氟乙烯單體把乙烯基醚單體從兩側(cè)包圍起來(lái)，形成屏敝式的交替共聚物，然后用含羥基、羧基的乙烯基醚單體與氟烯烴共聚，生成的氟樹(shù)脂含羥基和少量羧基。其中氟摩爾含量為26％～46％，羥基摩爾含量為1％～2％，羧基摩爾含量為4％～6％。
所述分散劑為乙烯基雙硬脂酰胺，也稱(chēng)乙撐基雙硬脂酰胺(EBS)，是一種高熔點(diǎn)潤(rùn)滑劑；
所述滑石粉為硅酸鎂鹽類(lèi)礦物滑石族滑石，主要成分為含水硅酸鎂，經(jīng)粉碎后，用鹽酸處理，水洗，干燥而成。滑石主要成分是滑石含水的硅酸鎂，分子式為Mg3[Si4O10](OH)2；
所述顏料主要成分為鈦白粉、透明黃顏料、桃紅顏料、炭黑顏料、酞菁藍(lán)顏料中的一種；
所述亮光劑為硅油，即環(huán)狀聚二甲基硅氧烷。
所述促進(jìn)劑為三乙烯二胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫的一種；
所述流平劑為聚醚聚酯改性有機(jī)硅氧烷、烷基改性有機(jī)硅氧烷的一種；
所述消泡劑為乳化硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚的一種；
所述混合催化劑為二氧化硅。
所述錫類(lèi)催化劑為氧化單丁基錫、單丁基三異辛酸錫中的一種。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有涂料技術(shù)的不足，提供上述適用于鋁板涂布的水性油墨的制備方法。
該方法具體是將氟碳樹(shù)脂、分散劑、水溶性丙烯酸樹(shù)脂、滑石粉、顏料、亮光劑、促進(jìn)劑、流平劑、消泡劑、混合催化劑、純水按上述共混比例加入到調(diào)墨桶內(nèi)，然后置于攪拌機(jī)上進(jìn)行攪拌處理，待固體顆粒與液體連結(jié)料充分混合，形成糊狀墨料；把糊狀墨料置于三輥壓墨機(jī)里，反復(fù)進(jìn)行2～4次軋墨，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)輥筒之間的壓力來(lái)調(diào)節(jié)油墨的細(xì)度；再依次加入到反應(yīng)器中,邊攪拌邊緩慢升溫,待溫度以1～1.2℃/min升至70℃～90℃后,加入相應(yīng)份數(shù)的錫類(lèi)催化劑,繼續(xù)反應(yīng)2～4小時(shí)后,緩慢冷卻至室溫,存放于干燥的密封容器中待測(cè)待用。
上述氟碳樹(shù)脂(FEVE)的制備方法如下：
采用氟氯乙烯、乙烯基醚、水作為反應(yīng)原料在70℃～80℃的條件下制備得到FEVE樹(shù)脂。
作為優(yōu)選，根據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式，選擇反應(yīng)原料比例，使得FEVE樹(shù)脂中氟摩爾含量為26％～46％，大量C-F的鍵賦予樹(shù)脂優(yōu)異的耐候性、耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性；羥基摩爾含量為1％～2％，羥基的存在能夠使樹(shù)脂與不同的異氰酸酯或氨基樹(shù)脂在常溫至高溫較廣的范圍內(nèi)進(jìn)行交聯(lián)固化；羧基摩爾含量為4％～6％，可以滿(mǎn)足對(duì)樹(shù)脂的溶解、固化、光澤等性能的要求。
氟碳樹(shù)脂單體分子為具有核-殼結(jié)構(gòu)的高分子網(wǎng)狀聚合物。制備反應(yīng)中，氟乙烯單體和乙烯基乙醚(或酯)單體交替聯(lián)接，氟乙烯單體把乙烯基醚單體從兩側(cè)包圍起來(lái)，形成屏敝式的交替共聚物，形成核-殼結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)方程式中的單體結(jié)構(gòu)繼續(xù)反應(yīng)，羥基和羧基進(jìn)行縮水聚酯鏈接，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。氟碳樹(shù)脂單體結(jié)構(gòu)中，羥基和羧基的聚酯形成高分子的不同結(jié)構(gòu)與形貌。
本發(fā)明制備的氟碳樹(shù)脂以牢固的C-F鍵為骨架，同其他樹(shù)脂相比，其耐熱性、耐化學(xué)品性、耐寒性、低溫柔韌性、耐候性和電性能等均較好，且由于其結(jié)晶性好，故具有不黏附性、不濕潤(rùn)性。由于氟碳樹(shù)脂均系高熔點(diǎn)(180～380℃)，不溶于溶劑的固態(tài)樹(shù)脂，故制成水或溶劑的分散型涂料，用噴涂、靜電噴涂、幕式淋涂、輥涂等方式涂裝，或作成粉末涂料，用靜電噴涂或流化床浸涂法涂裝。
油墨制備完畢后，取樣，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。通過(guò)刮板細(xì)度計(jì)對(duì)油墨的細(xì)度和初干性進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)4#杯對(duì)油墨的粘度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)并列刮樣方法對(duì)油墨的顏色進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)光電光澤計(jì)對(duì)油墨的光澤度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)PH計(jì)對(duì)油墨的PH值進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的凹版水性油墨達(dá)到的指標(biāo)如下：油墨顆粒度在5～15微米(比國(guó)標(biāo)油墨顆粒度細(xì))；粘度按GB/T13217.4檢測(cè)，粘度在20"左右(涂4#杯)，PH值為8～9；光澤度參照GB/T13217.6-91檢測(cè)，光澤度達(dá)到35～45；干燥速度檢測(cè)(初干性)參照GB/T1321.5-91，初干性≥15mm/30s。完全符合油墨要求。達(dá)到要求后均勻涂覆在鋁板表面,涂層干膜厚度為20～25微米,固化溫度為120℃～175℃,固化時(shí)間為1～5min。
