《连接料与助剂》PPT课件.ppt

第一节 概述 一、连接料的用途和类型 油墨连结料，又称凡立水(Vehicle)是由高分子物质混溶 和制成的液状物质，在油墨中的作用： 1.作为分散介质使用,是颜料的载体. 2.作为成膜物质. 第十章 连接料与助剂 Date1 二.连结料的主要成分 植物油 干性油:桐油、亚麻油、脱水蓖麻油等 半干性油：豆油等 不干性油：椰子油等 矿物油 机械油：10号、20号等 油墨油：煤油 蜡 天然蜡 合成蜡 动物蜡 植物蜡 矿物蜡 聚乙烯蜡 聚四氟乙烯蜡 Date2 有机溶剂 碳氢化合物类:烷烃、环烷烃、芳烃等 醇类：乙醇、丙醇等 酮类：乙酮、甲乙酮等 脂类：乙酸乙脂、乙酸丁脂等 树脂 天然树脂 松香、松香衍生物 石油树脂、沥青 合成树脂 酚醛树脂 醇酸树脂 聚酰胺树脂 纤维衍生物 橡胶 丙烯酸树脂 二.连结料的主要成分 Date3 三.连结料组分的理化指标 1.酸值:1克油脂所消耗的氢氧化钾KOH的毫克数. *酸值高,颜料的分散性比较好,但是容易发生乳化. 2.碘值:1克油脂所消耗的碘I2的毫克数. *碘值高低表示油脂或树脂不饱和程度的高低.它是某种连结料干 燥能力的间接描述。 3.软化点:树脂从固态到液态的转化温度.(与晶体不同) *软化点低,在溶剂中容易溶解,但是,对溶剂的释放性差,影 响干燥. 4.脂族羟溶解性(煤油容纳度)：它是指树脂在正庚烷中的溶解性能。 一般溶解性好，则制得油墨的流动性较好，其抗水性能也较好。 Date4 第二节 连接料组分的性能与结构 一.植物油 1.组成与结构 CH2-O-C-R1 O CH-O-C-R2 O CH2-O-C-R3 O 其中，R1、R2、R3是不同或相同脂肪羟基，可以是饱和 的或不饱和的。 高级脂肪酸 的甘油酯 Date5 几种常用的高级脂肪酸的分子结构式： 硬脂酸 CH3(CH2)16COOH 油 酸 CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH 亚油酸 CH3(CH2)4CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH 亚麻油酸 CH3CH2CH=CH-CH2CH=CH-CH2-CH=CH(CH2)7COOH 桐油酸 CH3(CH2)3CH=CH-CH=CH-CH=CH-(CH2)7COOH 分子中双键数目的多少及相对位置决定了它们的活性 即干性强弱，通常可根据碘值的高低分为干性、半干性和 不干性。 Date6 干性油在空气中有较好的干燥性，碘值一般在 140以上，属于这一类的植物油有桐油、亚麻油、梓 油等。 半干性油在空气中干燥较慢，碘值一般在100- 140之间，属于这一类的有豆油、菜籽油等。 不干性油在空气中氧化极慢，不能成膜干燥，碘 值在100以下，属于这一类的有篦麻油、椰子油、花 生油等。 Date7 2.油墨中常用的植物油 （1）桐油-干性油：其干燥性能和成膜性能优异，在 高光泽油墨中多有使用。 桐油 干性油 Date8 2.油墨中常用的植物油 （2）亚麻油-干性油：干性比桐油慢，活性比桐油小 ，它是油墨工业最基本的原料之一。 亚麻仁油干性油 Date9 2.油墨中常用的植物油 （3）豆油-半干性油：干燥较慢，用来制造浅色油墨 ，特别是制造烘干型油墨。 大豆油 半干性油 菜籽油 大豆油 Date10 2.