HG-991印刷上光涂料的研制

申冉 陳威

上光加工是改善印刷品表面性能的一種有效方法，是提高印刷品質(zhì)量、檔次的有效手段。涂料在印刷品表面的上光，不僅可以增加其表面光澤度，使印刷品色澤更鮮明，而且具有防潮、防霉、防污、耐磨、保護(hù)印刷圖文等作用，廣泛應(yīng)用于包裝、裝潢、畫冊、大幅裝飾、招貼畫等印刷品的后加工。上光工藝是印刷品后加工的主要發(fā)展方向。

上光涂料在印刷品的上光加工過程中起著重要的作用，其性能直接影響到上光制品的光澤、外觀清晰度、防潮、防霉、耐磨等裝飾和保護(hù)性能。國內(nèi)生產(chǎn)的上光涂料多為溶劑型丁二烯、苯乙烯類共聚型，成本低，但耐光、耐磨性、耐油墨性差，檔次低，質(zhì)量差，不能滿足市場對高品質(zhì)印劇品的需要。由此，HG-991印刷品上光涂料的研制，對單體、引發(fā)劑的種類、用量，溶劑的種類，制備工藝對上光涂料的性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，制備出一種對印刷品具有一定黏合力，流平性好，后加工適應(yīng)性廣，成膜后透明度高，性能穩(wěn)定，具有一定的韌性和耐磨性，耐環(huán)境性能好，且對印刷品的印刷質(zhì)量無不良影響的新型上光涂料。

實(shí)驗部分

1.原料

溶劑：甲苯、無水乙醇、乙酸乙酯，均為工業(yè)品。

引發(fā)劑：偶氮二異丁腈（AB工N）、過氧化二苯甲酰（BPO），均為分析純試劑。

單體：丙烯酸酯、功能單體A、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯腈（AN）、醋酸乙烯（VAc），均為工業(yè)品。

2.上光涂料的制備

在帶有攪拌裝置、冷凝管、溫度計、滴液漏斗的四口燒瓶中加入單體、部分溶劑、引發(fā)劑及其他助劑，升溫回流反應(yīng)1～2小時，然后滴加剩余的溶劑、引發(fā)劑，繼續(xù)聚合3～4小時，冷卻至室溫，過濾，即得上光涂料。

3.上光涂料的性能測試

①用重量法測定固含量；

②黏度按GB1723-79測定；

③pH值用pH試紙測定；

④光澤度用45℃光澤度檢測儀測定；

⑤用玻璃棒將上光涂料均勻涂在印刷品表面，用目測法評價上光膠膜的透明性，涂料對印刷品的滲透性，油墨遷移性，抗彎折性。

結(jié)果與討論

1.單體的影響

丙烯酸酯是一類來源豐富，易與其他單體共聚的單體，其聚合物無色、透明、耐候性好、無味、無毒。故選其為軟單體，同時選用少量功能單體A，以增強(qiáng)上光涂料對印刷品的黏合力，利用其他硬單體與丙烯酸酯、功能單體A共聚制備了一系列的上光涂料。通過考查不同硬單體甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯腈（AN）、醋酸乙烯（VAc）制備的上光涂料的性能，結(jié)果見下頁表1。

從表1可知：甲基丙烯酸甲酯為硬單體的上光涂料黏度高，流平性好，膜亮透，光澤度高，耐彎折；苯乙烯為硬單體的上光涂料成膜性好，但略脆，黏度較低，涂布性略差；丙烯腈為硬單體的上光涂料成膜易泛黃，黏度低；醋酸乙烯為硬單體的上光涂料成膜無色透明，黏度適中，但膜較軟，易粘連。從綜合性能看，以甲基丙烯酸甲酯為硬單體制備的上光涂料性能最好。

2.溶劑的影響

上光涂料應(yīng)用于印刷品的表面涂布，要求溶劑具有無色、透明度高、揮發(fā)速度適中，對各色油墨不溶解或遷移性小的特點(diǎn)。幾種溶劑對上光涂料的影響見表2。