本發(fā)明配制的水性油墨印刷適性好，耐濕摩擦性、高光澤性、附著力好，可用于不同硬度的鋁板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的分析。
實(shí)施例1-1.制備FEVE(1)。
采用三氟氯乙烯(CTFE)、乙烯基醚、水作為反應(yīng)原料，在70℃條件下制備得到FEVE樹(shù)脂。聚合部分的聚合反應(yīng)如公式(1)所示。
化學(xué)方程式(1)充分反應(yīng)，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得三氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝4:5:3。此時(shí)FEVE樹(shù)脂中聚合單體的摩爾質(zhì)量為217.5，其中氟元素摩爾質(zhì)量為57，計(jì)算氟含量為26.21％；羥基元素摩爾質(zhì)量為17，計(jì)算羥基含量為1.95％；羧基元素摩爾質(zhì)量為45，計(jì)算羧基含量為5.17％。
實(shí)施例1-2.制備FEVE(2)。
采用四氟乙烯(TFE)、乙烯基醚、水作為反應(yīng)原料，在75℃條件下制備得到FEVE樹(shù)脂。聚合部分的聚合反應(yīng)如公式(2)所示。
作為優(yōu)選，化學(xué)方程式(2)充分反應(yīng)，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得四氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝4:5:3。此時(shí)FEVE樹(shù)脂中聚合單體的摩爾質(zhì)量為201，其中氟元素摩爾質(zhì)量為76，計(jì)算氟含量為37.81％；羥基元素摩爾質(zhì)量為17，計(jì)算羥基含量為2.11％；羧基元素摩爾質(zhì)量為45，計(jì)算羧基含量為5.60％。
實(shí)施例1-3.制備FEVE(3)。
采用四氟乙烯(TFE)、乙烯基醚、水作為反應(yīng)原料，在80℃條件下制備得到FEVE樹(shù)脂。聚合部分的聚合反應(yīng)如公式(3)所示。
化學(xué)方程式(3)充分反應(yīng)，控制j＝n1＝N1＝N2＝2且n2＝3，可得四氟氯乙烯:乙烯基醚:水＝6:5:3。此時(shí)FEVE樹(shù)脂中聚合單體的摩爾質(zhì)量為251，其中氟元素摩爾質(zhì)量為114，計(jì)算氟含量為45.42％；羥基元素摩爾質(zhì)量為17，計(jì)算羥基含量為1.69％；羧基元素摩爾質(zhì)量為45，計(jì)算羧基含量為4.48％。
然后利用上述的水性油墨主劑氟碳樹(shù)脂(FEVE)制備得到適用于鋁板涂布水性油墨。
實(shí)施例2-1
取實(shí)施例1-1制備得到的氟碳樹(shù)脂50g、分散劑乙烯基雙硬脂酰胺2g、水溶性丙烯酸樹(shù)脂4g、硅酸鎂滑石粉3g、鈦白粉顏料22g、亮光劑硅油0.1g、促進(jìn)劑辛酸亞錫2g、流平劑聚醚聚酯改性有機(jī)硅氧烷1.3g、消泡劑乳化硅油1.3g、二氧化硅混合催化劑0.3g、純水13.9g。將上述劑料置于調(diào)墨桶內(nèi)，在攪拌機(jī)上進(jìn)行攪拌處理，固體顆粒與液體連結(jié)料充分混合，形成糊狀墨料；把糊狀墨料置于三輥壓墨機(jī)里，反復(fù)進(jìn)行2次軋墨，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)輥筒之間的壓力來(lái)調(diào)節(jié)油墨的細(xì)度。再依次加入到反應(yīng)器中,邊攪拌邊緩慢升溫,待溫度以1℃/min升至75℃,加入錫類(lèi)催化劑氧化單丁基錫0.1g,繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后,緩慢冷卻至室溫,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制備完畢后，取樣，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。通過(guò)刮板細(xì)度計(jì)對(duì)油墨的細(xì)度和初干性進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)4#杯對(duì)油墨的粘度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)并列刮樣方法對(duì)油墨的顏色進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)光電光澤計(jì)對(duì)油墨的光澤度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)PH計(jì)對(duì)油墨的PH值進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的凹版水性油墨達(dá)到的指標(biāo)如下：油墨顆粒度為5微米(比國(guó)標(biāo)油墨顆粒度細(xì))；粘度按GB/T13217.4檢測(cè)，粘度為20"(涂4#杯)，PH值為8；光澤度參照GB/T13217.6-91檢測(cè)，光澤度達(dá)到35；干燥速度檢測(cè)(初干性)參照GB/T1321.5-91，初干性為15mm/30s。完全符合油墨要求。達(dá)到要求后,均勻涂覆在鋁板表面,涂層干膜厚度為20微米,固化溫度為120℃,固化時(shí)間為2min。
實(shí)施例2-2.
