硅烷偶联剂改性丙烯酸油墨连结料的制备I1及性能研究Preparation and Properties of Acrylic InkBinder Modified by Silane Coupling Agent摘要印刷中使用的溶剂型油墨中含有大量的有机挥发物（VOC）,可能造成印环境污 染水性油墨这种安全环保的新型油墨以优良性能代替溶剂型油墨连接料作为油墨 的核心部分，其主要性能影响这油墨的性能，丙烯酸系列的树脂是目前主流的水性油 墨的连接料，却有在耐水性和耐候性方面等问题本文主要研究水性油墨中以丙烯酸树脂作为连接料的制备和用硅烷偶联剂对丙 烯酸树脂进行改性，解决目前水性油墨的在耐水性，耐候性上的不足通过确定乳化 剂种类及在乳液中配比不同、引发剂浓度对实验产生的影响、不同硅烷偶联剂配比、 反应温度、搅拌器转速、单体的滴加对乳化反应产生的影响最后制备出适合在印刷 中应用的连接料关键词:水性油墨;连接料;改性丙烯酸摘要 I1绪论 31」国外水性油墨的发展 31.2国内水性油墨的发展 41.3水性油墨的组成及分类 5131连接料 51.3.2有色体 61.3.3助剂 61.4改性丙烯酸制备 6141丙烯酸改性方式 61.4.2硅烷改性丙烯酸 71.5乳液配方设计 91.5.1 单体 91.5.2水的选择 101.5.3乳化剂选择 101.5.4引发剂的选择 101.5.5本文乳液的设计流程 111・6本文研究目的及意义 112实验 122」实验药品及仪器 122」」药品 122.1.2实验仪器 122.2实验方法及过程研究 122.2.1制备硅丙乳液 132.2.2实验参数对实验影响及现象表述 142.2.3本文研究不同的情况对最后生成的硅丙乳液影响研究 142.3性能测定结果与讨论 182.3.1 I古I含量的测定 182.3.2粘度测定 192.3.3吸水率的测定 192.3.4耐候性测试 202.3.5PH 值测试 202.4乳液形成的薄膜性能测定 202.4.1薄膜耐水性测定 212.4.2薄膜的附着性测定 22结论 24参考文献 251绪论进入21世纪，我国经济发展速度加快，印刷行业也得到了迅猛的发展。
但在目 前全国大多数印刷厂在印刷实际操作中通常使用溶剂型油墨，而溶剂型油墨中含有大 量的苯类有机物，乙酸乙酯，酮类，醇类有机溶剂，这些有机挥发物（VOC）,在印 刷工人进行印刷操作中会对其自身产生极大的伤害，同时对环境产生极大的污染据 报道⑴英国己经立法，禁止印刷包装食品用的薄膜使用溶剂型油墨因此水性油墨这种安全,环保卫生的新型油墨便以其自身优良的性能成为了当代 印刷工艺中代替溶剂型油墨的产品我国早已明确将水性油墨和其相关原材料列为了 H后发展研究的重点和油墨行业发展的未来趋向水性油墨的发展及其相关原材料被我国列为了研究开发的重点和油墨行业发展 的未来趋向⑵而本文主要研究水性油墨中以丙烯酸作为连接料的制备，对丙烯酸进 行改性，解决目前水性油墨的一些不足水性油墨顾名思义，以水作为溶剂的水墨在其挥发干燥时挥发物为水蒸汽对环境 污染性极小，而溶剂型油墨挥发VOC会对环境产生污染它是21世纪新型绿色 环保型油墨，它能在拥有黏度低，流动性好的特点的同时不使用对环境产生危害的有 机溶剂水性油墨以水作为溶剂的其区别于有机溶剂会对环境产生污染在用溶剂型 油墨时，由于静电和易燃溶剂会造成火灾，同时溶剂型油墨的毒性非常强，会对印刷 操作工人身心造成极大伤害，使用水性油墨是绿色印刷未来发展的必然趋势，也为绿 色印刷提供了多条可以选择的方式⑶。
