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        HG-991印刷上光涂料的研制

        2015-12-28 09:00:23申冉陳威
        今日印刷 2015年11期
        關(guān)鍵詞:體系

        申冉 陳威

        上光加工是改善印刷品表面性能的一種有效方法,是提高印刷品質(zhì)量、檔次的有效手段。涂料在印刷品表面的上光,不僅可以增加其表面光澤度,使印刷品色澤更鮮明,而且具有防潮、防霉、防污、耐磨、保護(hù)印刷圖文等作用,廣泛應(yīng)用于包裝、裝潢、畫冊、大幅裝飾、招貼畫等印刷品的后加工。上光工藝是印刷品后加工的主要發(fā)展方向。

        上光涂料在印刷品的上光加工過程中起著重要的作用,其性能直接影響到上光制品的光澤、外觀清晰度、防潮、防霉、耐磨等裝飾和保護(hù)性能。國內(nèi)生產(chǎn)的上光涂料多為溶劑型丁二烯、苯乙烯類共聚型,成本低,但耐光、耐磨性、耐油墨性差,檔次低,質(zhì)量差,不能滿足市場對高品質(zhì)印劇品的需要。由此,HG-991印刷品上光涂料的研制,對單體、引發(fā)劑的種類、用量,溶劑的種類,制備工藝對上光涂料的性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,制備出一種對印刷品具有一定黏合力,流平性好,后加工適應(yīng)性廣,成膜后透明度高,性能穩(wěn)定,具有一定的韌性和耐磨性,耐環(huán)境性能好,且對印刷品的印刷質(zhì)量無不良影響的新型上光涂料。

        實驗部分

        1.原料

        溶劑:甲苯、無水乙醇、乙酸乙酯,均為工業(yè)品。

        引發(fā)劑:偶氮二異丁腈(AB工N)、過氧化二苯甲酰(BPO),均為分析純試劑。

        單體:丙烯酸酯、功能單體A、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)、醋酸乙烯(VAc),均為工業(yè)品。

        2.上光涂料的制備

        在帶有攪拌裝置、冷凝管、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中加入單體、部分溶劑、引發(fā)劑及其他助劑,升溫回流反應(yīng)1~2小時,然后滴加剩余的溶劑、引發(fā)劑,繼續(xù)聚合3~4小時,冷卻至室溫,過濾,即得上光涂料。

        3.上光涂料的性能測試

        ①用重量法測定固含量;

        ②黏度按GB1723-79測定;

        ③pH值用pH試紙測定;

        ④光澤度用45℃光澤度檢測儀測定;

        ⑤用玻璃棒將上光涂料均勻涂在印刷品表面,用目測法評價上光膠膜的透明性,涂料對印刷品的滲透性,油墨遷移性,抗彎折性。

        結(jié)果與討論

        1.單體的影響

        丙烯酸酯是一類來源豐富,易與其他單體共聚的單體,其聚合物無色、透明、耐候性好、無味、無毒。故選其為軟單體,同時選用少量功能單體A,以增強上光涂料對印刷品的黏合力,利用其他硬單體與丙烯酸酯、功能單體A共聚制備了一系列的上光涂料。通過考查不同硬單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(ST)、丙烯腈(AN)、醋酸乙烯(VAc)制備的上光涂料的性能,結(jié)果見下頁表1。

        從表1可知:甲基丙烯酸甲酯為硬單體的上光涂料黏度高,流平性好,膜亮透,光澤度高,耐彎折;苯乙烯為硬單體的上光涂料成膜性好,但略脆,黏度較低,涂布性略差;丙烯腈為硬單體的上光涂料成膜易泛黃,黏度低;醋酸乙烯為硬單體的上光涂料成膜無色透明,黏度適中,但膜較軟,易粘連。從綜合性能看,以甲基丙烯酸甲酯為硬單體制備的上光涂料性能最好。

        2.溶劑的影響

        上光涂料應(yīng)用于印刷品的表面涂布,要求溶劑具有無色、透明度高、揮發(fā)速度適中,對各色油墨不溶解或遷移性小的特點。幾種溶劑對上光涂料的影響見表2。

        溶劑對油墨的遷移程度為:乙酸乙酯>甲苯>無水乙醇。不同溶劑組成的上光涂料黏度差別較大,以乙酸乙酯作溶劑的體系黏度最大,以甲苯作溶劑的體系黏度最小。從涂料涂布和相應(yīng)的上光制品來看,乙酸乙酯為溶劑的體系膜層透明度高,但溶劑揮發(fā)太快,制品表面的上光層易起皺,并有少量氣泡,涂布均勻性略差;以甲苯為溶劑的體系涂布性較好,上光膜層透明度高,無氣泡,但由于黏度小,對印刷品略有滲透,影響上光質(zhì)量;以無水乙醇為溶劑的體系,涂層干燥速度較慢,膜層易吸濕,略泛白。經(jīng)多次試驗,我們采用混合劑,一方面防止了溶劑對油墨的遷移,另一方面體系黏度、涂層干燥速度適中,涂布性好,膜層透明度好,無氣泡,光澤度高,取得良好的效果。

