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水性自交联丙烯酸分散体油墨(上)

过去二十年来出于环境和健康的考虑，开发了具低VOC的油墨。新型水性自交联和贮存稳定聚合物有利环保的印刷油墨和罩光油已由Akzo Nobel Resins 公司开发出来。 在传统水性印刷油墨中，碱的挥发与吸收是水性油墨快干的原因。对非吸收性底材（NAS），情况完全不同。获得优异施工性能的较好途径之一是选择常温固化水性油墨。获得长期贮存稳定性及良好的膜性能如耐擦性、耐水性 及附着力的水性单包装常温固化油墨，技术挑战巨大。近来成功地开发出可兼顾各种性能的技术，这项技术涉及带活性单体即乙酰丙酮丙烯酰胺（DAAA）的聚合物，如图1所示。

图1 乙酰丙酮丙烯酰胺

比较环氧、氮丙啶或异氰酸酯固化体系，这种交联单体的重要特征是其毒性低，对制备高性能、环境保护、非公害性涂料很有意义。

化学原理

在两个或多个官能基化合物常PGA难溶于有机溶剂温固化印刷油墨可满足长期贮存稳定性和高品质印刷油墨及罩光油应用时涂膜性能要求不断提高的需要。

当水从油墨中挥发后，酮基与双酰肼之间室温下就迅速发生反应，这个反应已广泛用于高性能水性涂料体系。交联反应的主要作用是增加弹性区聚合物模量。图3 中，从一种铝箔卷交联和非交联丙烯酸分散体（Tg 25℃）形成的膜的动力分析（DMA）清楚地说明了这一点。由于三维聚合物络结构的形成，耐化学性也提高了。

图2 酮基与酰肼之间的反应

图3 有(□)或没有(△)羧基-酰肼交联的丙烯酸分散体涂膜动力分析（DMA）

图4 成膜与交联情况a和b

研究部分

开发自交联丙烯酸分散体的主要问题是协调交联化学性与成膜过程的物理性。图4说明了一种丙烯酸分散体的成膜。印刷时水早期就挥发，即邻近聚合物粒子聚合物链内线性好等优点扩散发生之前。如果这时发生交联反应，则交联会开始于粒子界面（情况a）,这会使粒子界面Tg增加，因而阻止交联剂继续扩散到粒子。结果是，涂膜比非交联对比样具有更高的硬度，但是耐化学性和耐水性不好，而且所获油墨机械性能不理想。

为获得均相聚合物络，交联反应不应于聚合物链的充分内扩散之前发生（情况b）。只有在这种方式下粒子之间和内部交联时才会发生。为达到这个目的，建议几种途径来改进粒子形态，现代计算机模拟技术可帮助研究人员设计预期的聚合物组分。在以往一篇文章中，已报道粒子形态与由这些分散体形成的膜性能之间联系的一些初步结果，经许多模型研究发现，在聚钳子合物组分中有连续梯度的聚合物粒子的自交联分散体比相分离（核-壳）或均相粒子施工性能更好。也发现酮基最好富集于聚合物粒子的低Tg区。这些纸包线梯度丙烯酸分散体采用一种专有乳液聚合技术制备。用这些自交联梯度丙烯酸分散体可以配制出具有光泽高、附着力佳及耐化学性极好的印刷油墨，而不会有传统热塑性丙烯酸分散体的弊病，可以获得良好的抗粘连性和低温柔韧性。梯度技术对机械性能的影响在图5和图6中加以说明。这些机械性能可以将高温和低温柔韧性联系起来，当印刷底材发生大小变化如收缩（缓慢变形）或摩擦（快速变形）时发生大小变化显得特别重要。与梯度技术相结合的另一个好处是丙烯酸分散体可不加或加极少量的成膜助剂而形成良好的涂膜。

图第1是电脑式万能材料实验机的安电源应安装空气开关和漏电保护装置装及初步精度找正5 在缓慢形变速率（绗缝机1.2mm/min）下有(□)或没有(△)梯度的自交联丙烯酸分散体涂膜拉伸-应力曲线）

图6 在缓慢形变速率（120 mm/min）下有(□)或DMA没有(△)梯度的自交联丙烯酸分散体涂膜拉伸-应力曲线

图7 平均Tg 25℃室温陈化7d的丙烯酸分散体涂膜(△)热塑性,(○)有梯度的自交联丙烯酸分散体,( □)无梯度的自交联丙烯酸分散体）