一種溫控微膠囊型干燥劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及本發明涉及一種溫控微膠囊型干燥劑及其制備方法和應用，該干燥劑適用于水性凹印油墨，屬于包裝印刷領域。該溫控微膠囊型干燥劑，主要由氧化鈣和殼體材料構成，殼體材料為疏水型化合物。首先，將疏水型化合物溶于溶劑中，溶劑不溶氧化鈣且不與氧化鈣反應，再加入氧化鈣粉末，通過研磨、攪拌使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入表面活性劑；然后將膠囊體進行分離提純、干燥，得到適用于水性凹印油墨的溫控微膠囊型干燥劑。本發明的溫控微膠囊型干燥劑能夠有效提高水性塑料凹印油墨干燥速度，印刷速度由40米/分鐘增加到了120米/分鐘以上，同時油墨印刷適性良好，印刷品印刷質量良好。
【專利說明】一種溫控微膠囊型干燥劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種溫控微膠囊型干燥劑及其制備方法和應用，該干燥劑適用于水性凹印油墨，屬于包裝印刷領域。
【背景技術】
[0002]凹印油墨的干燥方式為揮發干燥，揮發干燥是在印刷后，油墨連接樹脂中的水分揮發逸出，在承印物表面留下固態的樹脂和顏料，達到墨層干燥固著。為了加快揮發干燥的速度，大多數情況下采用印刷后加熱通風的手段，加速溶劑揮發，使油墨迅速干燥。水性凹印油墨屬于環保型油墨，油墨中不含有任何的有機溶劑。由于油墨中的揮發物主要是水分，而水的揮發速度較有機溶劑要慢的多，因此水性凹印油墨存在著干燥性差的問題。
[0003]對于水性凹印油墨干燥性的研究主要集中在研發新型的快速成膜樹脂，以及添加有機促揮發溶劑(例如:乙醇)等方面。但這些方法不能從根本上解決水分揮發較慢的問題。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術中存在的水性凹印油墨干燥性差的問題，提供了一種水性凹印油墨的溫控微膠囊型干燥劑。本發明研制的溫控微膠囊型干燥劑可以在凹印機干燥烘箱加熱時釋放出來可以與水發生反應并產生熱量的氧化鈣，從而起到促進油墨干燥的作用。
[0005]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:
[0006]一種溫控微膠囊型干燥劑，適用于水性凹印油墨，主要由氧化鈣和殼體材料構成，所述的殼體材料為疏水型化合物。
[0007]所述的疏水化合物為飽和脂肪酸類化合物，如:月桂酸、花生酸、珠光脂酸、硬脂酸、木蠟酸和/或蠟酸。
[0008]所述的殼體材料中還含有表面活性劑；所述的表面活性劑為脂肪酸酯類和/或烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑，如:聚乙二醇辛基苯基醚，吐溫-20，吐溫-80，月桂醇硫酸鈉、乙烯醚類表面活性劑A (市售)。
[0009]本發明還提供了上述溫控微膠囊型干燥劑的制備方法。
[0010]一種溫控微膠囊型干燥劑的制備方法，包括如下步驟:將疏水型化合物溶于溶劑中，所述的溶劑不溶氧化鈣且不與氧化鈣反應，再加入氧化鈣粉末，通過研磨、攪拌使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入表面活性劑，使膠囊具有能夠很好的在水中分散的性能；然后將膠囊體進行分離提純、干燥，得到適用于水性凹印油墨的溫控微膠囊型干燥劑。
[0011]所述的溶劑不能溶解氧化鈣且不與氧化鈣反應，包括:乙醇、苯、氯仿和/或四氯化碳等。
[0012]所述的疏水型化合物溶于溶劑中，所得到溶液的濃度為0.006~2g/ml。
[0013]疏水型化合物溶于不同溶劑中，所得到溶液的濃度也可有所不同，例如:
[0014]疏水型化合物溶于乙醇中，所得到溶液的濃度為0.006~0.lg/mL.[0015]疏水型化合物溶于苯中，所得到溶液的濃度為0.025~lg/ml。
[0016]疏水型化合物溶于氯仿中，所得到溶液的濃度為0.05~2g/ml。
[0017]疏水型化合物溶于四氯化碳中，所得到溶液的濃度為0.02~lg/ml。
[0018]所述的疏水型化合物與氧化鈣粉末的重量比為:(I~30):100 ;所述的氧化鈣粉末的粒度范圍為I微米~25微米。
[0019]所述的表面活性劑與氧化鈣粉末的重量比為:(0.5~20):100。
[0020]所述的研磨為采用砂磨機進行研磨，研磨速度為500~4000轉/分鐘，研磨時間為I~3小時。
[0021]所述的攪拌為采用高速攪拌器，攪拌速度范圍為200~600轉/分鐘，攪拌時間為I~3小時。
[0022]所述的分離提純為離心提純，采用離心機，離心機轉速在1000~10000轉/分鐘，離心分離時間為5~20分鐘。
[0023]取出離心機提純后的固體，放入烘干箱中，所述的干燥溫度為30°C~150°C，干燥時間為5小時以上。 最后將烘干完畢的干燥劑研磨成固體粉末。
[0024]用X射線衍射(X-ray diffraction, XRD)分析氧化|丐包敷前后相組成的變化。對粉末進行紅外(infrared, IR)光譜分析和熱重(thermogravimetric, TG)、差熱(differential scanning colorimetry, DSC)分析。用電子掃描顯微鏡觀察微膠囊表面形態，用激光粒度儀測量微膠囊粒徑。采用本發明的疏水性化合物及疏水性化合物的用量，氧化鈣在包敷過程中基本沒有損失，并且在其外面形成了微膠囊殼體。包敷良好的氧化鈣，測試微膠囊的抗水性良好，檢測其在60°C~80°C (凹印機烘箱通常的加熱溫度)下的破裂情況，完全符合使用要求。
[0025]本發明還提供了上述溫控微膠囊型干燥劑在水性凹印油墨中的應用。
[0026]上述溫控微膠囊型干燥劑在水性凹印油墨中的應用，包括選擇合適的分散工藝，將微膠囊型干燥劑分散在塑料凹印水性油墨中，保證油墨的粒徑。通過實驗室打樣、工廠上機測試的方式，測試油墨的印刷適性，經過調整涂覆層及涂敷工藝，使添加了微膠囊型促干燥填料的油墨印刷適性達到較佳水平。
[0027]微膠囊干燥劑的分散工藝有三種:一是將干燥劑在油墨使用砂磨機研磨前或研磨后直接加入到油墨中，干燥劑占油墨質量的0.1%~10%。二是將干燥劑經高速分散機或砂磨機分散在丙烯酸類成膜樹脂B (市售)中，再加入到油墨中，干燥劑占丙烯酸類成膜樹脂B (市售)質量的1%~50%，干燥劑占油墨質量的0.1%~10%。三是將干燥劑經高速分散機或砂磨機分散在水中，再加入到油墨中，干燥劑占水質量的1%~80%，干燥劑占油墨質量的
0.1%~10%。后兩種方式中，在分散時還可以加入適量的表面活性劑。
[0028]本發明的優點:
[0029]本發明選擇作為微膠囊殼體的疏水化合物，配合微膠囊的涂敷、提純、干燥工藝，使得微膠囊體在常溫下具有抗水性，在升溫后(一般升溫到50°C -以上)，微膠囊殼體破裂，使得溫控微膠囊型干燥劑可以在凹印機干燥烘箱加熱時釋放出來可以與水發生反應并產生熱量的氧化鈣，從而起到促進油墨干燥的作用。
[0030]通過將微膠囊干燥劑分散在油墨中，最后確定微膠囊干燥劑對于油墨的印刷適性無影響，能夠有效增強水性油墨的干燥效果。[0031]采用溫控微膠囊干燥劑來提高水性凹印油墨的干燥性是一種全新的方法。本發明的溫控微膠囊型干燥劑能夠有效提高水性塑料凹印油墨干燥速度，含有微膠囊干燥劑的水性油墨干燥速度有了明顯的增加，印刷速度由40米/分鐘增加到了 120米/分鐘以上，同時油墨印刷適性良好，印刷品印刷質量良好。