        3.引發(fā)劑的影響

        溶液聚合的引發(fā)劑以油溶性的偶氮類和過氧化物類為主,尤以偶氮二異丁腈(ABIN)和過氧化二苯甲酰(BPO)最為常用。實驗中發(fā)現(xiàn),以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑,聚合體系反應(yīng)平穩(wěn),轉(zhuǎn)化率、黏度都較以過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑的體系大(見下頁表3)。

        以過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑的體系聚合過程中誘導(dǎo)期長,易爆聚,不易控制。因而選用偶氮二異丁腈為本體系的引發(fā)劑。引發(fā)劑ABIN用量對上光涂料性能的影響見下頁表4,從表中可知,隨著ABIN含量的增加,上光涂料固含量增大,黏度增大。ABIN的用量對上光涂料的最終性能的影響較大,隨著ABIN用量的增多,體系聚合速率增大,但聚合物分子量降低,光澤性、耐磨性變差。較佳的引發(fā)劑用量為單體用量的0.7%~1.0%。

        4.制備工藝的影響

        聚合溫度及反應(yīng)時間對聚合反應(yīng)的影響較大。聚合溫度升高,體系聚合速率迅速提高,但由于體系中活性中心密度增大以及鏈終止速率增大,聚合物分子量隨之減小,從而降低了上光涂料膜層的光澤性和耐磨性;聚合溫度低,體系聚合速率低,最終產(chǎn)物單體轉(zhuǎn)化率小,殘留高,涂料黏度小,同時放置穩(wěn)定性差,聚合物易析出分層。聚合溫度選擇在混合溶劑沸點,可得到較為理想的上光涂料。延長聚合時間,同時在聚合反應(yīng)后期補加少量引發(fā)劑有助于轉(zhuǎn)化率的提高。

        5.重復(fù)試驗及技術(shù)指標(biāo)

        通過對上光涂料性能影響因素的系統(tǒng)研究,我們得到了性能優(yōu)異的HG-991上光涂料,經(jīng)過多次重復(fù)實驗達(dá)到了滿意的效果(見下頁表5)。

        6.應(yīng)用

        新型HG一991上光涂料與印刷行業(yè)目前使用的兩種上光涂料的性能見表7。

        市售上光涂料樣品1黏度大,對印刷品無滲透,但流平性略差,膜面光澤度略低,涂料帶淡黃色,對彩色印刷品的色澤有影響。市售上光涂料樣品2黏度低,流平快,但界面性能較差,對印刷品適用范圍較窄,對吸濕性大的印刷品略有滲透,而在較平滑、吸濕差的印刷品表面不能很好地分散,難以形成均勻的薄層,且對印刷品粘結(jié)強度較低,易剝離,不耐彎折。HG-991上光涂料成膜性好,在各種印刷品表面流平、涂布性都較好,粘結(jié)力大,耐彎折,不易剝離。其涂膜無色,透明性好,光澤度高,耐水性強,且固含量較低,在低成本方面具有較大優(yōu)勢,取得了理想的應(yīng)用效果。

        結(jié)論

        1.以丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯為主單體,混合溶劑為溶劑,ABIN為引發(fā)劑可制備出具有良好性能的上光涂料,引發(fā)劑ABIN的最佳用量為單體用量的0.7%~1.0%。

        2.聚合反應(yīng)在溶劑沸點溫度回流反應(yīng),體系既具有較大的聚合速度,同時又能得到性能良好的聚合產(chǎn)物。延長反應(yīng)時間,在反應(yīng)后期補加少量引發(fā)劑有助于轉(zhuǎn)化率的提高。

        3.HG-991上光涂料對印刷品有較強的粘合力,流平性好,具有較廣的后加工適應(yīng)性。其涂層透明度高,光澤性好,耐彎折,耐環(huán)境性能好,經(jīng)試用達(dá)到了很好的應(yīng)用效果。

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