影響水性光油耐劃傷性的因素

(1.北京印刷學(xué)院, 北京 102600;2.北京東方亞科力化工科技有限公司, 北京 101149)

摘要:通過(guò)改變配方中水性樹(shù)脂乳液及蠟乳液的種類和含量, 配置水性光油進(jìn)行試驗(yàn), 探討水性樹(shù)脂以及蠟乳 液對(duì)光油涂膜耐劃傷性的影響。 結(jié)果表明:不同種類的水性樹(shù)脂乳液及含量對(duì)水性光油的耐劃傷性的影響不 同;水性光油中加入蠟乳液可以提高涂膜的耐劃傷性;光油中加入的蠟乳液的粒徑越大, 涂膜耐劃傷性越好。

關(guān)鍵詞:水性樹(shù)脂;蠟乳液;水性光油;耐劃傷性
中圖分類號(hào):TS802.3　 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 　 文章編號(hào):1001-3563(2010)17-0132-03

上光油是用于印刷紙品上的一種裝飾和保護(hù)性 功能涂料。所謂上光是指在完成圖文印刷的復(fù)制品 表面涂布光油 ,以提高印刷品的外觀效果、使用性能 和保護(hù)性能。近年來(lái), 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng), 環(huán) 境友好型的水性光油越來(lái)越受到人們的關(guān)注 [ 1] ,但水 性上光油在光澤度 、耐劃傷力等方面仍存在不足。而 水性樹(shù)脂是決定水性光油耐劃傷性的決定性因素 ,添 加蠟乳液在一定程度上也改善了水性光油的耐劃傷 性 。針對(duì)這種狀況 ,主要研究水性丙烯酸樹(shù)脂乳液和 蠟乳液對(duì)水性光油耐劃傷性能的影響 。

1 實(shí)驗(yàn) 

1.1 原料 

水性丙烯酸樹(shù)脂乳液 :乳液 1, 乳液 2, 乳液 3 ,乳 液 4,乳液 5(北京東方亞科力);蠟乳液:BASF 蠟乳 液(巴斯夫),WE-6,WE-68(廣州冠志化工);消泡劑 : 水性消泡劑 810(迪高助劑);助溶劑 :無(wú)水乙醇(北京 化工廠);中和劑 :MA-95 中和劑(迪高助劑);溶劑 : 去離子水。

1.2 設(shè)備 

攪拌設(shè)備為 HJ-6A 型數(shù)顯恒溫多頭磁力攪拌 器;耐劃傷性性能測(cè)試設(shè)備為 ZHY 型自動(dòng)劃痕儀 ;粒 徑測(cè)試設(shè)備為激光粒度儀 。

1.3 光油制備方法 

向燒杯中依次加入丙烯酸樹(shù)脂乳液 、消泡劑 、蠟 乳液、中和劑,每次加料后均攪拌一定時(shí)間, 最后加適 量去離子水和無(wú)水乙醇, 高速剪切分散 60 min, 即得 白色半透明狀的水性光油 。

1.4　 耐劃傷性能測(cè)試

試板為按 GB 9271 標(biāo)準(zhǔn)制成的硬鋁板 ,涂膜厚度 按 GB 1727標(biāo)準(zhǔn)制備為 10 μm ,制備的水性光油用絲 棒涂布在試板上 , 之后按 ISO 12137-2 :1997 標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定的溫度(23 ±2)℃,相對(duì)濕度(50±5)%的條件下, 至少干燥 16 h 后進(jìn)行耐劃傷性試驗(yàn)。

2　 結(jié)果與討論

水性樹(shù)脂是水性光油中最重要的成分 ,水性光油 涂膜的耐劃傷性主要取決于水性樹(shù)脂, 因此, 合成了 5 種不同的水性丙烯酸樹(shù)脂乳液 ,考察不同的水性丙 烯酸樹(shù)脂及含量對(duì)水性光油耐劃傷性的影響, 測(cè)試結(jié) 果見(jiàn)圖 1。

可以看出 ,水性樹(shù)脂乳液的種類和含量都對(duì)水性 光油涂膜的耐劃傷性產(chǎn)生影響, 隨著水性丙烯酸樹(shù)脂 乳液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加 ,涂膜的耐劃傷性都呈現(xiàn)先升 高達(dá)到極大值后又下降的趨勢(shì)?？傮w來(lái)說(shuō), 乳液 2 制 備的光油耐劃傷性較好 , 乳液 4 次之, 乳液 1 的效果 最差。另外, 各種乳液出現(xiàn)極大值的乳液含量各不相 同 ,其耐劃傷力與乳液含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 1。