1.1国外水性油墨的发展西方水性油墨的发展由于西方经济发达，早在20世纪中叶就已经开始对水性油墨进行研究，其发展 主要历经了 3个阶段：第1阶段：水性油墨的连接料是松香，马来酸改性树脂组成的在性能上有很多不 足第2阶段：水性油墨的连接料为S-A溶剂其中S代表苯乙烯，A代表丙烯酸第3阶段：水性油墨的连接料是由乳液反应聚合而成的树脂在第1阶段的研究后，当丙烯酸类单体与苯乙烯聚合所制备出的（具有核壳结构, 网状结构）的聚合乳液树脂技术的提出，水性油墨连接料所用新型树脂的研制是水性 油墨发展的核心技术这项技术可以提高水性油墨的光泽度和干燥性，促进了绿色水 墨的发展，同时拓宽了水性油墨与溶剂型油墨的竞争领域，此后水性油墨以其崭新的 姿态进入了一个新的发展阶段当前，在欧美国家中，己经逐步大量的使用绿色环保 型油墨，同时禁止使用含苯的溶剂型油墨当前，在欧美国家中，己经逐步大量的使 用绿色环保型油墨，同时禁止使用含苯的溶剂型油墨40%的塑料材料印刷中采用水 性油墨在西方市场，绿色环保型水墨的所占比日益攀升，由此，绿色水性油墨将会成 为未来印刷中的主要油墨，在未来拥有代替溶剂型油墨的可能趋势1.2国内水性油墨的发展与国外相比，由于我国是发展中国家，在环保方面起步晚，所以国内在水墨的研 究方面起步相对较晚，大致可分为三个阶段:第一代水墨产品是从新加坡引进的，第 二代水墨产品是在第一代水墨的基础上开发出来的，第三代水墨产品是从国外肓接引 进的，第四代水墨产品既我国是现在自行研发的树脂或育接使用进口树脂牛产的水性 油墨，它是我国现在主流使用的高档水墨。
是由天津油墨厂首先研制成功并投产的当我国加入WTO后，面对世界经济的高速发展，研究开发新型绿色油墨来替代 对环境有害的溶剂型油墨逐渐被我国提上了发展日程，所以大量研究人员开始着手于 研究环保性能好的油墨，并向着“高速卬刷、多色印刷、快速干造、没有污染、能耗 较低、拥有标准”的目标发展2003年年末，武汉现代工业技术研究院开发出一种 无毒，无味，无腐蚀性，不易燃，使用安全系列的新型绿色环保水性油墨⑷注能够在 用于包装的金板纸和铜版纸上印刷，同时可以在用于广告印刷的不干胶纸上进行印 刷，在书刊杂志的印刷中也可以使用2004年初在上海的美德化工有限公司宣布已 经推击了高品质的环保型无味全水低温热固油墨MIAJ002⑹该产品可以把甲醛含量 控制在15pp以下，符合日木、德国纺织印染环保的要求，并具有特别强的遮盖力 其质感细腻、能通过250目以上的丝网同时操作方便、油墨的颜色可任意配置的优 点在2005年有文献称，研制出苯丙树脂作为原料合成的水性油墨，与外国水性油 墨相比，苯丙树脂水性油墨有与之相差不多的光泽性，熟度和细度略高于国外水墨 同年有文献报道⑺采用一种水性油墨以聚氨酯聚丙烯酸酯复合乳液为连接料，其能适 用于塑料凹版水性印刷，该产品能够在PET薄膜和OPP薄膜上表现出优良的附着和 牢度同时具有良好的耐水性能。
2011年有文献报道凶一种水性油墨使用交联改性苯 丙乳液为连接料，制备成具有在耐磨性、耐候稳定性、耐水性、光泽度和着色力都有 着较为好的提升相比之前，中国的水性油墨，在研发和技术方面的进步显著，对于大多数纸箱厂, 国产油墨在网点，叠印，以及高速印刷方面都能满足其性能要求该产品在价格低廉 的优势下，其质量比较进口水性油墨比较也相差不多，受到广大客户的信赖最近， 在大时代环保理念的影响下，美观与环保都应该在印刷操作中体现，国内开始逐渐增 加组合的柔印牛产作业线，而水性油墨四色印刷机也同时应用于瓦楞纸的印刷中其 中不乏高级印刷机的引进⑼1.3水性油墨的组成及分类水性油墨是由连接料，颜料，助剂，均匀混合成的粘稠混合物水性油墨应具有色彩鲜艳，良好的印刷特性，耐酸，碱，水，溶剂等应用指标， 而油墨的主要性能都是由这些组分决定131连接料连接料是油墨的最核心组成，它是油墨的中间相，连接料是将固体粉末物质连接 起来并且加以分散形成连续的均匀的粘稠状混合物，在卬刷过程中，通过印刷机，连 接料能把有色体附着固定于承印物表面，并H能达到一定的光泽性和干燥性应用指 标，油墨的主要性能大部分取决于连接料好坏水性连接料的基木性能亦是如此： ⑴粘度水性油墨连接料的粘度范围一般要求在20-70S之间(#涂杯测定)。