油墨中常用的植物油 （4）蓖麻油和脱水蓖麻油不干性油：可用于制造复 印油墨及作为增塑剂用于某些油墨中。脱水蓖麻油可用 于印铁和食品包装油墨中。 不干性油 Date11 二、矿物油(石油干馏的产物) 1.汽油（60-220 ）：是油脂、树脂的良好溶剂， 常用于制造照相凹版油墨。 汽油 Date12 二、矿物油(石油干馏的产物) 2.高沸点煤油-油墨油：主要适用于快固油墨及热 固型胶印油墨。 煤油 Date13 二、矿物油(石油干馏的产物) 3.机械油：用于轮转新闻油墨，典型的渗透干燥型 连结料。 Date14 三、有机溶剂 在油墨中，有机溶剂用于溶解树脂类成膜物质而制成溶剂型连结料 。 Date15 1.油墨对有机溶剂的基本要求 (1)溶剂的溶解参数、氢键值与树脂的溶解性 一般地，当溶剂和聚合物的溶解度参数和氢键值近 似时，其溶解性（互溶性）是良好的。 Date16 (2)挥发能力 快蒸发 蒸发速率300 中蒸发 蒸发速率130-300 慢蒸发 蒸发速率40-130 十分慢蒸发 蒸发速率40 溶剂从油墨中挥发的性能取决于溶剂本身的因素 ，如分子量、蒸发潜热、饱合蒸气压、沸点、粘附能 密度等，外部因素有油墨组分、各组分含量、温度等 。 通常，用溶剂的相对蒸发速率（令乙酸乙酯的蒸 发速率为100）来表示溶剂的挥发能力。 Date17 (3)安全及环境保护问题，溶剂在空气中的最大浓度mg/m3 乙酸 1500 异丙醇 490 笨、甲苯 100 二甲苯 200 乙酸丁酯 300 酯族汽油 350 一些溶剂在工作场所允许最高浓度: 甲苯 100 乙酸丁酯 400 异丙酸 500 正丁醇 500 甲醇 200 乙醇 1000 Date18 2.油墨中常用的有机溶剂有: 芳烃类、醇类和酯类等，主要用于制造挥发干燥的照相 凹版油墨和柔性版油墨。 芳香烃类 醇类 Date19 2.油墨中常用的有机溶剂有: 芳烃类、醇类和酯类等，主要用于制造挥发干燥的照相 凹版油墨和柔性版油墨。 酮类 醋酸乙酯 Date20 分子式、沸点、相对蒸发速率等见表。 Date21 四、蜡 1.蜡在油墨中的应用 蜡是油墨常用助剂，用于油墨中，能改善油墨的抗水 性和印刷性能，主要是改变油墨的流变性。 蜡 Date22 四、蜡 2.蜡的类别及品种 蜡 动物蜡：虫蜡、蜂蜡 植物蜡：卡诺巴蜡等 矿物蜡：石蜡等 合成蜡：聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡 Date23 五、树脂 单独由干性油制成的油型连结料分子量小，固着速 度慢，光泽不好，乳化易严重，所以，将树脂引入油墨 的连结料中，连结料的各项性能得到了重大改善。 油墨 中使用的树脂主要分为天然树脂和合成树脂 两大类，油墨中常用的树脂有： Date24 1.松香及其衍生物 （1）松香是松树分泌的树脂，呈琥珀色的透明固体，主要 组分是松香酸，分子式： C19H29COOH 结构式： COOH 容易氧化且脆，一般不直接用于油墨连结料中，而 是需要经过化学改性再用于油墨中。 松香 Date25 （2）松香酯是松香与醇类物质反应的产物，可以分为甘 油松香酯、季戊四醇松香酯和季戊四醇聚合松香酯 。 以甘油和松香酸的反应为例： COOH 3 +HOCH CH2OH CH2OH COCH CH2O CH2O OC OC +3H2O 季戊四醇松香酯可直接用于照相凹版油墨，季戊四醇聚合松香酯广泛 用于胶印、特别是热固型轮转胶印油墨中。 