改善PP合成紙的吸墨性和抗紫外線性能應(yīng)用研究

葉駿強

PP合成紙具有環(huán)保性能好、比重小、耐腐蝕、印刷適性好等諸多優(yōu)點，在數(shù)碼噴繪、禮品包裝等方面的應(yīng)用越來越普遍。普通的PP合成紙存在一些局限。其涂層表面孔隙率較低，打印時，墨水從噴嘴落在紙上，來不及被吸收而橫向擴散，常常出現(xiàn)混色現(xiàn)象，影響打印效果；有的PP合成紙固色性能較差，打印作品保存期間會出現(xiàn)不同顏色的互滲，造成打印作品的圖像逐漸模糊，無法長期保存；有的PP合成紙不具備抗紫外線性能，打印作品長時間暴露在戶外，會出現(xiàn)較嚴(yán)重的褪色。針對上述情況，本研究設(shè)想在常規(guī)PP合成紙的制備原料和制備工藝基礎(chǔ)上，加入某些特定物質(zhì)，以提高其吸墨性、固色性和抗紫外線性能，并通過實驗加以證明。

一、設(shè)想提出

本研究主要針對普通PP合成紙的吸墨性和抗紫外線性能兩大問題，提出解決方案，并通過實驗加以證明。

（一）PP合成紙吸墨性、固色性問題研究

黃旭、張煒棟在《超支化聚合物對聚丙烯纖維染色的影響》一文中的研究結(jié)論：“添加3 %硬脂酸改性超支化聚合物對聚丙烯纖維的物理性質(zhì)影響很小，纖維的染色性能有明顯的提高。”[1]

崔淑玲、趙立環(huán)的《季銨鹽在紡織品加工中的應(yīng)用》一文中的研究表明：“在紡織品加工中各類季銨鹽化合物作為柔軟劑有優(yōu)異的柔軟、抗靜電、殺菌、抗黃變性能。用量少，效果好，配制方便，配伍性好，具有極高的性價比。”[2]

杜英英在其博士論文《超支化聚合物的改性及其在紡織印染中的應(yīng)用研究》一文中，將超支化聚合物和季銨鹽相結(jié)合，更為詳細(xì)地介紹了超支化聚合物的固色機理，著重研究了超支化聚酯季銨鹽對直接染料的固色性能，其研究結(jié)果表明超支化聚合物型固色劑“分子內(nèi)部存在空腔，可一定程度包覆染料，起到固定作用，因此可以用于固色，提高直接染料染色的色牢度”。[3]

受到以上研究成果的啟發(fā)，本研究設(shè)想在PP合成紙的制備原料聚丙烯材料中加入超支化聚合物以及季銨鹽類化合物，以提高PP合成紙的吸墨性和固色性。

（二）PP合成紙抗紫外線性能研究

油墨的固化其實就是在紫外光的照射下，引發(fā)具有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)物質(zhì)快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程。光引發(fā)劑在此化學(xué)反應(yīng)中的作用就是引發(fā)這種反應(yīng)進行。因此，光引發(fā)劑是油墨體系中直接影響油墨固化性能的主要成分之一。[4]

張婉、魏先福等在《光引發(fā)劑對UV絲印光致變色油墨固化性能的影響》一文的研究中，論證了光引發(fā)劑對油墨固化有極其重要的影響。研究結(jié)果表明，“光引發(fā)劑的含量對UV絲印油墨的光固化性能有著明顯影響，當(dāng)光引發(fā)劑的含量增加到10%的時候，油墨的固化速度趨于穩(wěn)定，因此光引發(fā)劑的最佳含量為10%”，且“不同的光引發(fā)劑對UV絲印光變色油墨的固化影響不同，通過實驗選出三種固化性能最好的光引發(fā)劑，即光引發(fā)劑184、907和BP”。[5]

基于上述研究，本研究設(shè)想在PP合成紙的制備原料中加入10%的光引發(fā)劑，在提高墨水的快速固化能力的同時，也可提高產(chǎn)品的抗紫外線性能，使之具備用于戶外的條件。

張婉等人的研究雖已證實光引發(fā)劑907具有更好的固化性能，但考慮到產(chǎn)品成本，本研究采用了光引發(fā)劑184，即1-羥基環(huán)己基苯基酮。

由于二氧化硅具有抗老化、強度高和耐化學(xué)性能，已在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為進一步提高產(chǎn)品的抗紫外線性能，本研究還設(shè)想在PP合成紙的制備原料中加入介孔納米二氧化硅。

綜上所述，本研究設(shè)想：在聚丙烯中加入超支化聚合物，得到超支化聚丙烯；用季銨鹽對介孔納米二氧化硅改性，得到季銨鹽改性介孔納米材料；應(yīng)用光引發(fā)劑184，即1-羥基環(huán)己基苯基酮。將這三種物質(zhì)分別加入PP合成紙的制備原料，通過實驗驗證其吸墨性、固色性和抗紫外線性能的差異。

