CN105367704A - 非水分散体、其制备方法和含其的单张纸胶印油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非水分散体、其制备方法和含其的单张纸胶印油墨。所述非水分散体包括：(a)壳聚合物；(b)核聚合物；和(c)连续相溶剂，其中所述壳聚合物在所述连续相溶剂中可溶并且所述核聚合物在所述连续相溶剂中不溶。所述制备非水分散体的方法包括：(a)在连续相溶剂中形成壳聚合物；和(b)在步骤(a)所形成的壳聚合物存在的情况下形成核聚合物。本发明还公开了一种提高单张纸胶印油墨固着特性的方法，其通过向所述油墨中添加上述非水分散体进行。由此所得的油墨比传统油墨干得明显快。

Description

非水分散体、其制备方法和含其的单张纸胶印油墨
本发明专利申请是基于2009年6月11日提交的发明名称为“具有非水分散聚合物的快固着型单张纸胶印油墨”的中国专利申请200980123144.3号的分案申请。
技术领域
本发明涉及在有机溶剂中包含胶乳核和壳聚合物(latexcoreandshellpolymers)的非水分散体以及利用所述非水分散体提高单张纸胶印油墨固着特性的方法。
背景技术
单张纸胶印油墨一般包含连接料(vehicle)，所述连接料通过将醇酸树脂、石油树脂、酚树脂或其改性树脂溶于高温下煮沸的干性油(dryingoil)诸如亚麻仁油或脱水蓖麻油中或者石油衍生溶剂中进行制备。
因为干燥的机理是氧化——其动力学相对缓慢，所以至今不能获得类似于静电印刷中所获得的即干(instantdrying)纸张，所述即干纸张可被进一步加工诸如裁剪和装订。
发明内容
本发明提供非水分散体，其包括：
(a)壳聚合物；
(b)核聚合物；和
(c)连续相溶剂，
其中所述壳聚合物在所述连续相溶剂中可溶并且所述核聚合物在所述连续相溶剂中不溶。
本发明还提供了提高单张纸胶印油墨的固着特性的方法，所述方法包括向所述油墨加入非水分散体，所述非水分散体包括：
(a)壳聚合物；
(b)核聚合物；和
(c)连续相溶剂，
其中所述壳聚合物在所述连续相溶剂中可溶并且所述核聚合物在所述连续相溶剂中不溶。
本发明的其它目的和优点将从下面的说明和所附权利要求中变得明显。
具体实施方式
现在已经发现，将丙烯酸聚合物的非水分散体(NADs)掺入单张纸油墨中导致油墨比传统油墨干得明显快。
非水分散体(NADs)由分散在一些有机介质中的不溶性胶乳组成。它们由于其受控的大小、不相容性和分散性而是有吸引力的油墨添加剂。它们已成功地用于油漆中来控制稠度(body)、包囊颜料并且提供无水环境中的乳液状分散体。
先前的工作集中于通过采用溶剂控制技术产生非水分散体(NAD)。在各情况下，乙烯基单体(主要是甲基丙烯酸甲酯，MMA)在适宜的溶剂中聚合。所选的溶剂或者是单体可溶且所得聚合物不可溶的溶剂，或者是单体和聚合物都可溶的溶剂，这需要溶剂转换以便形成分散体。在任一情况下，MMA反应的快速动力学经常导致过凝胶化的、不可分散的产物。另外，虽然尝试过许多方法，但从没有得到稳定的、均质的NAD产物。
考虑到溶剂转换机理的反复失败，目前的工作采用不同的NAD形成方法。这里，NAD通过产生核-壳聚合物而产生，其中壳在连续相溶剂中可溶而核在该溶剂中不溶但在壳聚合物中可溶。该结构通过两步聚合获得，其中壳首先形成然后核聚合物被“填充(filledin)”，产生分散体。
在NAD的制备中，用于制备聚合物的单体可包含选自羧基和羟基的官能团。
优选地，含羧基的单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸。另外优选地，含羟基的单体选自丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯和甲基丙烯酸2-羟丙基酯。
NAD聚合物也可从这样的单体制备，所述单体包括含官能团的乙烯基单体。优选地，该乙烯基单体选自丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯和甲基丙烯酸二甲基氨基酯。
优选地单张纸胶印油墨中存在的NAD的量为至少从约1％至约15％，更优选地约5％以及最优选地约10％。包含NAD导致提高的干燥和加工性能，如切纸测试所示。
NAD形成
