水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨制備及性能研究

深圳市漢龍科技開發有限公司 劉曉國 鄧海軍

水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨制備及性能研究

深圳市漢龍科技開發有限公司 劉曉國 鄧海軍

前 言

隨著玻璃絲網印刷油墨產品生產和應用量的增加，油墨中有機溶劑（VOC）對環境造成的污染、對人體的毒害以及易燃易爆造成的安全隱患越來越嚴重。水溶性玻璃絲網印刷油墨作為同類溶劑型油墨的替代產品，由于用水作稀釋劑，所以產品具有不易燃、不易爆、低毒、對環境污染小、產品成本低等特點，屬于環保、資源節約型油墨產品。油墨的水性化，關鍵是作為主要成膜物的共聚物的水性化。

作為油墨產品主要成膜物的水溶性樹脂主要有水溶性聚酯、水溶性聚酯改性聚氨酯、水溶性環氧共聚物和水溶性丙烯酸（酯）等。其中發展最快、應用最廣的是水溶性丙烯酸（酯）共聚物。水溶性丙烯酸（酯）共聚物作為水溶性油墨的主要成膜物，因為其在配方設計中，要考慮共聚物的水溶性，必須要有足夠量的含羧基單體，而羧基單體的含量太大會影響漆膜的性能，所以，單純的丙烯酸（酯）合成的水溶性共聚物作為油墨主要成膜物，其成膜性能在耐溶劑、耐堿性及耐水性等方面均不盡人意。

此外，由于所含羧基單體的玻璃化溫度均比較高，導致漆膜較脆，因此，人們采用其它原料對其進行改性，以達到應用的目的。本文介紹水溶性有機硅改性丙烯酸（酯）共聚物作主要成膜物的水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨產品的制備和性能研究。

實驗與結果

1．實驗材料

表1 原料

2．水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨配方

水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨配方見表2。

3．水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨制備

按配方將固化劑、偶聯劑、助劑先用助溶劑溶解，一邊攪拌，一邊慢慢地加入到水溶性熱固型硅丙樹脂中，攪拌均勻后高速分散30分鐘以上，再邊攪拌邊加水混合均勻，調節粘度到規定值，用400目篩網過濾即得水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨產品。

表2 水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨配方

表3 水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨性能指標性能指標

表4 水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨涂膜性能指標

4．水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨性能指標

不同配方水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨性能指標性能指標見表3。

5．水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨涂膜制備

取一定量水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨置于400目絲網印版上印刷在50mm×50mm×3.2mm鋼化玻璃板上，表干后，放入烘箱烘烤，烘烤溫度為170±2℃，烘烤時間為8min，涂膜厚度控制在10±1μm。將玻璃板放入干燥器冷卻放置12h后檢測涂膜性能。

6．水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨涂膜性能指標

不同配方水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨涂膜性能指標見表4。

由表4可知，水溶性熱固型玻璃絲網印刷油墨分別采用325、N85和3175固化劑，其涂膜附著力均能達到0級。將表4涂膜的硬度、耐丁酮擦拭、耐5%NaOH浸泡、耐100℃水浸泡和耐水浸泡性能指標描繪在坐標圖上，見圖1、圖2、圖3、圖4。

結果討論

從圖1可知，在配方其它組分不變的情況下，改變固化劑的種類，涂膜的硬度也會發生變化，其中采用325固化劑的硬度比采用N85固化劑和3175固化劑更高；而采用N85固化劑的硬度大于采用3175固化劑的硬度。采用325、N86和3175三種固化劑按同比例混合，涂膜硬度可達到2H，可以滿足彩晶玻璃油墨對涂膜的要求。

由圖2可知，在配方其它組分不變的情況下，改變固化劑的種類，涂膜的耐丁酮擦拭性能也會發生變化，其中采用325固化劑的耐丁酮擦拭比采用N85固化劑和3175固化劑的更好；而采用N85固化劑的耐丁酮擦拭性能比采用3175固化劑的好。采用325、N86和3175三種固化劑按同比例混合，涂膜耐丁酮擦拭性能可達到110次，可以滿足彩晶玻璃油墨對涂膜的要求。

由圖3可知，在配方其它組分不變的情況下，改變固化劑的種類，涂膜的耐5%NaOH浸泡性能也會發生變化，其中采用325固化劑的耐5%NaOH浸泡性能比采用N85固化劑和3175固化劑的都要差；采用N85固化劑的耐5%NaOH浸泡性能比采用3175固化劑也要差。而采用325、N86和3175三種固化劑按同比例混合，涂膜耐5%NaOH浸泡性能超過單獨使用上述任一固化劑的性能效果，這主要是因為三種固化劑共用后所產生的協同效應所致。

由圖4可知，在配方其它組分不變的情況下，改變固化劑的種類，涂膜的耐水煮性能也會發生變化，其中采用N85固化劑的耐水煮性能比采用3175固化劑和325固化劑的都要好；采用3174固化劑的耐水煮性能比采用325固化劑要好。而采用325、N86和3175三種固化劑按同比例混合，涂膜耐水煮性能達到了其中三種固化劑中效果最好的一種，這是因為三種固化劑共用后所產生的協同效應所致。

由圖5可知，在配方其它組分不變的情況下，改變固化劑的種類，涂膜的耐水浸泡性能也會發生變化，其中采用3175固化劑的耐水浸泡性能比采用N85固化劑和325固化劑的都要好；采用N85固化劑的耐水浸泡性能比采用325固化劑要好。而采用325、N86和3175三種固化劑按同比例混合，涂膜耐水煮性能達到了其中三種固化劑中效果最好的一種，這是因為三種固化劑共用后所產生的協同效應所致。

綜上所示，在水溶性熱固型玻璃絲網印刷由配方開發中，采用氨基、苯代氨基和異腈酸酯三種固化劑復配，可以實現復配效果的協同性。達到涂膜附著力、硬度、耐丁酮擦拭性能、耐水煮性能和耐水浸泡性能最好的效果。