油墨用聚氨酯树脂及研究进展与展望

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1、油墨用聚氨酯树脂的研究进展与展望王震，杨建军*，吴明元，张建安，吴庆云(安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室安徽合肥230039)王震，男，1981年出生，硕士研究生。杨建军，教授，硕士生导师。电话0551-5108701。   摘要   简述了油墨用聚氨酯树脂的分类和特点，重点介绍了单组分聚氨酯树脂，双组分聚氨酯树脂，光固化聚氨酯树脂和水性聚氨酯树脂的特点以及国内外最新研究成果，并对油墨用聚氨酯连接料的应用前景进行了展望。   关键词：油墨；聚氨酯；进展   引言   随着中国经济和文化事业的发展，印刷出版业、包装业发展势头迅猛。国内对

2、油墨的需求急剧增加。由于人们的环保意识增强和人们对食品包装印刷的安全性需求提高，要求油墨组成中芳香烃有毒挥发性有机成分比例降低。环保型油墨逐渐经历了无苯油墨，醇溶性油墨和水性油墨，并逐步取代传统的挥发性有机溶剂型油墨。聚氨酯油墨凭借其独特的性能优势逐步快速发展起来，它具有使用简便、性能稳定、附着力强、光泽度优、耐热性好等优点，能适合各种印刷方式。同时聚氨酯油墨能溶于醇、酯、酮等溶剂或其混合溶剂，而无须依靠毒性很大的苯溶剂，符合环保要求，成为了印刷业发展的方向和趋势。印刷油墨各种性能的决定因素中以油墨用树脂的性质为主。聚氨酯树脂具有极好的耐磨性、耐擦伤性、

3、耐溶剂性、粘接性能以及良好的低温性能、高光泽、保温性，而且其应用性能具有广泛的可调节性，可以满足各种需要。   1．聚氨酯油墨的分类   聚氨酯油墨按照所用连结料的组成和固化原理的不同，可分为单组分挥发型聚氨酯油墨、双组分反应型聚氨酯油墨、光固化聚氨酯油墨和水性聚氨酯油墨4种主要类型[1]；按印刷版型来分，又可分成凸版油墨、平版油墨、凹版油墨和网孔版油墨；按照其不同的印刷基材，又可分为塑料油墨，纸张油墨，铝薄油墨，印花织物油墨和陶瓷油墨等；按照其特殊用途，又可分为UV油墨，发光、荧光、蓄光油墨，液晶、导电、磁性油墨，耐蒸煮油墨和防伪油墨等。   2．油墨

4、用聚氨酯树脂的发展现状   2．1单组分挥发型油墨用聚氨酯树脂   挥发型聚氨酯油墨具有使用简便、性能稳定的优点，能适合各种印刷方式的要求，主要应用在塑料复合包装等方面，国内外己经实现工业化，并得到了广泛的应用。这类油墨主要的合成机理是通过其中含有的大量易挥发性溶剂的挥发，使得油墨中的树脂和颜料一起，形成固体膜层而附着于承印物表面上，达到印刷的目的。这种方法的优点是反应均匀、易于控制，重现性好。单组分聚氨酯油墨在许多塑料基材上均有较好的附着性、耐油性和耐蒸煮性等[2-6]。   詹中贤等[7]以己二酸(AA)和1,4-丁二醇(BDO)为基础原料合成相对分

5、子质量在1000～2000的聚酯多元醇与扩链剂、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和其它助剂等合成了单组分聚氨酯油墨连接料，该聚氨酯油墨具有光泽度好，粘度低、粘接强度较好等特点，能够满足复合薄膜、油墨印刷工业的需求，已经在广东、福建等地区推广使用。周文欣等[8]使用了分子中含有羟基的氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物与大分子二元醇、小分子扩链剂，甲苯二异氰酸酯(TDI)反应，制得一种新型聚氨酯粘合剂，用其制得的油墨对聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等各种基膜均具有良好的附着力。日本三洋化成株式会社开发的一种油墨用聚氨酯树脂，是由聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA，相对分子质

6、最为1500)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、异佛尔酮二胺(IPDA)及二乙醇胺制得，由于引入脲键和胺基，使分子间氢键作用力大大增加，提高了树脂的内聚强度及对薄膜的粘接力。由该树脂30份，二氧化钛50份及混合溶剂若干份制得的塑料薄膜印刷油墨对PP、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及尼龙薄膜具有良好的印刷效果，印刷层耐热油脂、抗粘连。   2．2双组分反应型油墨用聚氨酯树脂   双组分油墨也叫化学反应型油墨，印刷之前一定要加入催化剂，催化剂和油墨中的树脂发生反应，通过聚合反应来达到油墨干燥的目的；其中甲组分为端羟基的预聚物、颜料及其它助剂的混合物，乙组分是

7、端基为异氰酸酯基的固化剂。使用时将两组分按一定比例相混即可印刷。这种双组分反应型聚氨酯油墨对塑料薄膜具有良好的粘附力和粘度稳定性。甲组分性能稳定、相对分子质量低，具有很好的流动性，对颜料的润湿性也很好；但在乙组分中，由于异氰酸酯基的存在，使得这一组分具有很大的毒性，另外异氰酸酯基是非常活泼的基团，在常温下极易与水及其它含有活泼氢的化合物发生反应，因此这一组分的稳定性较差，不易贮存。目前，双组分反应型聚氨酯油墨存在如下许多问题：主要组分必须在印刷前很快地与固化剂混合，手不能触摸油墨，罐装产品的使用期很短，印刷后剩余的油墨易变质而且固化剂价格昂贵，提高了包装

8、袋或容器的成本[9,10]。   陈卫星等[11]用癸二酸聚酯，己二酸聚酯和二甲