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HG-991印刷上光涂料的研制

来源:未知 作者:申冉 陈威 时间:2016-04-12 点击:
导读:HG-991印刷上光涂料的研制
上光加工是改善印刷品表面性能的一种有效方法,是提高印刷品质量、档次的有效手段。涂料在印刷品表面的上光,不仅可以增加其表面光泽度,使印刷品色泽更鲜明,而且具有防潮、防霉、防污、耐磨、保护印刷图文等作用,广泛应用于包装、装潢、画册、大幅装饰、招贴画等印刷品的后加工。上光工艺是印刷品后加工的主要发展方向。
上光涂料在印刷品的上光加工过程中起着重要的作用,其性能直接影响到上光制品的光泽、外观清晰度、防潮、防霉、耐磨等装饰和保护性能。国内生产的上光涂料多为溶剂型丁二烯、苯乙烯类共聚型,成本低,但耐光、耐磨性、耐油墨性差,档次低,质量差,不能满足市场对高品质印剧品的需要。由此,HG-991印刷品上光涂料的研制,对单体、引发剂的种类、用量,溶剂的种类,制备工艺对上光涂料的性能的影响进行了系统的研究,制备出一种对印刷品具有一定黏合力,流平性好,后加工适应性广,成膜后透明度高,性能稳定,具有一定的韧性和耐磨性,耐环境性能好,且对印刷品的印刷质量无不良影响的新型上光涂料。
 
实验部分
1.原料
溶剂:甲苯、无水乙醇、乙酸乙酯,均为工业品。
引发剂:偶氮二异丁腈(AB工N)、过氧化二苯甲酰(BPO),均为分析纯试剂。
单体:丙烯酸酯、功能单体A、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)、醋酸乙烯(VAc),均为工业品。
 
2.上光涂料的制备
在带有搅拌装置、冷凝管、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中加入单体、部分溶剂、引发剂及其他助剂,升温回流反应1~2小时,然后滴加剩余的溶剂、引发剂,继续聚合3~4小时,冷却至室温,过滤,即得上光涂料。
 
3.上光涂料的性能测试
①用重量法测定固含量;
②黏度按GB1723-79测定;
③pH值用pH试纸测定;
④光泽度用45℃光泽度检测仪测定;
⑤用玻璃棒将上光涂料均匀涂在印刷品表面,用目测法评价上光胶膜的透明性,涂料对印刷品的渗透性,油墨迁移性,抗弯折性。

结果与讨论
1.单体的影响
丙烯酸酯是一类来源丰富,易与其他单体共聚的单体,其聚合物无色、透明、耐候性好、无味、无毒。故选其为软单体,同时选用少量功能单体A,以增强上光涂料对印刷品的黏合力,利用其他硬单体与丙烯酸酯、功能单体A共聚制备了一系列的上光涂料。通过考查不同硬单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)、醋酸乙烯(VAc)制备的上光涂料的性能,结果见下页表1。
不同硬单体对上光涂料性能的影响
从表1可知:甲基丙烯酸甲酯为硬单体的上光涂料黏度高,流平性好,膜亮透,光泽度高,耐弯折;苯乙烯为硬单体的上光涂料成膜性好,但略脆,黏度较低,涂布性略差;丙烯腈为硬单体的上光涂料成膜易泛黄,黏度低;醋酸乙烯为硬单体的上光涂料成膜无色透明,黏度适中,但膜较软,易粘连。从综合性能看,以甲基丙烯酸甲酯为硬单体制备的上光涂料性能最好。
 