如果水性油墨 连接料的粘度太低，则会产牛较大颗粒，使其在印刷过程中对承印物印品质量产生影 响，例如油墨在卬刷机上传递发牛错误，印刷会发生糊版现象，印品产生大幅度掉粉 现象印象印刷速度如果连接料的粘度过高，水性油墨在印刷机上传递时会出现糊版、 脏版、飞墨问题⑵干燥性水性油墨干性是由水性连接料的干燥性能做出决定的而水性连接料的干燥性能 在不同树脂作为水性油墨连接料会产牛不同的干燥性⑶色泽由于水性油墨的色泽是由其颜料决定的，所以连接料的色泽不可以影响油墨色 泽，其色泽应为越淡越好⑷气味由于水性连接料在制造过程使用氨水和其他含胺类物质，所加物的气味影响油墨 的气味但水性油墨是水代替溶剂作为分散介质，水性连接料气味相对溶剂型油墨气 味较小5)pH 值水性油墨的pH值直接关系到油墨的豁度以及干性水性油墨的豁度随着pH值 的下降而升高，干性随着pH值的升高而降低水性油墨的pH值主要是靠胺类化合 物调节但是在实际牛产印刷过程中，胺类物质挥发使pH值下降，油墨的勃度增加, 转移性变差，干燥加快，出现糊版因此将水性油墨连接料的pH值控制在8・9比较 合适若pH值太高，油墨干燥时间慢，使印刷品之间出现粘结，同时耐水性下降。
1.3.2有色体有色体即指油墨制备中使用的染料和颜料，在印刷油墨中，染料一般为有机物质, 它可以溶于连接料;而颜料是颗粒极细的有色物质(一般为无机物质，如钦白粉和三氧 化二铁等)，它在连接料中呈现悬浮状态，但由于价格原因，制备油墨时一般使用后 者有色体是油墨的分散相，它提供了油墨的鲜艳的颜色，并且对油墨各种耐性和流 变性能有一定的影响在油墨中使用的有色体的着色力、化学稳定性和耐光能必须达 到要求并J4分散能力强，不可以影响油墨流动性能133助剂在油墨牛产和应用过程中，当油墨木身为了增添一些性能，会添加性能助剂助剂 常用的油墨助剂有以下几种:增塑剂、稀释剂、催干剂、消泡剂除此以外，在制备油墨中，还有一些助剂，如耐脏剂、冲淡剂、润湿分散剂等也 是根据实际操作条件的不同，使用不同的助剂水性油墨也是油墨的一种所以其必须具备油墨所拥有的大部分特性而丙烯酸以 其在价格上，性能上的优势在作为连接料的领域被广泛使用但其由于在耐水性，耐 候性上的不足，需要对其改性才能达到成为水性油墨的需求1.4改性丙烯酸制备141丙烯酸改性方式而改性丙烯酸树脂能对丙烯酸树脂的很多缺点进行特性改良，经过研究文献改良 方式⑻有如下几种。
有机硅改性，有机硅的Si—0键能(450KJ/mol),在内旋转能垒反面低，分子 体积较大，其表面能小，所以拥有特别好的耐紫外光性能，同时在耐候性能和耐玷污 性能上较好，而其耐化学介质反面又为其提供了很多的用途空间由于丙烯酸酯受热 后的热塑性，使其在交联点少性分子，所以形不成三维网状交联胶膜，分子缝隙 大，其键能C—C键能(350KJ/mol)< Si—0键能，所以其耐水性、耐沾污性反面差, 同时在温度不同环境下高温发黏低温变脆文献证明用有机硅改性丙烯酸酯可以牛成 的乳液，将有机硅改性丙烯酸后应用于连接料中可以改善丙烯酸酯乳液热黏冷脆、耐 候、耐水等性能有机氟改性，有机氟改性的丙烯酸树脂涂料不仅保留了丙烯酸树脂涂料良好的耐 碱性，颜色和光泽保持性，涂层丰满等特性，而且还具有有机氟涂料的耐候性，耐污 染性，耐腐蚀性和自清洁的优点，一个集成高性能涂料，具有广阔的应用前景氟是 最负电性的元素，拥有最强的电负性，极化率最低，氟仅比氢的原子半径大氟原子 能取代c—H键上的H形成c—Fo c—F键极短，而键能高达4。