二、改良PP合成紙的制備原料及制備方式

（一）制備原料

普通PP合成紙是以聚丙烯樹脂為主，輔以聚乙烯樹脂與天然石粉等原料，分三層混合壓制而成。我們研制的PP合成紙為五層共擠合成紙，由上至下分別為吸墨涂層、基材層、芯層、亞基材層和下表層。

吸墨涂層的制備原料按照重量份計，包含：90～95份的丙烯酸樹脂、1～3份的超支化聚丙烯、5～7份的季銨鹽改性介孔納米材料、0.3～0.5份的1-羥基環(huán)己基苯基酮。

基材層的制備原料按照重量份計，包含：90～95份的等規(guī)聚丙烯、3～5份的間規(guī)聚丙烯、0.5～1份的無規(guī)聚丙烯、1份的超支化聚丙烯。

芯層的制備原料按照重量份計，包含：90份的超支化聚丙烯。

亞基材層的制備原料按照重量份計，包含：90～95份的等規(guī)聚丙烯、3～5份的間規(guī)聚丙烯、0.5～1份的無規(guī)聚丙烯、1份的超支化聚丙烯。

下表層的制備原料按照重量份計，包含：85～95份的丙烯酸樹脂、1～3份的超支化聚丙烯、1～4份的滑石粉。

（二）制備工藝

將以上五層制備原料分別共混，通過五層T型機頭擠出制得五層的厚片，然后在一定溫度和拉伸倍率下進行縱向拉伸，再進入高溫拉幅機根據(jù)一定的角度進行橫向拉伸，隨后冷卻、切邊、卷取，最后分切成品。

具體擠出步驟：五層共擠入同一模頭，最上層為吸墨涂層，由一臺單螺桿擠出機，將制備原料在擠出機前端混合料斗中均勻攪拌后，擠入同一模頭的最上層的流道中；第二層為基材層，由一臺單螺桿擠出機，將制備原料在擠出機前端混合料斗中均勻攪拌后，擠入同一模頭的第二層的流道中；第三層為芯層，由一臺串聯(lián)單螺桿擠出機，將制備原料在擠出機前端混合料斗中均勻攪拌后，擠入同一模頭的第三層的流道中；第四層為亞基材層，由一臺單螺桿擠出機，將制備原料在擠出機前端混合料斗中均勻攪拌后，擠入同一模頭的第四層的流道中；最下層為下表層，由一臺單螺桿擠出機，將制備原料在擠出機前端混合料斗中均勻攪拌后，擠入同一模頭的最下層的流道中。

三、實驗和結(jié)果分析

（一）實驗設(shè)計

上述制備原料為實施例1，以此為基本參照分別配制11種不同的實施例。

實施例2：與實施例1的區(qū)別在于，其吸墨涂層的制備原料無季銨鹽改性介孔納米材料。

實施例3：與實施例1的區(qū)別在于，其吸墨涂層的制備原料無超支化聚丙烯。

實施例4：與實施例1的區(qū)別在于，其吸墨涂層的制備原料無1-羥基環(huán)己基苯基酮。

實施例5：與實施例1的區(qū)別在于，其吸墨涂層的制備原料季銨鹽改性介孔納米材料換成氯化十二烷基二甲基芐基銨改性二氧化硅。

實施例6：與實施例1的區(qū)別在于，其基材層的制備原料全部為等規(guī)聚丙烯。

實施例7：與實施例1的區(qū)別在于，其基材層的制備原料無超支化聚丙烯。

實施例8：與實施例1的區(qū)別在于，其基材層的制備原料按照重量份計，包含：85份的等規(guī)聚丙烯、7份的間規(guī)聚丙烯、1.7份的無規(guī)聚丙烯、1份的超支化聚丙烯。

實施例9：與實施例1的區(qū)別在于，其PP合成紙無芯層。

實施例10：與實施例1的區(qū)別在于，其亞基材層的制備原料無超支化聚丙烯。

實施例11：與實施例1的區(qū)別在于，其下表層的制備原料無超支化聚丙烯。

（二）實驗步驟

用惠普5800寫真機分別使用上述11種實施例制備原料壓制的PP合成紙進行打印，并對打印作品進行以下兩項測試。

（1）固化時間測試：測量墨水完全干燥的時間，該數(shù)值越小，固色性越好，紙張的吸墨性越好。

（2）耐日曬色牢度測試：采用標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)色卡進行檢測，數(shù)值越大，耐日曬色牢度越好，紙張的抗紫外線性能越好。

（三）結(jié)果及分析

1. 測試結(jié)果

測試結(jié)果見表1、圖1、圖2。

表1 PP合成紙實施例固化時間和耐日曬色牢度測試

圖1 PP 合成紙實施例固化時間對比

圖2 PP合成紙實施例耐日曬色牢度對比

2. 結(jié)果分析

（1）固化時間分析

對比實施例1與實施例2，吸墨涂層中是否加入季銨鹽改性介孔納米材料對紙張的吸墨性影響尤為明顯，加入了季銨鹽改性介孔納米材料的實施例1，其墨水固化所需的時間大大縮短。

