專利名稱：不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及印刷領域，具體涉及一種環(huán)保型的膠印油墨及其制備。
背景技術(shù)：
膠印油墨主要是由顏料、助劑、高分子聚合物和溶劑組成的流體狀的著色材料，其 中，膠印油墨的主要溶劑是礦物油和植物油。膠印油墨印刷到紙張上的干燥過程是非常復 雜的，我們可以理解為油墨是通過礦物油滲透和植物油的氧化結(jié)膜進行干燥的。從有膠印油墨以來，膠印油墨中始終缺少不了礦物油的存在。通常，在普通的膠印 油墨中礦物油的含量為25% 45%。礦物油是從石油中提煉出來的不可再生資源，其中含 有對人體有害的芳香烴類物質(zhì)。印刷品在我們的生活中、工作中隨處可見，當天的報紙、新一期的刊物、新出版的 圖書等等這些“新出爐”的印刷品通常都有一種味道，有的人稱之為“書香”、“墨香”，殊不知 這個“香味”中殘留著些沒有完全揮發(fā)掉的溶劑，這些溶劑對我們?nèi)梭w是有害的。如果這些 印刷品被兒童誤放到嘴里，其危害性就更大了。中國作為人口眾多的大國，印刷品消費量自 然也是非常之高，油墨中的揮發(fā)性溶劑所帶來的危害性可想而知。然而，這些印刷品在印刷 過程中會釋放出大量的揮發(fā)性的化合物，這些揮發(fā)物對印刷工人身體造成了傷害，同時彌 漫在空氣中，對大氣造成了污染。因此，我們更應該關注到印刷行業(yè)存在的環(huán)境污染問題。 油墨作為印刷行業(yè)重要污染源之一，本應從自身開始改進。隨著人們環(huán)保意識逐漸的增強， 以及全社會對“綠色”、“環(huán)?！薄ⅰ翱稍偕茉础标P注的升溫，油墨制造者也越來越希望自己的 產(chǎn)品更環(huán)保。在中國，一些油墨企業(yè)成功開發(fā)了大豆油油墨。美國大豆協(xié)會規(guī)定，只要油墨中大 豆油的含量在20%以上，就可以貼上美國大豆協(xié)會的大豆油油墨的標簽，并且這種油墨已 經(jīng)有產(chǎn)業(yè)化，但是由于價格較高，市場并不樂觀，大豆油油墨的推廣還存在一定的難度。而 在中國，也有許多已經(jīng)開發(fā)的較為環(huán)保的大豆油油墨。如專利200610008196. 4，專利申請 200910030744. 7等。但是，這種環(huán)保型的大豆油油墨中仍然含有15% 25%的礦物油。據(jù)報道，最近幾年，在歐美等發(fā)達國家，油墨生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)成功開發(fā)出完全不含礦 物油的全植物油油墨，但他們所用的植物油都是大豆油。不含礦物油(全大豆油及其酯)的油墨已有生產(chǎn)，但沒有棕櫚油用于油墨中的使用。2010年度全球九種主要植物油——棕櫚油、大豆油、菜籽油、葵花油、棕仁核油、棉 油、花生油、椰油和橄欖油——合計產(chǎn)量達到1.375億噸，其中棕櫚油以4513萬噸高居榜 首，在所有油料作物中，棕櫚油的單位面積產(chǎn)量最高。棕櫚屬常綠喬木，種植3年后開始結(jié) 果，旺產(chǎn)期可達7-16年，經(jīng)濟壽命為25年。棕櫚是一種四季開花結(jié)果及長年都有收成的農(nóng) 作物，根據(jù)不同的棕櫚樹種及土壤和種植管理情況的不同，旺產(chǎn)期間產(chǎn)油量最高可達每公 頃8噸/年，棕櫚每公頃生產(chǎn)的油脂是大豆的9倍，可謂是高產(chǎn)作物。利用棕櫚油代替礦物 油制造膠印油墨有利于經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀。
我國食用油資源并不豐富，而且，我們中國人的飲食習慣都是以大豆油為主，但是 大豆油70%都要從國外進口，要推行植物油在我國油墨工業(yè)中的廣泛使用，首要解決的問 題是油源的問題，因而努力開發(fā)非食用油做油源是一項重要工作。正因為如此，開發(fā)棕櫚油 在油墨中的應用是符合中國國情的。棕櫚油的價格始終是比大豆油的低，因而用棕櫚油制成的油墨的價格要比大豆油 油墨的價格低，具有較樂觀的市場開發(fā)前景，在印刷行業(yè)普遍推廣這種VOC含量低的全植 物油油墨是可行的，并且是對環(huán)境改善的一個重要舉措，符合當前國家提倡環(huán)保發(fā)展的大 形勢。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種所用原料來源廣泛、成本低廉、不含礦 物油的膠印油墨。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，所述膠印油墨的成 分包括質(zhì)量百分比如下的成分顏料10 25 %，連結(jié)料40 75 %，棕櫚油5 30 %，棕櫚 油衍生物5 30%，助劑0. 