水性油墨常用连结料性能

牛倩倩+刘昕

水性油墨作为一种环保型油墨，以其印刷过程中挥发性有机物（VOCs）少、不损害印刷操作人员的健康、对环境影响小等特点，在全球范围内日益受到包装印刷界的青睐，并开始向报刊印刷业扩展。水性树脂即连结料是水性油墨的重要成分，直接影响油墨的附着性能、干燥速度、防黏脏性能及耐热性等，同时，也影响光泽及油墨转移性能。因此，选择适合的树脂是水性油墨的关键，其必须具备与着色剂亲和性好、印刷成膜后附着牢度高、耐磨、抗划伤、耐热性能好，光泽度高，并且要求印刷干燥时，水的释放性好、易交联成膜等性能。现在常用的连结料可分为水溶性连结料、扩散性连结料、碱溶性连结料三大类。连结料中采用的树脂主要有天然水溶性树脂、改性天然水溶性树脂、合成水溶性树脂、水分散树脂，由于合成水溶性树脂各项性能优良，广泛应用于水性油墨连结料中，这里主要介绍了其中4种常用的树脂。

水性聚氨酯树脂

水性聚氨酯树脂是指聚氨酯树脂溶于水或分散于水中形成的二元胶态体系。水性聚氨酯树脂具有使用简便、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，尤其适用于网版印刷、塑料包装和复合薄膜等方面。

水性聚氨酯按聚氨酯聚合物粒子在水中的分散形态可分为：聚氨酯乳液，聚氨酯分散体和聚氨酯水溶液三大类，其各项性能比较见下表：

尽管水性聚氨酯在降低VOCs方面具有很大的优势，并且体系中无游离NCO-，很多性能也比较突出，应用广泛，但仍未达到溶剂型聚氨酯树脂的最好性能。主要原因是大多数水性聚氨酯采用自乳法制备，以含亲水性基团的聚氨酯为固体成分，达不到溶剂型聚氨酯所能得到的交联密度和高分子量，所以水性聚氨酯的耐水性、耐溶剂性及耐热性不佳，降低了使用性能。为了克服水性聚氨酯的缺点，必须进行改性以提高其性能。改进的途径有交联（即内交联和外交联）、接枝、嵌段其他聚合物以及共混形成互穿聚合物网络。

丙烯酸树脂

丙烯酸树脂是高效的润湿剂和研磨剂，有助于分散与着色、光泽好，可减少颜料用量，有利于环保。按照在水性油墨中的实际应用，丙烯酸树脂可分为两类：溶液型、乳液型。两类相比，溶剂型比乳液型稳定性更好。溶液型丙烯酸树脂分子量通常在5000～10000MW，它不具备乳液状态的特性，而是有较好的溶解性和光泽性，作为颜料的载体和分散体具有良好的润湿性。然而它的弱点是干燥慢、连续成膜性差，因此一般不单独使用，而是与其他乳液并用。乳液型丙烯酸树脂，品种很多，但因组成不同，形成的乳液粒子状态亦不同，理化性能各异通常有胶态分散体和结膜性乳液两种。

胶态分散体，大多是丙烯酸与苯乙烯的共聚物，分子量为15000～40000MW，由于粒子个数少于乳液的要求极限，所以不是真正的乳液，但具粒度大，可加大量的水稀释。这种乳液一般用于瓦楞纸箱的印墨中。

结膜性乳液，由于分子量较高，所以耐油抗水性好，光泽性也好。它在非吸收性承印材料上有较好的附着性，并且玻璃化温度低，成膜性、耐抗性好，广泛用于薄膜、金属箔等不能渗透干燥的承印材料印刷上。

聚乙烯醇

聚乙烯醇，有机化合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。由于分子链上含有大量的OH-基团，聚乙烯醇具有良好的水溶性。其作为水性油墨连结料，还具有良好的成膜性能、黏结力、乳化性和耐溶劑性，因此聚乙烯醇具有广泛的应用。

环氧树脂

凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好、变定收缩率小、制品尺寸稳定性好、硬度高、柔韧性较好、对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于粘结剂、涂料等。

环氧树脂作为水性油墨的连接料有以下特点：

①力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。

②附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性基材以优良的附着力。

③固化收缩率小。一般为1%～2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一（酚醛树脂为8%～10%；不饱和聚酯树脂为4%～6%；有机硅树脂为4%～8%）。线胀系数也很小，一般为6×10～5/℃。所以固化后体积变化不大。

④工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。

⑤优良的电绝缘性。环氧树脂是热固性树脂中，介电性能最好的品种之一。

⑥稳定性好，抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当（密封、不受潮、不遇高温），其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，又能耐油类等浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。

⑦环氧固化物的耐热性一般为80℃～100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。

作者单位：西安理工大学