Date26 (3)松香酸金属盐 由于价格低廉，长期被油墨工业所采用，缺点是 性质较脆。 Date27 (4)失水苹果酸树脂 COOH + CH-C O O CH-C O COOH CH-C O O CH-C O 用多元醇酯化可得到油溶性树脂松香酯，制成的油墨粘性比较 低，印刷性能较好。分三种规格： 乙二醇溶型：大量用于溶剂型和水性油墨中； 乙醇溶型：大量用于照相凹版油墨，经处理后可用于凸版油墨； 油溶型或碳氢溶剂溶解型：用于快干和热固型胶印。 Date28 2.天然沥青与石油沥青 天然沥青溶解在苯类溶剂中可制造照相凹版油墨 ； 石油沥青溶于矿物油中可制造胶印轮转黑墨及黑 色新闻油墨。 沥青价格便宜，性能较好，使用相当普遍。 天然沥青石油沥青 Date29 3. 改性酚醛树脂 OH + HCHO OH CH2 n 然后用松香进行改性，得到改性酚醛树脂，它的 软化点较高，结膜硬度好，光泽好，油溶性好，所以 是胶印亮光快干油墨连结料的理想树脂。 酚醛树脂是酚类物质与醛类物质经缩合而得 到的高分子特质。如 Date30 4.改性醇酸树脂 CH2-O-C-R CH2-O-C-R CH-O-C-R o o o + CH2-OH CH2-OH CH-OH CH2OH CH-OC-R CH2-OH O 醇酸树脂是多醇和多酸类物质酯化得到的高分子 物质，改性醇酸树脂一般是先由植物油醇解形成甘油 单酯，再与多元酸酯化形成高分子。 反应式如下： Date31 与多元酸酯化： CH2OH CH-O-C-R CH2OH O + C O O C O CC-OCH2-CH-CH2OH OO OH OC R O CC-OCH2-CH-CH2OH OOOC R O 聚合 n Date32 改性醇酸树脂对颜料润湿性，显色性都比较理想 ，制成的油墨流动性好，结膜光泽好，干燥性好。 但由于体系中往往存在较多羟基，导致抗水性差 ，因而限制了它在胶印油墨中的作用。 Date33 5聚酰胺树脂 二聚亚油酸与二胺反应为： CH2-CH=CH(CH2)7COOH CH CH(CH2)7COOHCH CHCH CH CH3(CH2)4 CH3(CH2)5 + NH2-R-NH2 聚合 聚酰胺是多胺与多酸类物质缩合而得到的高分子物 质，用于油墨的聚酰胺树脂是二聚脂肪酸与二胺类物质 的缩合产物。 Date34 NH-R-NH-C-(CH2)7CH=CH-CH2 O CH CH(CH2)7CCH CHCH CH CH3(CH2)4 CH3(CH2)5 O n 聚合 油墨中所用的聚酰胺树脂属于非反应型树脂，主要用 于溶剂型油墨，如照相凹版油墨、柔版油墨、塑料包装 油墨等，要求对塑料粘附性好，干燥快；再就是要求通 过改性提高其溶解性。 Date35 丙烯酸树脂是由丙烯酸或它的衍生物聚合而成，结构式为 ： CH2-C C O OR n (R:H、烃基、烷氧基等） R 它的溶解性很好，具有良好的粘附性和耐化学性， 主要应用于光固化型和水基型油墨。 6.丙烯酸树脂 Date36 7.纤维衍生物 常用的有硝酸纤维和乙基纤维：其特点是成膜坚 韧、干性好、防裂抗热； 二者都被广泛用于柔性版和照相凹版油墨中。 乙基纤维素 Date37 8.聚氨酯树脂 2CH3 NCO + CH2-OH NCO CH2-OH CH3 NCO NHC-O-C2H4-O-C-NH O O CH3 NCO 它形成的膜层耐摩擦， 对颜料润湿性好，用于胶 印油墨中性能优良。 