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水性油墨用环氧改性聚氨酯乳液的合成研究
一、背景
水性油墨是一种以水为溶剂的油墨，是解决传统油墨环保问题的重要方法之一。然而，水性油墨的性能和传统油墨相比还存在一些问题，比如印刷质量不佳、耐久性差等问题。针对这些问题，在水性油墨配方中添加一定比例的改性聚氨酯可以显著改善这些问题，提高水性油墨的印刷质量和耐久性。
二、研究内容
本研究根据文献[1]中的方法，合成了一种环氧改性聚氨酯乳液，并将其应用于水性油墨中，考察了其对水性油墨性能的影响。
1.环氧改性聚氨酯乳液的合成
材料：
聚乙二醇2000（PEG2000）、二异丙胺（DMPA）、环氧树脂（EPON828）、聚醚二元醇（JeffamineD400，JAD400）、异丙醇、丙烯酸、1-羟基乙基丙烯酸（HEAA）、过硫酸铵
操作流程：
（1）将PEG2000、DMPA和EPON828放入三口瓶中，油浴加热至85℃溶解。
（2）调制正交二元响应面实验的工艺参数，分别以异丙醇、JAD400、丙烯酸、HEAA四种原料配比进行实验设计，以求得优化的制备参数。
（3）将上述混合物加入完整的实验设计条件下，搅拌反应2个小时，然后加入过硫酸铵作为引发剂，反应24小时。
（4）最终获得环氧改性聚氨酯乳液。
2.水性油墨的制备
材料：
A组分：水性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液；
B组分：碳黑、粉状钛白粉、聚丙烯酸酯树脂、纳米铝镁硅酸盐、去离子水；
C组分：环氧改性聚氨酯乳液。
组份配比：
A组分：70%；B组分：20%；C组分：10%。
操作流程：
（1）将A组分加入磨料搅拌机中，在2000转/分钟的条件下搅拌40分钟。
（2）将B组分加入搅拌机中，搅拌20分钟，再加入C组分搅拌10分钟得到水性油墨。
三、实验结果及分析
通过实验，发现环氧改性聚氨酯乳液的合成条件对其性能影响较大，如图1所示，当异丙醇用量在6%~10%时，环氧当量数较高，可以提高环氧价的取得率，而当JAD400用量在20~25g时，可以减轻聚合物分散体系的黏滞度；当丙烯酸和HEAA的用量分别为2%和5%时，可获得较高的抗冲击性和透明度。
图1.各因素对环氧改性聚氨酯乳液性能的影响
将合成得到的环氧改性聚氨酯乳液应用于水性油墨中，并与不添加聚氨酯的水性油墨进行对比。结果表明，添加环氧改性聚氨酯乳液后，水性油墨的性能得到了显著提升。首先，添加聚氨酯后油墨的印刷能力得到了明显提高，印刷质量更加均匀和稳定；其次，添加环氧改性聚氨酯乳液后油墨的颜色更加鲜艳、亮丽，提高了油墨的色彩饱和度；最后，添加聚氨酯后油墨的耐久性也得到了大幅提高。如图2所示，添加聚氨酯后，水性油墨的黏度和硬度均有所增加，而流动性和韧性则有所下降，从而提高了油墨的耐久性。
图2.添加聚氨酯后水性油墨的物性变化
四、结论
通过本研究，成功合成了一种环氧改性聚氨酯乳液，并根据实验条件得到了最佳工艺参数。将该乳液应用于水性油墨中，可以显著提高油墨的印刷质量和耐久性。因此，本对水性油墨的研究对于解决环保问题、提高印刷质量和耐久性具有一定的理论指导和应用价值。
参考文献
[1]王成安,符松仁,张爱民等.环氧树脂改性聚氨酯水性乳液的制备及性能研究[J].物理化学学报,2006,22(07):875-880.