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改性蜡粉的水性分散体在水性油墨中的应用

                                                                             改性蜡粉的水性分散体在水性油墨中的应用 


        近年来,随着人民生活水平的日益提高,人们开始关注环保,各领域对环保的要求越来越高,油墨行业也不例外。水性油墨由于有着低VOC排放也越来越受到人们的注意。所以现在油墨行业中水性油墨的产量也在高速增长。但也正因载体是水,所以,以前在溶剂型体系中常用的一些助剂必须做相应的调整才能够在水性体系中应用。

  蜡粉作为大部分油墨品种中必不可少的助剂,已经有了非常成功的使用经验,但目前市场上绝大多数蜡粉品种都属于聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、费拖蜡、油酸酰胺芥酸酰胺)蜡,在有机溶剂体系中表现良好,但由于这几种蜡粉分子结构中缺少亲水性基团,所以,如果直接应用于水性体系,必然会有相容性不好的问题。据我们所了解,在国内还有相当的水墨生产厂家遇到过蜡粉上浮,*终导致失去蜡粉本应具有的各种功能的现象。

  要想解决这一问题,就必须解决蜡粉本身的亲水性。

  利用氧化聚乙烯蜡进行转相乳化法生产蜡乳液是一条途径,但是会有如下问题:

一、在油墨中使用蜡类助剂主要是利用蜡的特性提高油墨墨层的耐磨擦、抗刮伤、防连性能,这就要求在干燥的墨层表面能够充分的突出蜡的性能。然而,大家都知道,在蜡乳液的生产过程中要加入大量的乳化剂,一般来讲,乳化剂的加入量(相对于氧化聚乙烯蜡)为25-40%,这样才能够保证蜡乳液有一定的稳定性,否则,在短时间内就会有蜡从乳液中析出的问题。因此,蜡乳液失去水分干燥后所形成的连续相蜡膜中,蜡被大量的乳化剂所包裹,其性能根本就发挥不出来,或者说大打折扣。因此,在大部分的水墨配方中,固含量40%以上的蜡乳液,其加入量至少要达到5%才能够起到效果,成本很高。

二、蜡乳液的固含量一般为15-55%,国外厂家的高固含乳液已经比较成熟,一般为42-55%,而国内这方面的技术还不是很成熟,不够稳定,有的厂家虽然能够进行生产,但在较短时间内就会有沉淀出现,*终导致蜡的析出。
三、在我国的北方地区,冬季会遇到结冻的问题。虽然厂家都有暖库,但如果稍有不慎(如仓储、运输等)使蜡乳液结冻,后果不堪设想,解冻后,蜡会马上从水中析出,而这种析出是不可逆的,会给厂家带来严重的损失。
第二种方法就是将聚乙烯蜡微粉在助剂的配合下制作成水性分散体,目前市场上也有类似商品,也有的水墨生产厂家自己利用丙烯酸树脂配制分散体,该分散体本身的稳定性在一定时期内还可以接受,但由于蜡粉本身缺乏亲水性,而且单纯利用高速搅拌对蜡粉进行分散,几乎不可能使蜡粉达到良好的单颗粒分散状态,其性能就会收到影响,加入到水墨中后也同样会出现蜡粉上浮的现象。

  针对这些问题,我们做了大量的实验与长期的测试工作,开发出了改性蜡粉的水性分散体515A,在水性油墨中使用蜡的问题上取得了可喜成果。我们首先将聚乙烯蜡进行改性处理(并不是传统意义上的将聚乙烯蜡进行氧化反应),使得聚乙烯分子链段上带有亲水性基团,然后将改性聚乙烯蜡加工成平均粒径为7μm的微粉化蜡,*后,配合使用4种总含量为1.5%以内的助剂,制造成固含量为43%的蜡粉的水性分散体,经试验证明,在加入量为1.5-2.5%时,就能够达到良好的效果。其技术参数如下:

固含量                        43±1%
pH值                          7-8
度                          2000-3500mPa.s
平均粒径                      7μm
*大粒径                      20μm
软化点                        120℃
冻融稳定性                    3周期
(-18±2℃18h,常温6h为一周期)
储存稳定性                    6个月
离子性                        非离子

  由于该水性分散体中所含的助剂量很小,因此,蜡粉的性能体现得很直接,在耐磨擦、防连等性能上均优于蜡乳液。下图所示即为空白样、加入5%蜡乳液、加入2.5%515A的耐磨印刷样片。


                   (未加蜡类助剂)


(加入5%蜡乳液)
                         (加入2.5%515A)
  另外,值得一提的是,该分散体的冻融稳定性非常好,虽然技术参数中为3周期,实际上可以达到至少10周期。这一特点将非常有利于我国北方地区的水墨厂家。