Date38 9.环氧树脂 环氧树脂泛指含有环氧基的高分子聚合物，应用 最广泛的是二酚基丙烷环氧树脂。 环氧树脂的特点是对物质有良好的附着力，常与 纯酸、酚醛树脂混用制造印铁油墨、罐听内涂料等。 Date39 第三节 常用连结料 一、干性油型连结料 1.聚合油。非共轭干性油加热后，分子重排异构化 而成为共轭油，分子上共轭双键和其他植物油反应 形成聚合体。 -CH=CH-CH2-CH=CH-R-CH=CH-CH=CH-CH2-R- 异构 -CH=CH-CH=CH-CH2-R -CH=CH-CH=CH-CH2-R CH CH CHCH CH CH CH=CH-CH2-R CH2-R 1,4-加成 Date40 如表亚麻油在290度时特性变化：油加热时间越长， 聚合度越高，酸值越高，而碘值降低。 Date41 随时间延长聚合度加深，可依次得6#0#，其粘 度。酸值控制在315，太大会引起乳化，太小对颜 料的润湿性差。各种聚合油的性能指标如表 6#作调墨油用，35#作油型油墨连接料用，但现已少用 。 Date42 2.氧化油 氧化油是植物油在氧气环境中加热氧化聚合形成的连 结料。聚合度不同可得到不同标号的氧化油，如表给 出2种氧化油的性能指标。 氧化油制成的连结料干性强，对颜料润湿性好，墨性 稠短，粘性低，主要用以配制雕刻凹版油墨。 Date43 二、松香油和沥青油 1.松香油 2.沥青油 40%松香+60%机油 40%沥青+60%机油 树脂的结膜性很差，主要用于渗透干燥型的新闻油墨连结料 Date44 三、树脂型连结料 1.树脂型连结料性质 组成： 高粘度相：改性酚醛树脂溶解或分散在干性油中 低粘度相：高沸点窄馏分煤油 它是由树脂、植物油、矿物油混合而成。 Date45 2.各组分在油墨连结料中的功能 树脂：是主要的成膜物质，其含量越高，墨膜 质量越好，固着越快，光泽度越高。 植物油：增加墨膜的柔软性与韧性；增加树脂 与矿物油的亲和性。在满足上述功能的前提下 ，植物油的用量越少越好。 矿物油：起溶解树脂的作用，其渗透速度快慢 同时决定了油墨固着的快慢，其沸点范围在270 300为宜，过高，影响固着与干燥，过低油 墨在机上不稳定。 Date46 （1）溶解型树脂连接料： 树脂完全溶解在植物油与油墨油中。 （2）分散型树脂连接料： 树脂未完全溶解在植物油与油墨油中，而有部分 树脂以颗粒状分散在植物油中。 3.连结料液相结构 Date47 溶解型与分散型树脂连结料比较 Date48 四、溶剂型连结料 1.有机溶剂为基质的连结料 它是有机溶剂与树脂完全混溶成为透明溶液所 形成的连接料，依靠有机溶剂的渗透，引起树脂 膨胀，直至分子间完全脱离，而得均匀溶液。成 墨以挥发干燥为主，其干燥性好坏取决于溶剂的 挥发速度。 Date49 2.水基连结料 是指以水作为基质，树脂以溶解、胶体或乳液3种状态 存在所形成的连结料。 水基连结料由于其制成的油墨安全、无毒、以及其他 特殊的优点，成为溶剂型连结料的发展趋势。 树脂溶于水的条件为：树脂本身具有大量羟基（通常 要求酸值大于90），加碱后成盐。通常采用的树脂有 顺丁烯二酸酐松香、碱溶性丙烯酸及其共聚物、苯乙 烯顺丁烯二酸酐等。 Date50 五、反应型连结料 紫外线干燥油墨，高能量电子束干燥油墨，红外线干燥 油墨等的连结料均属于反应型。 