由實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知, 使用不同的乳液制備水性 光油時(shí), 為了提高其耐劃傷效果 ,需要調(diào)整乳液含量。 實(shí)驗(yàn)研究使用的5 種乳液中 ,使用乳液2, 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70%時(shí)制備的水性光油具有較好的耐劃傷性 ,其耐劃 傷力可達(dá)到 6 kN 。

2.2 蠟乳液對(duì)光油耐劃傷性的影響 

一般水性光油中加入蠟乳液可以提高水性光油 涂膜的耐劃傷性。為了考察蠟乳液對(duì)光油耐劃傷性 的影響,將 3 種蠟乳液分別添加到用乳液 2 制備的光 油中, 并改變蠟乳液的添加量, 測(cè)試樣品的耐劃傷性 , 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖 2。

水性光油中未加入蠟乳液時(shí), 涂膜表面極易被劃 傷,耐摩擦性也差,添加蠟乳液 ,可以提高光油膜層的 抗劃傷性, 見(jiàn)圖 2 。光油中加入 3 種不同類型的蠟乳 液助劑之后 , 涂膜表面的抗劃傷性都能有較大的改 善,但蠟乳液的用量過(guò)大也會(huì)影響涂膜的抗劃傷性 。

蠟乳液能夠改善水性光油抗劃傷性的機(jī)理, 可以 認(rèn)為是在成膜過(guò)程中由于蠟的“漂浮效應(yīng)” , 使得蠟漂 浮到涂膜最上層表面 ,形成蠟保護(hù)層 。分布在涂膜表 面的蠟顆粒多呈球形 ,該球形粒子一部分鑲在乳液膜 內(nèi),一部分突出在乳液膜表面, 影響涂膜性能主要是 露在膜外表的部分球形蠟粒 ,見(jiàn)圖 3 。當(dāng)涂膜表層受到外力作用時(shí), 由于蠟保護(hù)層的“滑移”作用 , 使得外 力不同得到固定的著力點(diǎn) ,減弱外力對(duì)涂膜表面的損 傷,起到改善水性光油抗劃傷性的效果。

圖 2顯示結(jié)果還說(shuō)明 ,水性光油蠟乳液含量不同其抗劃傷效果也不同。BASF 蠟乳液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.5%左右就達(dá)到峰值(5 .5 kN),而 WE-6 蠟乳液和 WE-68 蠟乳液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%左右達(dá)到峰值 ,分別 為 7 kN 和 6 .5 kN 。這主要是由 3 種蠟乳液粒徑不 同所致。3 種蠟乳液的粒徑分布圖見(jiàn)圖 4。

從粒徑分 布圖可以看出 , BASF 蠟乳液粒徑相對(duì)較小, 且分布 較窄,而 WE-6 和 WE-68 蠟乳液粒徑較大且分布較 寬。蠟乳液以大小不一的形態(tài)附著在涂膜表面時(shí), 小 粒徑的蠟顆?？梢蕴畛涞酱罅较烆w粒的空隙中, 形 成更加致密的蠟保護(hù)層, 使其對(duì)涂膜表層的保護(hù)作用 更加顯著。大小粒徑混合附著在涂膜表面時(shí)所需的 蠟乳液的用量一般比小粒徑均勻附著在涂膜表面時(shí) 要多 ,因此 ,添加 WE-6 和 WE-68 達(dá)到抗劃傷力極大 值所需的用量比添加 BASF 蠟乳液的量多 。

3 結(jié)論 

1)水性樹(shù)脂乳液的種類和含量對(duì)水性光油涂膜 的耐劃傷性有影響 。不同的水性丙烯酸樹(shù)脂乳液達(dá) 到最大抗劃傷力的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同。乳液 2 在質(zhì)量分 數(shù)為 70%時(shí),具有最大抗劃傷力。 2)水性光油中添加蠟乳液可以提高涂膜的抗劃 傷性。粒徑較大且分布較寬的 WE-6 和 WE-68 蠟乳 液添加量為 3%時(shí), 可以顯著改善水性光油的抗劃傷 性 。

參考文獻(xiàn):

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