[0032]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明，但并不意味著對本發明保護范圍的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1-1和圖1-2分別為含有溫控微膠囊型干燥劑粉末與氧化鈣粉末的TG曲線圖和DSC曲線圖。
[0034]圖2為含有溫控微膠囊型干燥劑粉末與氧化鈣粉末不同溫度下水溶液的pH值曲線圖。
[0035]圖3為溫控微膠囊干燥劑對油墨干燥速度的影響。
[0036]圖4為含有溫控微膠囊型干燥劑的水性凹印油墨的印刷樣品。
【具體實施方式】
[0037]本發明首先選擇可溶于乙醇或其他溶劑(該溶劑不溶氧化鈣、不與氧化鈣反應)中的疏水型化合物作為殼體材料，將此種化合物溶于酒精或其他溶劑(該溶劑不溶氧化鈣、不與氧化鈣反應)中，然后加入氧化鈣粉末，通過研磨、高速攪拌使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入表面活性劑，使膠囊具有能夠很好的在水中分散的性能，將膠囊體過濾出來，提純、干燥。
[0038]疏水型化合物與乙醇或其他溶劑的重量體積比范圍為Ig疏水化合物溶于0.5ml-150ml的溶劑中，具體為:
[0039]Ig疏水化合物溶于10ml-150ml的乙醇中；
[0040]Ig疏水化合物溶于lml_40ml的苯中；
[0041]Ig疏水化合物溶于0.5ml-20ml的氯仿中；
[0042]Ig疏水化合物溶于lml_50ml的四氯化碳中。
[0043]實施例1
[0044]將0.8g的硬脂酸溶于50ml乙醇中，再加入IOg的氧化鈣(氧化鈣粉末的粒度范圍為I微米~25微米，以下同),通過砂磨機研磨I小時，轉速為1500轉/分鐘,使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入0.5g的表面活性劑吐溫80，使用高速分散劑分散I小時，轉速400轉/分鐘，使膠囊具有能夠很好的在水中分散的性能。使用離心機進行提純，轉速4000轉/分鐘，離心分離時間為20分鐘。提純后放入烘干箱在60°C下干燥5小時以上。將干燥后的固體物質制作成粉末。
[0045]將Ig的粉末、0.01g烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑A (市售)加入到IOg的丙烯酸類成膜樹脂B (市售)中進行攪拌分散，再將混合物加入到100g的油墨中。
[0046]實施例2
[0047]將2g的花生酸溶于40ml乙醇中，再加入IOg的氧化鈣，通過砂磨機研磨研磨2小時，轉速1800轉/分鐘，使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入0.4g的表面活性劑吐溫80，使用高速分散劑分散I小時，轉速400轉/分鐘。使用離心機進行提純，轉速2000轉/分鐘，離心分離時間為10分鐘。提純后放入烘干箱在60°C下干燥5小時以上。將干燥后的固體物質制作成粉末。
[0048]將Ig的粉末加入到Sg的丙烯酸類成膜樹脂B (市售)中進行攪拌分散，再將混合物加入到100g的油墨中。
[0049]實施例3
[0050]將Ig的硬脂酸溶于30ml乙醇中，再加入IOg的氧化鈣，通過砂磨機研磨研磨I小時，轉速1500轉/分鐘，使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入0.6g的表面活性劑吐溫80，加入0.5g烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑A (市售)，使用高速分散劑分散I小時，轉速400轉/分鐘。使用離心機進行提純，轉速3000轉/分鐘，離心分離時間為15分鐘。提純后放入烘干箱在80°C下干燥5小時以上。將干燥后的固體物質制作成粉末。
