本發(fā)明涉及一種基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料，具體地說，是涉及一種將溶解于離子液體的細(xì)菌纖維素與增塑劑和抗氧化劑混合，然后固化成膜，從而獲得穩(wěn)定涂層的油墨連接料及其制備方法。
背景技術(shù)：
連接料作為印刷油墨的流動(dòng)部分，其品質(zhì)的好壞會(huì)直接影響到油墨的性能。目前，連接料主要包括兩大類：溶劑型連接料和水性連接料，其中環(huán)保、無毒的水性連接料已經(jīng)成為印刷行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[蔡棟宇，項(xiàng)尚林，陳賢益，等. 以聚氨酯聚丙烯酸酯乳液為連接料的塑料凹版水性油墨的研制，包裝工程，2005，3；季文嬌，賈連昆，闞成友. 水性聚合物及其在水性油墨中的應(yīng)用，粘接，2012，10]。
水性連接料主要包括水性丙烯酸及其酯類樹脂和水性聚氨酯等[熊華玉，包婷，文為，等. 水基油墨聚合物連接料的研究進(jìn)展，膠體與聚合物，2016，2；婁麗麗，蔣平平，夏嘉良，等. 水性油墨研究現(xiàn)狀，化工新型材料，2013，1]。第一，丙烯酸及其酯類樹脂主要以水溶型和乳液型兩種形式在油墨中應(yīng)用，其中水溶型丙烯酸及其酯類樹脂有較好的光澤度，但是成膜后耐水性差；而丙烯酸乳液的耐候性和耐熱性等均較好，卻有著成膜溫度高、耐溶劑性差等局限[鐘澤輝，卞喻，徐軍，等. 以改性丙烯酸酯乳液為連接料的水性油墨制備，包裝工程，2013，21；霍彥東，段玉豐，張松，等. 水性油墨用丙烯酸酯樹脂的改性研究進(jìn)展，信息記錄材料，2014，3；李玉南，崔嘉敏，何立凡，等. 水性油墨用聚丙烯酸酯乳液的合成及其在BOPP薄膜上的應(yīng)用，化工新型材料，2014，8；王楊勇，王峰，胡劍青，等. 水性油墨用丙烯酸酯樹脂的研究進(jìn)展，中國膠粘劑，2011，9；楊俊波，楊志德. 一種無機(jī)材料與水性丙烯酸樹脂復(fù)合的水性油墨連接料的制備方法，CN104610809A]。第二，以水性聚氨酯作為連接料時(shí)，其表現(xiàn)出優(yōu)異的光澤度、耐磨性和耐化學(xué)性，但是其對(duì)非極性表面的附著性能等較差[雷亮，夏正斌，楊濤，等. 水性聚氨酯油墨連接料的關(guān)鍵性能分析，中國膠粘劑，2015，7；朱可可，張旭東，王月. 水性油墨用環(huán)氧改性聚氨酯乳液的合成研究，功能材料，2016，9；王正祥，冉嵐，陳洪. 聚酯型水性聚氨酯油墨連接料的研究，中國膠粘劑，2011，2]。
另外，目前用于印刷油墨連接料的化合物普遍是化學(xué)合成產(chǎn)物，在制備和使用的過程中會(huì)消耗大量的化學(xué)試劑并產(chǎn)生揮發(fā)性的污染物，不利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)印刷油墨連接料環(huán)保性能不足的問題，提供了一種環(huán)保、無毒、可生物降解的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料及其制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料，其是以溶解于離子液體的細(xì)菌纖維素為基材，然后添加增塑劑和抗氧化劑改善其成膜性能，進(jìn)而獲得具有穩(wěn)定涂層的印刷油墨用連接料，所述基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料固化后能夠形成硬度為3H、24小時(shí)吸水率低于6.0%的涂層。
所述的基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料的制備方法，采取如下步驟：
(1)利用超聲波處理將細(xì)菌纖維素均勻分散在乙醇水溶液中，然后通過高壓均質(zhì)對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行切斷，制得細(xì)菌纖維素-乙醇溶液；
(2) 向細(xì)菌纖維素-乙醇溶液中滴加丙烯酸對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性，改性后的細(xì)菌纖維素經(jīng)真空抽濾后洗滌、烘干；
(3) 將烘干后的改性細(xì)菌纖維素與離子液體按照質(zhì)量比1:100進(jìn)行混合后置于三口燒瓶中，在微波加熱的同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌，使細(xì)菌纖維素完全溶解制得細(xì)菌纖維素-離子液體混合物；
(4) 向細(xì)菌纖維素-離子液體混合物中加入增塑劑和抗氧化劑，同時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌，得到基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料。