對比實施例1與實施例3，吸墨涂層中加入超支化聚丙烯也可較大程度地縮短墨水固化所需的時間。對比實施例1與實施例4，吸墨涂層中加入作為光引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮，同樣有助于縮短墨水固化所需的時間。

因此，通過對11種PP合成紙實施例的對比測試，實施例1的墨水固化時間最短，吸墨性最好，其制備原料配制最為合理。

（2）耐日曬色牢度分析

對比實施例1與實施例2吸墨層中加入季銨鹽改性介孔納米材料，明顯提高了PP合成紙的耐日曬色牢度。

對比實施例1與實施例3，吸墨涂層中加入超支化聚丙烯，也在一定程度上提高了PP合成紙的耐日曬色牢度。

分析其原因，可能是因為在吸墨層中加入季銨鹽改性介孔納米材料和超支化聚丙烯縮短了墨水固化時間，使液態(tài)墨水暴露在紫外線下的時間減少，從而提高了其耐日曬色牢度。

對比實施例1與實施例4，在吸墨層中加入作為光引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮，也提高了PP合成紙的耐日曬色牢度，改善了PP合成紙的抗紫外線性能。

通過對比實施例6-11，我們可以發(fā)現(xiàn)，調(diào)整PP合成紙的吸墨涂層的原料配制，對紙張的墨水固化時間和耐日曬色牢度的影響較大。

四、結(jié)論

針對普通PP合成紙的吸墨性和抗紫外線性能方面的不足，本研究在已有研究成果的基礎(chǔ)上，提出了改善PP合成紙的吸墨性和抗紫外線性能的設(shè)想，即在PP合成紙的制備原料中加入超支化聚丙烯、銨鹽改性介孔納米材料和光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯基酮，并通過對比實驗證明在PP合成紙的吸墨涂層中加入以上三種物質(zhì)，可以有效改善PP合成紙的吸墨性和抗紫外線性能。

使用改良后的PP合成紙打印的作品，混色現(xiàn)象得到明顯改善，圖像清晰度更高，可長期放在戶外，不會因褪色而產(chǎn)生色彩偏差。我們希望這種改良后的PP合成紙能更大范圍地推廣使用。

[1] 黃旭，張煒棟.超支化聚合物對聚丙烯纖維染色的影響[J].絲綢，2011(4)：20.

[2] 崔淑玲，趙立環(huán).季銨鹽在紡織品加工中的應(yīng)用[J].印染助劑，2006(4)：7-9.

[3] 杜英英.超支化聚合物的改性及其在紡織印染中的應(yīng)用研究[D].上海：東華大學(xué)，2011.

[4] 王德海，江欞.紫外光固化材料——理論與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[5] 張婉，魏先福，黃蓓青，盧超.光引發(fā)劑對UV絲印光致變色油墨固化性能的影響[J].中國印刷與包裝研究，2010(11)：382-384.

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十九大文件及學(xué)習(xí)輔導(dǎo)讀物出版發(fā)行

2017年10月30日，黨的十九大文件及學(xué)習(xí)輔導(dǎo)讀物首發(fā)式在北京圖書大廈舉行。國家新聞出版廣電總局副局長周慧琳出席首發(fā)式并講話，中宣部出版局副局長張擁軍，總局印刷發(fā)行司司長劉曉凱、副司長董伊薇，總局出版管理司副司長許正明，北京市新聞出版廣電局局長楊爍、副局長王野霏，人民出版社、黨建讀物出版社、學(xué)習(xí)出版社以及北京發(fā)行集團負(fù)責(zé)同志參加首發(fā)式。

深入學(xué)習(xí)宣傳貫徹黨的十九大精神，是當(dāng)前和今后一個時期全黨全國的首要政治任務(wù)。為密切配合這一重大政治任務(wù)，為廣大黨員干部群眾學(xué)習(xí)貫徹、學(xué)懂弄通黨的十九大精神提供系統(tǒng)而權(quán)威的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)材料，根據(jù)中央有關(guān)部門統(tǒng)一安排，人民出版社、黨建讀物出版社、學(xué)習(xí)出版社共同推出了6種大會文件和3種學(xué)習(xí)輔導(dǎo)讀物（《十九大報告輔導(dǎo)讀本》《十九大報告輔導(dǎo)百問》《十九大黨章修正案學(xué)習(xí)問答》）。

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周慧琳強調(diào)，要精心組織好十九大文件及學(xué)習(xí)輔導(dǎo)讀物的出版發(fā)行工作，確保市場足量供應(yīng)，并積極探索全媒體出版、多渠道發(fā)行，整合線上線下資源，以最快的速度、最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，把十九大文件及學(xué)習(xí)輔導(dǎo)讀物送到全國廣大黨員干部群眾手中，在全國迅速掀起學(xué)習(xí)宣傳貫徹十九大精神的熱潮。