这类连接料以低分子状态存在，它们具有高度不饱和 性，当它们受外界能量（光、热、电子等）激发后， 发生交联、聚合直至固化，呈高分子状态，且固化彻 底、速度高。高能电子束作用需要1/2000s；紫外线 干燥需要1/1001s，红外线干燥需要15s。 红外固化是以热量引发连接料中分子进行交联、聚合反应 电子束和紫外线固化是经游离基引发而发生链增长而聚合。 Date51 C O C O C O 1* 3* h 单重激发态三重激发态 C O 3* +RH C OH + R 反应物 游离基 现以光引发剂（光敏剂）二苯甲酮在紫外线光照射下 产生的反应为例，说明此类连接料的固化过程： Date52 R+CH2=CH C=O OH RCH2-CH-C=OCH2-CH C=O OH OH n CH2=CH-C-OH O 游离基十分活泼，它能向含有不饱和双键的光固化树脂 例如丙烯酸环氧树脂，转移活性中心，并发生连锁反应 ，分子量迅速增大，最后结成有光泽的固体薄膜。 Date53 第四节 辅助剂 对油墨的墨性(粘度，粘性，流动性)，稳定性， 印刷适性，表面性能起改善与提高作用。 Date54 一、干燥性调整剂 1.干燥促进剂 作用：加入不饱和油脂中，能加快不饱和油脂 的氧化结膜干燥过程，起氧的载体作用。 作用机理：缩短了诱导期；促进了过氧化 物的生成与分解。 Date55 常用的催化剂有膏状的白燥油和液状的红燥油(钴燥油) 。 白燥油是混合干燥剂，由铅、锰、钴的皂类制成，其特 点是能使油墨从内到外均匀干燥，在开印前加入油墨中。 钴燥油是一种表面催化剂，催干作用很强,先从印刷油墨 表面开始结膜,用量过多，很容易在印刷机墨辊上结皮，一般 下按表的比例在印刷前加入油墨中。 Date56 2.防干剂（反干燥剂） 作用：对油墨起负催干作用有，当油墨本身 干性太强，加入反干燥剂，保证油墨在机上稳 定。 抗氧化剂的原理：阻止植物油吸氧；破坏氧 化中间产物，生成稳定物质；与游离基结合， 使之失活。 常用抗氧化剂：胺、酚类物质，起游离基抑 制作用；硫化酯，破坏氧化中间产物。 Date57 二、流动性调整剂 1.撤粘剂 作用：降低油墨的粘着性(Tack值)而不改变其 流动性，加入撤粘剂后，油墨结构变得疏松 ，易断裂，粘稠未变。 组成：铝盐，亚麻油，低粘度醇酸树脂。 Date58 2.稀释剂 作用：降低油墨粘着性，提高了油墨的流动性。 常用稀释剂： 6#调墨油(除连接料料提到的作用外)，还可 提高墨膜的光泽度，影响干燥； 高沸点煤油(250300)，提高固着速度(渗 透较快)，影响墨膜光泽； 凹印油墨常用有机溶剂作稀释剂，水基油墨 常用乙醇、异丙醇作稀释剂。 Date59 3.增稠剂 又名成胶剂，增稠剂的作用是使连结料的粘度增大， 具有胶化结构和适当的触变性，防止颜料沉降，但 却不增加油墨的粘性。 Date60 三、色调调整剂 1.冲淡剂。冲淡剂的使用目的是冲淡印刷油墨的颜色而 保持其粘着性。 油型连接料使用的冲淡剂是白油或透明油,配方如下: 4号调墨油 16% 地蜡油(15%地蜡与85%4号油组成) 38% 氢氧化铝AL(OH)3 29% 硫酸钡(BaSO4) 15% 钛白粉(TiO2) 2% Date61 树脂型连结料需要冲淡时,最好使用树脂型冲淡剂,使用 以下配方: 松香改性二酚基丙烷树脂 34份 亚麻油 30.9份 桐油 15份 油墨油 11份 硬脂酸铝