所述步驟(1)中，細(xì)菌纖維素的聚合度為2200~2500，乙醇水溶液的體積分?jǐn)?shù)75%，超聲波功率為600w，處理時(shí)間為300s。
所述步驟(1)中，每1.0g細(xì)菌纖維素需要分散于100mL的乙醇水溶液中，高壓均質(zhì)壓強(qiáng)為100MPa，循環(huán)次數(shù)為3~5次，每次處理量為100~120mL。
所述步驟(2)中，向細(xì)菌纖維素-乙醇溶液中滴加丙烯酸對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性的操作如下：每改性1.0g細(xì)菌纖維素需要滴加8~12mL丙烯酸，在60℃、機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min的條件下反應(yīng)2h；表面改性的反應(yīng)方程式如下：
。
所述步驟(2)中改性后的細(xì)菌纖維素經(jīng)真空抽濾后用無水乙醇洗滌3次并在45℃下烘干至含水率小于1.0%。
所述步驟(3)中，利用微波加熱至110℃，反應(yīng)時(shí)間為40min；機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，細(xì)菌纖維素溶解于離子液體的反應(yīng)方程式如下：
其中：[X]+是[C2mim]+、[C4mim]+或[C6mim]+。
所述步驟(4)中，增塑劑是鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二異丁酯，抗氧化劑是丁基羥基茴香醚或二丁基羥基甲苯；機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min，攪拌時(shí)間為10min。
所述步驟(4)中，細(xì)菌纖維素、增塑劑和抗氧化劑的重量配比為：
細(xì)菌纖維素 70wt%~85wt%
增塑劑 10wt%~20wt%
抗氧化劑 5.0wt%~10wt%。
本發(fā)明的有益效果在于：(1) 本發(fā)明提供了一種基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備方法；(2) 本發(fā)明的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料以溶解于離子液體的細(xì)菌纖維素為主體，取代傳統(tǒng)聚合物基材，有效避免了聚合物制備和使用過程中產(chǎn)生的化學(xué)污染；(3) 本發(fā)明的基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料涂層硬度為3H，24小時(shí)吸水率低于6.0%；(4) 本發(fā)明的基于細(xì)菌纖維素的油墨連接料的制備方法易與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；(5) 本發(fā)明一種基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備過程中不涉及毒性添加劑，溶劑可回收再利用，是制備環(huán)保型印刷油墨的有益原料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍并不受此限制。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備方法如下：
(1) 經(jīng)過功率為600w的超聲波處理300s后，將5.0g細(xì)菌纖維素均勻分散在500ml體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇水溶液中，然后通過100MPa的高壓均質(zhì)重復(fù)切斷3次制得細(xì)菌纖維素-乙醇溶液490mL；
(2) 取400mL細(xì)菌纖維素-乙醇溶液，向其中滴加32mL丙烯酸，在60℃下經(jīng)120r/min的機(jī)械攪拌處理2h對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性，經(jīng)真空過濾后將改性細(xì)菌纖維素用無水乙醇洗滌3次并在45℃下烘干至含水率小于1.0%，獲得3.7g改性細(xì)菌纖維素；
(3) 取2.0g改性細(xì)菌纖維素與200g[C2mim]Cl混合，置于三口燒瓶中利用微波將其加熱至110℃，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，處理40min后細(xì)菌纖維素完全溶解，制得細(xì)菌纖維素-離子液體混合物201.9g；
(4) 取170g細(xì)菌纖維素-離子液體混合物，分別向其中加入0.2g鄰苯二甲酸二甲酯和0.1g丁基羥基茴香醚，經(jīng)過10min轉(zhuǎn)速為120r/min的機(jī)械攪拌后制得基于纖維素的印刷油墨連接料1.8g。
將上述基于纖維素的印刷油墨連接料固化成形后可獲得硬度為2H、24小時(shí)吸水率為8.3%的連接料涂層。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備方法如下：