所用的连续相优选地是常见的烃溶剂(诸如Magie#47油或MagieN-40油)。优选地，壳聚合物由甲基丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸十二烷基酯以大约3:1的比例形成的共聚物组成。这些单体上的长烃链使所得聚合物易溶于Magie油中。另外优选地，加入大约2％的醋酸以助于有效的聚合物形成。此外，可以加入小量的甲基丙烯酸缩水甘油基酯，因为该单体中的环氧基团增加了壳聚合物和核聚合物之间的吸引力。最优选地，核聚合物主要是含有10％甲基丙烯酸N-丁基酯的甲基丙烯酸甲酯。
实施例1：NAD合成
合成了壳聚合物，其包含如下表1中的成分：
表1-壳聚合物成分和合成
配方
简单地说，成分A被进料到反应器中，并且加热到120℃并保持在氮气中。成分B、C和D被预混合(单体预混合物；MP)，以及成分E、F和G被预混合(催化剂预混合物；CP)。此后，预混合物MP和CP被分别进料到反应器中4小时并且在120℃下保持4小时。然后，氮气被换成空气，成分H、I和J被进料并且再次将温度保持在120℃下4小时。然后空气被抽真空30分钟，温度被冷却至100℃，接着将所得产物(壳聚合物)卸料。
核聚合物和NAD的形成如表2中所述以及如下进行：
表2-NAD成分和合成：
配方
成分A和B被进料到反应器中，并且加热到85℃并保持在氮气中。成分C、D和E被预混合(单体预混合物；MP)，以及成分F和G(催化剂预混合物1；CP1)和成分J和K(催化剂预混合物1；CP3)被预混合。此后，预混合物MP和CP1被分别进料到反应器4小时并且在85℃保持3小时。然后，成分I被进料，接着预混合物CP3逐滴滴下并且混合物被保持3小时。用气相色谱检查残余单体的存在，并且使所得产物(NAD)处于室温并且被卸料。
实施例2：单张纸油墨的制备及其测试
4色套单张纸油墨被制备，其包含实施例1中制备的NAD并且如表3所述：
表3-4套色单张纸油墨的成分
上述油墨相对于不含任何NAD的标准油墨在HeidelbergMO单张纸印刷机上进行测试。所用的纸是Magnostar(115gm基本质量)。各种颜色的光密度是：(B＝1,90；C＝1,45；M＝1,50；Y＝1,30)以及对于润版液来说(50/50自来水/去离子水，具有3％Sunfount410)。
利用工业标准Sutherland摩擦测试仪进行耐摩擦性测试。切纸测试由下列组成：切一堆5000张纸并且查看在刮刀上是否留下任何油墨残余。
在所有测试的油墨中，快速耐摩性和切纸测试得到显著提高。此外，实验油墨在15分钟后是可加工的，而标准油墨在将近1小时后是可加工的。
本发明已经就其优选的实施方式进行了描述，但是可如本领域技术人员所理解的那样更广泛地应用。本发明的范围仅仅受下列权利要求所限定。

Claims (44)

1.非水分散体，其包括：
(a)壳聚合物；
(b)核聚合物；和
(c)连续相溶剂，
其中所述壳聚合物在所述连续相溶剂中可溶并且所述核聚合物在所述连续相溶剂中不溶。
2.权利要求1的分散体，其中所述壳聚合物是胶乳聚合物。
3.权利要求1的分散体，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸十二烷基酯的共聚物。
4.权利要求3的分散体，其中所述甲基丙烯酸异丁酯与甲基丙烯酸十二烷基酯的比率是约3:1。
5.权利要求1的分散体，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸缩水甘油基酯。
6.权利要求1的分散体，其中所述核聚合物是胶乳聚合物。
7.权利要求1的分散体，其中所述核聚合物包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-丁基酯。
8.权利要求1的分散体，其中所述连续相溶剂是烃溶剂。
9.权利要求8的分散体，其中所述烃溶剂是MagieN-40油。
10.权利要求1的分散体，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包含选自羧基和羟基的官能团。
11.权利要求10的分散体，其中所述含羧基的单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸。
12.权利要求10的分散体，其中所述含羟基的单体选自丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯和甲基丙烯酸2-羟丙基酯。
13.权利要求1的分散体，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包括含官能团的乙烯基单体。