[0051]將Ig的粉末加入到20g的丙烯酸類成膜樹脂B (市售)中進行攪拌分散、砂磨機研磨(轉速1500轉/分鐘)，再將混合物加入到100g的油墨中。
[0052]實施例4
[0053]將0.8g的硬脂酸溶于40ml乙醇中，再加入IOg的氧化鈣，通過砂磨機研磨研磨I小時，轉速1500轉/分鐘，使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入0.5g的表面活性劑吐溫80，加入0.4g烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑A (市售)，使用高速分散劑分散I小時，轉速400轉/分鐘。使用離心機進行提純，轉速3000轉/分鐘，離心分離時間為20分鐘。提純后放入烘干箱在80°C下干燥5小時以上。將干燥后的固體物質制作成粉末。
[0054]將Ig的粉末、0.01g烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑A (市售)加入到20g的丙烯酸類成膜樹脂B (市售)中進行攪拌分散、砂磨機研磨(轉速1500轉/分鐘)，再將混合物加入到100g的油墨中。
[0055]性能測試:
[0056]I) X射線衍射(X-ray diffraction, XRD)分析氧化鈣包敷前后相組成的變化
[0057]對實施例1-4制備的微膠囊型干燥劑，用電子掃描顯微鏡觀察微膠囊表面形態，用激光粒度儀測量微膠囊粒徑。結果發現，氧化鈣在包敷過程中基本沒有損失，并且在其外面形成了微膠囊殼體。
[0058]2)熱重(thermogravimetric,TG)、差熱(differential scanning colorimetry,DSC)分析
[0059]如圖1-1和圖1-2所示，為氧化鈣粉末與實施例1的微膠囊干燥劑粉末的TG-DSC曲線，其中，曲線1:氧化鈣粉末，曲線2:微膠囊干燥劑粉末。由圖可見，微膠囊干燥劑在100°C左右有2%的質量損失，應主要是粉末間分子水受熱揮發產生的質量損失，相對應的微膠囊干燥劑的DSC曲線上100°C左右有一個吸收峰，微膠囊干燥劑在100°C~200°C之間有2%的質量損失，應主要是表面活性劑的質量損失，相對應的微膠囊干燥劑的DSC曲線上140°C左右有一個吸收峰，微膠囊干燥劑在200°C~400°C之間有一個放熱峰，相對應的微膠囊干燥劑的質量損失為5%，應主要是飽和脂肪酸類化合物包覆材料的質量損失。
[0060]3)微膠囊包覆效果測試
[0061]為了測試微膠囊的包覆效果，將相同質量的氧化鈣和實施例1的微膠囊干燥劑分別加入水中，在其他條件保持不變的情況，分別測量溫度在30 0C ,40°C, 50 0C ,60 °C, 65 °C，70°C，75°C，80°C下含有不同添加物的水pH值的變化，結果如圖2所示。
[0062]由圖2可見，氧化鈣粉末一旦與水接觸，即發生劇烈的水解反應，溶液中由于[0H-]濃度不斷增大，導致pH值逐步升高，溫度為30°C時，溶液的pH值達到9.1。而經過表面改性工藝處理的氧化鈣粉末在20°C~60°C時具有很好的化學穩定性，pH值基本保持不變。隨著溫度的進一步升高，氧化鈣粉末表面包裹的有機物在水分子的Brown運動作用下被不斷撞擊，從氧化鈣表面脫落，氧化鈣粉末與水分子接觸，發生化學反應，PH值迅速提聞。
[0063]因此，微膠囊干燥劑包敷良好，測試微膠囊的抗水性良好，其在60°C~80°C (凹印機烘箱通常的加熱溫度)下的破裂情況，完全符合使用要求。