(1) 經(jīng)過功率為600w的超聲波處理300s后，將3.0g細(xì)菌纖維素均勻分散在300mL體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇水溶液中，然后通過100MPa的高壓均質(zhì)重復(fù)切斷5次制得細(xì)菌纖維素-乙醇溶液276mL；
(2) 取200mL細(xì)菌纖維素-乙醇溶液，向其中滴加18mL丙烯酸，在60℃下經(jīng)120r/min的機(jī)械攪拌處理2h對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性，經(jīng)真空過濾后將改性細(xì)菌纖維素用無水乙醇洗滌3次并在45℃下烘干至含水率小于1.0%，獲得1.9g改性細(xì)菌纖維素；
(3) 取1.5g改性細(xì)菌纖維素與150g[C4mim]Cl混合，置于三口燒瓶中利用微波將其加熱至110℃，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，處理40min后細(xì)菌纖維素完全溶解，制得細(xì)菌纖維素-離子液體混合物150.7g；
(4) 取150g細(xì)菌纖維素-離子液體混合物，分別向其中加入0.25g鄰苯二甲酸二丁酯和0.15g丁基羥基茴香醚，經(jīng)過10min轉(zhuǎn)速為120r/min的機(jī)械攪拌后制得基于纖維素的印刷油墨連接料1.8g。
將上述基于纖維素的印刷油墨連接料固化成形后可獲得硬度為2H、24小時(shí)吸水率為7.5%的連接料涂層。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備方法如下：
(1) 經(jīng)過功率為600w的超聲波處理300s后，將4.0g細(xì)菌纖維素均勻分散在400mL體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇水溶液中，然后通過100MPa的高壓均質(zhì)重復(fù)切斷5次制得細(xì)菌纖維素-乙醇溶液392mL；
(2) 取350mL細(xì)菌纖維素-乙醇溶液，向其中滴加35mL丙烯酸，在60℃下經(jīng)120r/min的機(jī)械攪拌處理2h對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性，經(jīng)真空過濾后將改性細(xì)菌纖維素用無水乙醇洗滌3次并在45℃下烘干至含水率小于1.0%，獲得3.2g改性細(xì)菌纖維素；
(3) 取3.0g改性細(xì)菌纖維素與300g的[C2mim]Cl混合，置于三口燒瓶中利用微波將其加熱至110℃，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，處理40min后細(xì)菌纖維素完全溶解，制得細(xì)菌纖維素-離子液體混合物302.7g；
(4) 取300g細(xì)菌纖維素-離子液體混合物，分別向其中加入0.8g鄰苯二甲酸二異丁酯和0.2g二丁基羥基甲苯，經(jīng)過10min轉(zhuǎn)速為120r/min的機(jī)械攪拌后制得基于纖維素的印刷油墨連接料3.6g。
將上述基于纖維素的印刷油墨連接料固化成形后可獲得硬度為3H、24小時(shí)吸水率為6.2%的連接料涂層。
實(shí)施例4
本實(shí)施例的基于細(xì)菌纖維素的印刷油墨連接料的制備方法如下：
(1) 經(jīng)過功率為600w的超聲波處理300s后，將3.0g細(xì)菌纖維素均勻分散在300ml體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇水溶液中，然后通過100MPa的高壓均質(zhì)重復(fù)切斷4次制得細(xì)菌纖維素-乙醇溶液282mL；
(2) 取250mL細(xì)菌纖維素-乙醇溶液，向其中滴加30mL丙烯酸，在60℃下經(jīng)120r/min的機(jī)械攪拌處理2h對(duì)細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面改性，經(jīng)真空過濾后將改性細(xì)菌纖維素用無水乙醇洗滌3次并在45℃下烘干至含水率小于1.0%，獲得2.2g改性細(xì)菌纖維素；
(3) 取2.0g改性細(xì)菌纖維素與200g的[C6mim]Cl混合，置于三口燒瓶中利用微波將其加熱至110℃，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為60r/min，處理40min后細(xì)菌纖維素完全溶解，制得細(xì)菌纖維素-離子液體混合物200.7g；
(4) 取140g細(xì)菌纖維素-離子液體混合物，分別向其中加入0.4g鄰苯二甲酸二異丁酯和0.2g丁基羥基茴香醚，經(jīng)過10min轉(zhuǎn)速為120r/min的機(jī)械攪拌后制得基于纖維素的印刷油墨連接料1.7g。
將上述基于纖維素的印刷油墨連接料固化成形后可獲得硬度為3H、24小時(shí)吸水率為5.7%的連接料涂層。