2.溶剂的影响
上光涂料应用于印刷品的表面涂布,要求溶剂具有无色、透明度高、挥发速度适中,对各色油墨不溶解或迁移性小的特点。几种溶剂对上光涂料的影响见表2。
溶剂对上光涂料性能的影响
溶剂对油墨的迁移程度为:乙酸乙酯>甲苯>无水乙醇。不同溶剂组成的上光涂料黏度差别较大,以乙酸乙酯作溶剂的体系黏度最大,以甲苯作溶剂的体系黏度最小。从涂料涂布和相应的上光制品来看,乙酸乙酯为溶剂的体系膜层透明度高,但溶剂挥发太快,制品表面的上光层易起皱,并有少量气泡,涂布均匀性略差;以甲苯为溶剂的体系涂布性较好, 上光膜层透明度高,无气泡,但由于黏度小,对印刷品略有渗透,影响上光质量;以无水乙醇为溶剂的体系,涂层干燥速度较慢,膜层易吸湿,略泛白。经多次试验,我们采用混合剂,一方面防止了溶剂对油墨的迁移,另一方面体系黏度、涂层干燥速度适中,涂布性好,膜层透明度好,无气泡,光泽度高,取得良好的效果。
 
3.引发剂的影响
溶液聚合的引发剂以油溶性的偶氮类和过氧化物类为主,尤以偶氮二异丁腈(ABIN)和过氧化二苯甲酰(BPO)最为常用。实验中发现,以偶氮二异丁腈为引发剂,聚合体系反应平稳,转化率、黏度都较以过氧化二苯甲酰为引发剂的体系大(见下页表3)。
不同引发剂对上光涂料性能影响
以过氧化二苯甲酰为引发剂的体系聚合过程中诱导期长, 易爆聚,不易控制。因而选用偶氮二异丁腈为本体系的引发剂。引发剂ABIN用量对上光涂料性能的影响见下页表4,从表中可知,随着ABIN含量的增加,上光涂料固含量增大,黏度增大。ABIN的用量对上光涂料的最终性能的影响较大,随着ABIN用量的增多,体系聚合速率增大,但聚合物分子量降低,光泽性、耐磨性变差。较佳的引发剂用量为单体用量的0.7%~1.0%。
ABIN用量对上光涂料性能的影响
4.制备工艺的影响
聚合温度及反应时间对聚合反应的影响较大。聚合温度升高,体系聚合速率迅速提高,但由于体系中活性中心密度增大以及链终止速率增大,聚合物分子量随之减小,从而降低了上光涂料膜层的光泽性和耐磨性;聚合温度低,体系聚合速率低,最终产物单体转化率小,残留高,涂料黏度小,同时放置稳定性差,聚合物易析出分层。聚合温度选择在混合溶剂沸点,可得到较为理想的上光涂料。延长聚合时间,同时在聚合反应后期补加少量引发剂有助于转化率的提高。

5.重复试验及技术指标
通过对上光涂料性能影响因素的系统研究,我们得到了性能优异的HG-991上光涂料,经过多次重复实验达到了满意的效果(见下页表5)。
HG-991上光涂料重复对比试验
HG-991上光涂料产品技术指标
6.应用
新型HG一991上光涂料与印刷行业目前使用的两种上光涂料的性能见表7。
不同上光涂料性能指标对比
市售上光涂料样品1黏度大,对印刷品无渗透,但流平性略差,膜面光泽度略低,涂料带淡黄色,对彩色印刷品的色泽有影响。市售上光涂料样品2黏度低,流平快,但界面性能较差,对印刷品适用范围较窄,对吸湿性大的印刷品略有渗透,而在较平滑、吸湿差的印刷品表面不能很好地分散,难以形成均匀的薄层,且对印刷品粘结强度较低,易剥离,不耐弯折。HG-991上光涂料成膜性好,在各种印刷品表面流平、涂布性都较好,粘结力大,耐弯折,不易剥离。其涂膜无色,透明性好,光泽度高,耐水性强,且固含量较低,在低成本方面具有较大优势,取得了理想的应用效果。

结论
1.以丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯为主单体,混合溶剂为溶剂,ABIN为引发剂可制备出具有良好性能的上光涂料,引发剂ABIN的最佳用量为单体用量的0.7%~1.0%。
2.聚合反应在溶剂沸点温度回流反应,体系既具有较大的聚合速度,同时又能得到性能良好的聚合产物。延长反应时间,在反应后期补加少量引发剂有助于转化率的提高。
3.HG-991上光涂料对印刷品有较强的粘合力,流平性好,具有较广的后加工适应性。其涂层透明度高,光泽性好,耐弯折,耐环境性能好, 经试用达到了很好的应用效果。
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