[0064]4)干燥效果測試[0065]為了測試干燥劑對水性凹印油墨干燥性的影響，首先用不加干燥劑的油墨在塑料薄膜、水松紙上進行印刷，烘箱溫度設為80°C，分別記錄30，40，50，60，70，80m/min速度下油墨的干燥效果；其次，在油墨中如加入lwt%的干燥劑，以上面相同的條件進行印刷，分別記錄30，50，70，90，110，120m/min速度下油墨的干燥效果。將油墨干燥效果分為4個等級:優為5,良為4,中為3,差為2。不加干燥劑的油墨和加干燥劑油墨的干燥效果對比如圖3所示。
[0066]由此可見，在干燥效果同樣為5級優的情況下，加入微膠囊干燥劑的油墨的印刷速度可以從原來的30m/min提高到120m/min以上,大大提高了生產效率。
[0067]對實施例1-4的油墨同樣進行干燥效果測試:實施例1-4的溫控微膠囊型干燥劑能夠有效提高水性塑料凹印油墨干燥速度，含有微膠囊干燥劑的水性油墨干燥速度有了明顯的增加，在干燥效果均為優的情況下，含有微膠囊干燥劑的油墨的印刷速度可以從原來的40m/min提高到120m/min以上，同時油墨印刷適性良好，印刷品印刷質量良好,如圖4所
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【權利要求】
1.一種溫控微膠囊型干燥劑，其特征在于:主要由氧化鈣和殼體材料構成，所述的殼體材料為疏水型化合物。
2.如權利要求1所述的溫控微膠囊型干燥劑，其特征在于:所述的疏水化合物為飽和脂肪酸類化合物，所述的飽和脂肪酸類化合物為月桂酸、花生酸、珠光脂酸、硬脂酸、木蠟酸和/或蠟酸。
3.如權利要求2所述的溫控微膠囊型干燥劑，其特征在于:所述的殼體材料中還含有表面活性劑。
4.如權利要求1所述的溫控微膠囊型干燥劑，其特征在于:所述的表面活性劑為脂肪酸酯類和/或烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑。
5.如權利要求1-4中任一項所述的溫控微膠囊型干燥劑的制備方法，包括如下步驟:將疏水型化合物溶于溶劑中，所述的溶劑不溶氧化鈣且不與氧化鈣反應，再加入氧化鈣粉末，通過研磨、攪拌使疏水化合物涂敷在氧化鈣表面，形成膠囊結構，加入表面活性劑；然后將膠囊體進行分離提純、干燥，得到適用于水性凹印油墨的溫控微膠囊型干燥劑。
6.如權利要求5所述的溫控微膠囊型干燥劑的制備方法，其特征在于:所述的溶劑為乙醇、苯、氯仿和/或四氯化碳；所述的疏水型化合物溶于溶劑中，所得到溶液的濃度為0.006 ~2g/ml ο
7.如權利要求5所述的溫控微膠囊型干燥劑的制備方法，其特征在于:所述的疏水型化合物與氧化鈣粉末的重量比為I~30:100 ;所述的氧化鈣粉末的粒度為I微米~25微米；所述的表面活性 劑與氧化鈣粉末的重量比為0.5~20:100。
8.如權利要求5所述的溫控微膠囊型干燥劑的制備方法，其特征在于:所述的研磨速度為500-4000轉/分鐘；所述的攪拌速度為200~600轉/分鐘；所述的分離提純為離心提純，轉速為1000~10000轉/分鐘；所述的干燥溫度為30°C~150°C。
9.如權利要求1-4中任一項所述的溫控微膠囊型干燥劑在水性凹印油墨中的應用。
10.如權利要求9所述的溫控微膠囊型干燥劑在水性凹印油墨中的應用，其特征在于:將所述的干燥劑直接加入到油墨中，或者將所述的干燥劑經分散機或砂磨機分散在丙烯酸類成膜樹脂B或水中，再加入到油墨中，干燥劑占油墨質量的0.1%~10%。
【文檔編號】C09D11/03GK103627246SQ201310689915
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月16日 優先權日:2013年12月16日
【發明者】徐英杰, 魏先福, 黃蓓青 申請人:北京印刷學院