14.权利要求13的分散体，其中所述乙烯基单体选自丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯和甲基丙烯酸二甲基氨基酯。
15.制备非水分散体的方法，其包括：
(a)在连续相溶剂中形成壳聚合物；和
(b)在步骤(a)所形成的壳聚合物存在的情况下形成核聚合物。
16.权利要求15的方法，其中所述壳聚合物是胶乳聚合物。
17.权利要求15的方法，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸十二烷基酯的共聚物。
18.权利要求15的方法，其中所述甲基丙烯酸异丁酯与甲基丙烯酸十二烷基酯的比率是约3:1。
19.权利要求15的方法，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸缩水甘油基酯。
20.权利要求19的方法，其中所述壳聚合物的形成在醋酸存在的情况下下发生。
21.权利要求15的方法，其中所述核聚合物是胶乳聚合物。
22.权利要求15的方法，其中所述核聚合物包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-丁基酯。
23.权利要求15的方法，其中所述连续相溶剂是烃溶剂。
24.权利要求22的方法，其中所述烃溶剂是MagieN-40油。
25.权利要求15的方法，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包含选自羧基和羟基的官能团。
26.权利要求25的方法，其中所述含羧基的单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸。
27.权利要求25的方法，其中所述含羟基的单体选自丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯和甲基丙烯酸2-羟丙基酯。
28.权利要求15的方法，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包括含官能团的乙烯基单体。
29.权利要求28的方法，其中所述乙烯基单体选自丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯和甲基丙烯酸二甲基氨基酯。
30.提高单张纸胶印油墨固着特性的方法，所述方法包括向所述油墨加入非水分散体，所述非水分散体包括：
(a)壳聚合物；
(b)核聚合物；和
(c)连续相溶剂，
其中所述壳聚合物在所述连续相溶剂中可溶并且所述核聚合物在所述连续相溶剂中不溶。
31.权利要求30的方法，其中所述壳聚合物是胶乳聚合物。
32.权利要求30的方法，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸十二烷基酯的共聚物。
33.权利要求32的方法，其中所述甲基丙烯酸异丁酯与甲基丙烯酸十二烷基酯的比率是约3:1。
34.权利要求30的方法，其中所述胶乳聚合物包括甲基丙烯酸缩水甘油基酯。
35.权利要求30的方法，其中所述核聚合物是胶乳聚合物。
36.权利要求30的方法，其中所述核聚合物包括甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸N-丁基酯。
37.权利要求30的方法，其中所述连续相溶剂是烃溶剂。
38.权利要求37的方法，其中所述烃溶剂是MagieN-40油。
39.权利要求30的方法，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包含选自羧基和羟基的官能团。
40.权利要求30的方法，其中所述含羧基的单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸。
41.权利要求30的方法，其中所述含羟基的单体选自丙烯酸2-羟乙基酯、甲基丙烯酸2-羟乙基酯、丙烯酸2-羟丙基酯和甲基丙烯酸2-羟丙基酯。
42.权利要求20的方法，其中所述聚合物由单体制备，所述单体包括含官能团的乙烯基单体。
43.权利要求42的方法，其中所述乙烯基单体选自丙烯酸缩水甘油基酯、甲基丙烯酸缩水甘油基酯和甲基丙烯酸二甲基氨基酯。
44.单张纸胶印油墨，其包括权利要求1的非水分散体。
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