取實(shí)施例1-2制備得到的氟碳樹(shù)脂45g、分散劑乙烯基雙硬脂酰胺2.5g、水溶性丙烯酸樹(shù)脂4.5g、硅酸鎂滑石粉3.5g、炭黑顏料23g、亮光劑硅油0.2g、促進(jìn)劑三乙烯二胺2.5g、流平劑烷基改性有機(jī)硅氧烷1.5g、消泡劑聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1.5g、二氧化硅混合催化劑0.5g、純水15.2g。將上述劑料置于調(diào)墨桶內(nèi)，在攪拌機(jī)上進(jìn)行攪拌處理，固體顆粒與液體連結(jié)料充分混合，形成糊狀墨料；把糊狀墨料置于三輥壓墨機(jī)里，反復(fù)進(jìn)行3次軋墨，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)輥筒之間的壓力來(lái)調(diào)節(jié)油墨的細(xì)度。再依次加入到反應(yīng)器中,邊攪拌邊緩慢升溫,待溫度升至80℃,加入錫類(lèi)催化劑單丁基三異辛酸錫0.1g,繼續(xù)反應(yīng)2.5小時(shí)后,緩慢冷卻至室溫,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制備完畢后，取樣，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。通過(guò)刮板細(xì)度計(jì)對(duì)油墨的細(xì)度和初干性進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)4#杯對(duì)油墨的粘度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)并列刮樣方法對(duì)油墨的顏色進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)光電光澤計(jì)對(duì)油墨的光澤度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)PH計(jì)對(duì)油墨的PH值進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的凹版水性油墨達(dá)到的指標(biāo)如下：油墨顆粒度為10微米(比國(guó)標(biāo)油墨顆粒度細(xì))；粘度按GB/T13217.4檢測(cè)，粘度為20"(涂4#杯)，PH值為8.5；光澤度參照GB/T13217.6-91檢測(cè)，光澤度達(dá)到40；干燥速度檢測(cè)(初干性)參照GB/T1321.5-91，初干性為16mm/30s。完全符合油墨要求。達(dá)到要求后均勻涂覆在鋁板表面,涂層干膜厚度為22微米,固化溫度為150℃,固化時(shí)間為3min。
實(shí)施例2-3.
取實(shí)施例1-3制備得到的氟碳樹(shù)脂45g、分散劑乙烯基雙硬脂酰胺3g、水溶性丙烯酸樹(shù)脂5g、硅酸鎂滑石粉4g、桃紅顏料23g、亮光劑硅油0.2g、促進(jìn)劑DC-829二月桂酸二丁基錫3g、流平劑烷基改性有機(jī)硅氧烷1.5g、消泡劑聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚1.5g、二氧化硅混合催化劑0.5g、純水13.1g。將上述劑料置于調(diào)墨桶內(nèi)，在攪拌機(jī)上進(jìn)行攪拌處理，固體顆粒與液體連結(jié)料充分混合，形成糊狀墨料；把糊狀墨料置于三輥壓墨機(jī)里，反復(fù)進(jìn)行4次軋墨，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)輥筒之間的壓力來(lái)調(diào)節(jié)油墨的細(xì)度。再依次加入到反應(yīng)器中,邊攪拌邊緩慢升溫,待溫度以1.2℃/min升至85℃,加入錫類(lèi)催化劑單丁基三異辛酸錫0.2g,繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)后,緩慢冷卻至室溫,存放于干燥的密封容器中待用。
油墨制備完畢后，取樣，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。通過(guò)刮板細(xì)度計(jì)對(duì)油墨的細(xì)度和初干性進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)4#杯對(duì)油墨的粘度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)并列刮樣方法對(duì)油墨的顏色進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)光電光澤計(jì)對(duì)油墨的光澤度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)PH計(jì)對(duì)油墨的PH值進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的凹版水性油墨達(dá)到的指標(biāo)如下：油墨顆粒度為15微米(比國(guó)標(biāo)油墨顆粒度細(xì))；粘度按GB/T13217.4檢測(cè)，粘度為20"(涂4#杯)，PH值為9；光澤度參照GB/T13217.6-91檢測(cè)，光澤度達(dá)到45；干燥速度檢測(cè)(初干性)參照GB/T1321.5-91，初干性為16mm/30s。完全符合油墨要求。達(dá)到要求后均勻涂覆在鋁板表面,涂層干膜厚度為25微米,固化溫度為175℃,固化時(shí)間為5min。
上述實(shí)施例并非是對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，只要符合本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。