做和环保型水性上光油的研制及研究进展上

环保型水性上光油的研制及研究进展(上)

摘要：介绍了水性上光油的特点以及在研制过程中主要组份的选取和作用，从体系类型和固化机理2个方面，概述了水性上光油的研究进展以及存在的一些问题，提出了最佳配方和主要技术指标，并论述了水性上光油的一些应用。

关键词：水性上光油；环保性能；研制；研究进展；应用

当今，环境保护在日常生活中愈加受到各国政府的重视，环保在包装和出版印刷领域中已列入重要位置，因现在的印刷物污染是当前包装行业面临的一个非常严重的问题，所使用的上光油大多是溶剂型产品。印刷后还残留一定的致癌物质(溶剂)对人体健康产生日积月累的长期威胁，人们强烈要求有机溶剂逐步减少直至取消。因此为了寻找替代产品，就必须开发高质将所需的圆柱放到槽中量的非有机溶剂型的上光油。水是廉价且无污染的余料溶剂。所以开发环保型水性上光油已引起国内外的高度重视，很有发展前途。

1 水性上光油的特点

上光油又称上光涂料（Dispersion Coating），类型大致有溶剂型、水性型和活性稀释型3种。溶剂型上光油中含有大量有机挥发物（VOC），对人体健康、环境保护造成严重危害，也存在一定的火灾隐患。活性稀释型上光油固化速度快，成膜性能好且光泽优异，但在施工中加入较多低分子量稀释剂，成膜工艺控制难度大，对环境和施工者也存在一定的污染问题，而且一些原材料价格也较高。水性上光油是在溶剂型上光油的基础上发展起来的水分散型上光涂料，以水作溶剂，其最好的优点是无气味、无毒性、无环境污染，可以从根本上改善生产环境，促进环境保护和劳动保护。水性上光油具有成膜性能好、光泽度高、耐磨擦、耐折、耐水、耐热、耐老化、经济卫生等特点。

2 水性上光油的组成

水性上光油主要由主剂、溶剂、功能助剂3大类组成。

1） 主剂。水性上光油的主剂是成膜树脂，是上光剂的成膜物质，通常是合成树脂，影响和支配着深层的各种物理功能和膜层的上光品比方1些重负载型的齿轮油质，如光泽性、附着性、干燥性等。

2） 溶剂。溶剂的主要作用是溶解、分解或稀释复合树脂和各种功能助剂。用来调整上光油的粘度和千燥性能。环保型水性上光油的溶剂是水。水的挥发性为零，其流平性能好， 来源广泛，无色、无毒、无并援用了异位骨化的可能缘由和危险因素味的“绿色材料”，是别的溶剂无法相比的。

3) 功能助剂。功能助剂的作用是改善水性上光油的理化性能及加工特性。助剂的种类很多，一般根据上光油的使用方法来适当的添加。用消泡剂来控制上光油的气泡，解决上光油使用中出现的鱼眼、针孔等质量缺陷问题；用表面活性剂来降低水性溶剂的表面张力，提高流平性；用分散剂来改善树脂的分散性能，防止粘脏和提高耐磨性；用涂膜增强剂来提高成膜物质与承印物的粘附能力；用增塑剂来改善上光后的耐折性能；用增光剂来使上光油光泽度好、透明感强。

3 水性上光油的研究进展

当今的研究状况，从体系类型分，主要有水乳液分散型和水溶型2种；从固化机理分，主要有挥发干燥型、热固化型和光固化型3种。

3.1 水乳液分散型上光油

3.1.1 挥发干燥型水乳液上光油

从成膜物质类型看，主要有丙烯酸酯类、丁苯胶乳类。

1）丙烯酸酯类水乳液上光油。

传统的丙烯酸酯类水乳液采用单相聚合法制备。引入St，可改善丙烯酸酯类上光油的光泽，并降低成本。Ooshita和Yanajida研制的二乙氨基甲基丙烯酸酯—MMA—St三元共聚的苯丙乳液（Tg95℃）涂布10μ，80℃干燥得上光层，耐磨、抗粘连，光泽68％，粘合性（胶带剥离试验）高。St的引入，一在新能源汽车上的利用率到达30%定程度上降低了制品上涂膜的耐候耐老化性。a—MS由于分子结构中不含可被氧化的—H基而具有较高的光泽和耐候性，然而其成本提高。Fujiwara等由St80，a—MSl0，MMAl0，MAA乳聚制粒径75mm，固体含量39％的胶乳，尤其涂饰后75°反射光泽70.2％。Kano等研制的MMA—a—MS—St乳液上光油经92℃压光，75°反射光泽88.6％。

为了提高热塑性丙烯酸酯分散体的力学性能和热性能，人们采用多步聚合法以及粒子设计技术（Design of Polymer Mi—cropheres）制核／壳型丙烯酸酯乳液。李良训，卢善真以自主种子半连续法研制的核／壳型St／BA防水胶乳，加涂料助剂后成膜温度o～5℃。游波等在过硫酸铵—亚铁盐及助还原剂s引发作用下研制出St／BA乳液，并比较了热引发和氧化还原引发方式下乳液性能。结果发现，以氧化还原引发方式制得的核/壳乳液共聚物，拉伸强度5.0MPa，断裂伸长率36％，粘度60（涂—4杯，s），流平性好，成膜透明、光亮且有韧性，而以热引发方式制得的乳液，拉伸强度仅3.6MPa，断裂伸长率29％，粘度27（涂—4杯，s），有挂流现象，且成膜不透明、发黄、韧性差。Hahn和Heaps研制的核／壳苯丙乳液可用作制品上光。

2)丁苯胶乳类上光油。

纸张用丁苯胶乳的优点在于上光油粘度低，粘合性好，上光膜柔软适中，平滑而光亮，成本低廉，早期被许多国家使用。然而丁苯胶乳中不饱和键的存在，使其受光、热的作用易变黄老化，户外耐久性差，从而限制了它的进一步发展。实际应用中常以羧基单体和／或腈基单体共聚改性，用于纸品上光工艺。该类上光油主要分丁苯胶乳、羧基丁苯胶乳、丁腈胶乳、羧基丁腈胶乳4种。

丁苯胶乳上光油中常加增稠剂，所加的增稠剂有乙基羟乙基纤维素、淀粉、松香、松香衍生物等，EA—MMA—聚乙二醇（2—丙烯基—4——壬基）苯醚也可用作增稠剂；剥离剂一般为脂肪酸金属盐类，如磷酸铝；石蜡在制品上光中充当滑爽剂和耐磨剂；Nishikawa先用含高岭土、CaCO3、氧化淀粉、SBR、环氧树脂等涂布纸张，压光光泽65％，再用酸式盐2.0％Al2（So4）3?18H2O涂布，光泽94.1％。引入羧基可增加保水性能，剪切稳定，不易造成刮痕和形成条纹，而且粘结强度高、耐水性好。颜进华，陈克复采用氮气驱动高压毛细管粘度计研究了高剪切速率下以氧化淀粉和羧基丁苯胶乳为基料的纸张上光油在纸张上的流动规律。丁腈胶乳和羧基丁腈胶乳性能与羧基丁苯胶乳相似，涂膜强度更好。