水性油墨常用連結(jié)料性能

牛倩倩+劉昕

水性油墨作為一種環(huán)保型油墨，以其印刷過程中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）少、不損害印刷操作人員的健康、對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)日益受到包裝印刷界的青睞，并開始向報(bào)刊印刷業(yè)擴(kuò)展。水性樹脂即連結(jié)料是水性油墨的重要成分，直接影響油墨的附著性能、干燥速度、防黏臟性能及耐熱性等，同時(shí)，也影響光澤及油墨轉(zhuǎn)移性能。因此，選擇適合的樹脂是水性油墨的關(guān)鍵，其必須具備與著色劑親和性好、印刷成膜后附著牢度高、耐磨、抗劃傷、耐熱性能好，光澤度高，并且要求印刷干燥時(shí)，水的釋放性好、易交聯(lián)成膜等性能。現(xiàn)在常用的連結(jié)料可分為水溶性連結(jié)料、擴(kuò)散性連結(jié)料、堿溶性連結(jié)料三大類。連結(jié)料中采用的樹脂主要有天然水溶性樹脂、改性天然水溶性樹脂、合成水溶性樹脂、水分散樹脂，由于合成水溶性樹脂各項(xiàng)性能優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于水性油墨連結(jié)料中，這里主要介紹了其中4種常用的樹脂。

水性聚氨酯樹脂

水性聚氨酯樹脂是指聚氨酯樹脂溶于水或分散于水中形成的二元膠態(tài)體系。水性聚氨酯樹脂具有使用簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、附著力強(qiáng)、光澤度優(yōu)、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，能適合各種印刷方式，尤其適用于網(wǎng)版印刷、塑料包裝和復(fù)合薄膜等方面。

水性聚氨酯按聚氨酯聚合物粒子在水中的分散形態(tài)可分為：聚氨酯乳液，聚氨酯分散體和聚氨酯水溶液三大類，其各項(xiàng)性能比較見下表：

盡管水性聚氨酯在降低VOCs方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，并且體系中無(wú)游離NCO-，很多性能也比較突出，應(yīng)用廣泛，但仍未達(dá)到溶劑型聚氨酯樹脂的最好性能。主要原因是大多數(shù)水性聚氨酯采用自乳法制備，以含親水性基團(tuán)的聚氨酯為固體成分，達(dá)不到溶劑型聚氨酯所能得到的交聯(lián)密度和高分子量，所以水性聚氨酯的耐水性、耐溶劑性及耐熱性不佳，降低了使用性能。為了克服水性聚氨酯的缺點(diǎn)，必須進(jìn)行改性以提高其性能。改進(jìn)的途徑有交聯(lián)（即內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)）、接枝、嵌段其他聚合物以及共混形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。

丙烯酸樹脂

丙烯酸樹脂是高效的潤(rùn)濕劑和研磨劑，有助于分散與著色、光澤好，可減少顏料用量，有利于環(huán)保。按照在水性油墨中的實(shí)際應(yīng)用，丙烯酸樹脂可分為兩類：溶液型、乳液型。兩類相比，溶劑型比乳液型穩(wěn)定性更好。溶液型丙烯酸樹脂分子量通常在5000～10000MW，它不具備乳液狀態(tài)的特性，而是有較好的溶解性和光澤性，作為顏料的載體和分散體具有良好的潤(rùn)濕性。然而它的弱點(diǎn)是干燥慢、連續(xù)成膜性差，因此一般不單獨(dú)使用，而是與其他乳液并用。乳液型丙烯酸樹脂，品種很多，但因組成不同，形成的乳液粒子狀態(tài)亦不同，理化性能各異通常有膠態(tài)分散體和結(jié)膜性乳液兩種。

膠態(tài)分散體，大多是丙烯酸與苯乙烯的共聚物，分子量為15000～40000MW，由于粒子個(gè)數(shù)少于乳液的要求極限，所以不是真正的乳液，但具粒度大，可加大量的水稀釋。這種乳液一般用于瓦楞紙箱的印墨中。

結(jié)膜性乳液，由于分子量較高，所以耐油抗水性好，光澤性也好。它在非吸收性承印材料上有較好的附著性，并且玻璃化溫度低，成膜性、耐抗性好，廣泛用于薄膜、金屬箔等不能滲透干燥的承印材料印刷上。

聚乙烯醇

聚乙烯醇，有機(jī)化合物，白色片狀、絮狀或粉末狀固體，無(wú)味。由于分子鏈上含有大量的OH-基團(tuán)，聚乙烯醇具有良好的水溶性。其作為水性油墨連結(jié)料，還具有良好的成膜性能、黏結(jié)力、乳化性和耐溶劑性，因此聚乙烯醇具有廣泛的應(yīng)用。

環(huán)氧樹脂

凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好、變定收縮率小、制品尺寸穩(wěn)定性好、硬度高、柔韌性較好、對(duì)堿及大部分溶劑穩(wěn)定，因而廣泛應(yīng)用于粘結(jié)劑、涂料等。

環(huán)氧樹脂作為水性油墨的連接料有以下特點(diǎn)：

①力學(xué)性能高。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。

②附著力強(qiáng)。環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對(duì)金屬、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。

③固化收縮率小。一般為1%～2%。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一（酚醛樹脂為8%～10%；不飽和聚酯樹脂為4%～6%；有機(jī)硅樹脂為4%～8%）。線脹系數(shù)也很小，一般為6×10～5/℃。所以固化后體積變化不大。

④工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無(wú)溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。

⑤優(yōu)良的電絕緣性。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中，介電性能最好的品種之一。

⑥穩(wěn)定性好，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良。不含堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂不易變質(zhì)。只要貯存得當(dāng)（密封、不受潮、不遇高溫），其貯存期為1年。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆，又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐油類等浸漬，大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機(jī)的整體油箱內(nèi)壁襯里等。

⑦環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80℃～100℃。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達(dá)200℃或更高。

作者單位：西安理工大學(xué)