PUA复合乳液的制备及其在水性凹版油墨中的应用研究

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近年来,铝箔因质量轻、密闭性好、包覆性好、环保等特点,已广泛应用于食品、医药、航空航天等多个领域。食品业与制药业是铝箔包装的重要市场。其对于印刷油墨的要求是对无极性、光滑的铝箔有良好的附着力、初干时间短、印刷品具有较好的抗水性、耐湿摩擦性和抗回粘性。然而,随着人们对健康要求的逐渐提高,并对食品、烟酒、制药业等铝箔包装印刷提出了新的规定,传统的溶剂型铝箔油墨中含有易挥发的芳香烃、酮类或醇酯类等对环境和人有害的有机溶剂,这就使得研究开发新型环保型水性凹版铝箔油墨成为当前铝箔印刷和铝箔油墨工业都面临的首要问题。目前水性凹版铝箔油墨的性能存在许多不足,如对铝箔的附着力差,印刷后墨层光泽度低,干燥速度慢,抗回粘性差和耐水性差等,限制了其在食品、医药铝箔包装及对卫生要求较高的高档铝箔印刷材料上的应用。本文从实际应用的需求出发,针对上述问题制备了一种水性聚氨酯-聚丙烯酸酯复合胶乳并把它应用于水性凹版铝箔油墨配方中。全文共分为三部分:第一部分概述了水性聚氨酯的结构、性能、应用和改性,着重介绍了水性聚氨酯-聚丙烯酸复合体系的组成应用的现状和目前制备的方法。第二部分通过丙酮工艺法,分别制备了乙二胺扩链型水性聚氨酯(EDAWPU)和甲基丙烯酸β羟乙酯(HEMA)封端的水性聚氨酯(VLWPU)。为了改善水性聚氨酯(WPU)膜的性能,采用无皂乳液法制备了非交联型和交联型水性聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液(UCPUA和CPUA)。通过红外光谱仪对EDAWPU和VLWPU的化学结构进行了确认。使用TEM发现CPUA复合乳胶的形貌是以聚丙烯酸酯为核,聚氨酯为壳的核/壳结构。CPUA和UCPUA的分子量分别为310934和86522。从DSC曲线中能观察到CPUA膜的玻璃化转变温度相对较高。在CPUA膜中,通过交联CPUA的拉伸强度也得到相应提高。结果显示CPUA复合乳胶在硬度、附着力、柔韧性、光泽度和耐水性等方面均显示出了优异的性能。第三部分利用CPUA的优异性能,以水性丙烯酸树脂分散液和丙苯乳液为复配连接料来配制水性凹版铝箔基础油墨,随后再使用流平剂、爽滑剂和成膜剂等助剂来进一步改善水性凹版铝箔油墨的整体性能,研究结果表明开发出来的水性凹版铝箔各单色油墨性能基本达到用户的标准,但在彻干性、抗回粘性和耐湿摩擦等性能上还有待进一步提高。
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