溶劑對油墨的遷移程度為：乙酸乙酯>甲苯>無水乙醇。不同溶劑組成的上光涂料黏度差別較大，以乙酸乙酯作溶劑的體系黏度最大，以甲苯作溶劑的體系黏度最小。從涂料涂布和相應(yīng)的上光制品來看，乙酸乙酯為溶劑的體系膜層透明度高，但溶劑揮發(fā)太快，制品表面的上光層易起皺，并有少量氣泡，涂布均勻性略差；以甲苯為溶劑的體系涂布性較好，上光膜層透明度高，無氣泡，但由于黏度小，對印刷品略有滲透，影響上光質(zhì)量；以無水乙醇為溶劑的體系，涂層干燥速度較慢，膜層易吸濕，略泛白。經(jīng)多次試驗，我們采用混合劑，一方面防止了溶劑對油墨的遷移，另一方面體系黏度、涂層干燥速度適中，涂布性好，膜層透明度好，無氣泡，光澤度高，取得良好的效果。

3.引發(fā)劑的影響

溶液聚合的引發(fā)劑以油溶性的偶氮類和過氧化物類為主，尤以偶氮二異丁腈（ABIN）和過氧化二苯甲酰（BPO）最為常用。實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)，以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，聚合體系反應(yīng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)化率、黏度都較以過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑的體系大（見下頁表3）。

以過氧化二苯甲酰為引發(fā)劑的體系聚合過程中誘導(dǎo)期長，易爆聚，不易控制。因而選用偶氮二異丁腈為本體系的引發(fā)劑。引發(fā)劑ABIN用量對上光涂料性能的影響見下頁表4，從表中可知，隨著ABIN含量的增加，上光涂料固含量增大，黏度增大。ABIN的用量對上光涂料的最終性能的影響較大，隨著ABIN用量的增多，體系聚合速率增大，但聚合物分子量降低，光澤性、耐磨性變差。較佳的引發(fā)劑用量為單體用量的0.7%～1.0%。

4.制備工藝的影響

聚合溫度及反應(yīng)時間對聚合反應(yīng)的影響較大。聚合溫度升高，體系聚合速率迅速提高，但由于體系中活性中心密度增大以及鏈終止速率增大，聚合物分子量隨之減小，從而降低了上光涂料膜層的光澤性和耐磨性；聚合溫度低，體系聚合速率低，最終產(chǎn)物單體轉(zhuǎn)化率小，殘留高，涂料黏度小，同時放置穩(wěn)定性差，聚合物易析出分層。聚合溫度選擇在混合溶劑沸點(diǎn)，可得到較為理想的上光涂料。延長聚合時間，同時在聚合反應(yīng)后期補(bǔ)加少量引發(fā)劑有助于轉(zhuǎn)化率的提高。

5.重復(fù)試驗及技術(shù)指標(biāo)

通過對上光涂料性能影響因素的系統(tǒng)研究，我們得到了性能優(yōu)異的HG-991上光涂料，經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗達(dá)到了滿意的效果（見下頁表5）。

6.應(yīng)用

新型HG一991上光涂料與印刷行業(yè)目前使用的兩種上光涂料的性能見表7。

市售上光涂料樣品1黏度大，對印刷品無滲透，但流平性略差，膜面光澤度略低，涂料帶淡黃色，對彩色印刷品的色澤有影響。市售上光涂料樣品2黏度低，流平快，但界面性能較差，對印刷品適用范圍較窄，對吸濕性大的印刷品略有滲透，而在較平滑、吸濕差的印刷品表面不能很好地分散，難以形成均勻的薄層，且對印刷品粘結(jié)強(qiáng)度較低，易剝離，不耐彎折。HG-991上光涂料成膜性好，在各種印刷品表面流平、涂布性都較好，粘結(jié)力大，耐彎折，不易剝離。其涂膜無色，透明性好，光澤度高，耐水性強(qiáng)，且固含量較低，在低成本方面具有較大優(yōu)勢，取得了理想的應(yīng)用效果。

結(jié)論

1.以丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯為主單體，混合溶劑為溶劑，ABIN為引發(fā)劑可制備出具有良好性能的上光涂料，引發(fā)劑ABIN的最佳用量為單體用量的0.7%～1.0%。

2.聚合反應(yīng)在溶劑沸點(diǎn)溫度回流反應(yīng)，體系既具有較大的聚合速度，同時又能得到性能良好的聚合產(chǎn)物。延長反應(yīng)時間，在反應(yīng)后期補(bǔ)加少量引發(fā)劑有助于轉(zhuǎn)化率的提高。

3.HG-991上光涂料對印刷品有較強(qiáng)的粘合力，流平性好，具有較廣的后加工適應(yīng)性。其涂層透明度高，光澤性好，耐彎折，耐環(huán)境性能好，經(jīng)試用達(dá)到了很好的應(yīng)用效果。