1 5% ；所述連結(jié)料包括10 50%的棕櫚油、10 50%的棕 櫚油衍生物和30 70%的松香改性酚醛樹脂。優(yōu)選的是，所述棕櫚油衍生物選自棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、棕櫚 酸丁酯、棕櫚酸異丁酯、棕櫚酸乙基己酯、棕櫚酸辛酯和棕櫚酸異辛酯。根據(jù)本發(fā)明所述的一種不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，優(yōu)選的是，所述助劑為 干燥劑，選自環(huán)烷酸鈷或環(huán)烷酸錳中的一種或二種；所述助劑也可以是抗氧化劑，抗氧化劑 優(yōu)選2，6- 二特丁甚-4-甲基酚(簡稱為B. H. T)。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述連結(jié)料還可包括3% -18%質(zhì)量比的亞麻油和 3% -20%質(zhì)量比的醇酸樹脂。所述醇酸樹脂的基本組成為植物油，醇類和酸類，可以根據(jù)油墨的具體組成來調(diào) 配，也可以加入抗氧化劑等助劑。醇酸樹脂一個優(yōu)選的組成是包括質(zhì)量百分比為陽-90%的 植物油，0. 1-20%的醇類和3-35%的酸類。常用的植物油有椰子油、蓖麻油、棉籽油、豆油、 亞麻仁油、梓油、桐油等，常用的醇類有二元醇(如乙二醇、新戊二醇)、三元醇(如甘油、三 羥甲基丙烷等)和四元醇(如季戊四醇)，常用的酸類有一元酸、二元酸和三元酸，一元酸常 用的有苯甲酸、對特丁基苯甲酸、椰子油酸、豆油酸、亞麻仁油酸松漿油酸等，二元酸常用的 有己二酸、鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸等，三元酸可以采用TMA等。醇酸樹脂的制備采用本 領域常用的方法即可。在另一個優(yōu)選的實施方案中，所述連結(jié)料可包括3% -18%質(zhì)量比的亞麻油、 3% -20%質(zhì)量比的上述醇酸樹脂，0. 1% -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/或0. 1% -5%的 抗氧化劑；此外，所述連結(jié)料除10 50%的棕櫚油、10 50%的棕櫚油衍生物和30 70% 的松香改性酚醛樹脂之外，還可包括0. -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/或0. 1% -5% 的抗氧化劑。有機鋁凝膠劑是一種區(qū)別于傳統(tǒng)的硬脂酸鋁、異辛酸鋁等鋁皂的新型的鋁凝膠 劑。該有機鋁凝膠劑可以與樹脂、植物油及顏料中的羧基或羥基形成親和力強的共價鍵從 而改善凝膠樹脂及膠印油墨的流變性。本發(fā)明所采用的有機鋁凝膠劑可以選擇進口的、由美國CHATTEM化學公司在市場上推出有機鋁化合物新型專利產(chǎn)品XCP-1002或KETALIN IV， 也可以選擇天津亞紅化工有限公司的1327型凝膠劑、天津泰安化工有限公司生產(chǎn)的TN-03 凝膠劑，或是浙江省中明化工科技有限公司生產(chǎn)的A0-3型(化學式為C12H23AlO5)，A0-4型 (化學式為C17H33MO7)，A0-5型(化學式為C8H15AW3)，A0-6型(為烷基鋁螯合物)有機鋁 凝膠劑。這些有機鋁凝膠劑的含Al的質(zhì)量百分比一般在2-10%。本發(fā)明還提供了上述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨的制備方法，該方法按以下 步驟進行(1)連接料的制備用10 50%的棕櫚油、10 50%的棕櫚油衍生物和30 70%的松香改性酚醛樹脂置于反應釜中，升溫至200-250°C保溫0. 5-2小時出料，即得到膠 印油墨用連結(jié)料。(2)油墨的制備將顏料10 25%，步驟(1)得到的連結(jié)料40 75%，棕櫚油 5 30 %，棕櫚油衍生物5 30 %，助劑0. 1 5 %，調(diào)配均勻。在上述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨及其制備方法中，優(yōu)選的是，所述棕櫚油 衍生物選自棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、棕櫚酸丁酯、棕櫚酸異丁酯、棕櫚酸 乙基己酯、棕櫚酸辛酯和棕櫚酸異辛酯。也可以采用其他棕櫚油衍生物。在上述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨及其制備方法中，選用的顏料根據(jù)具體需 要來定，如可以采用C. I.顏料黃12、C. I.顏料紅57:1、C. I.顏料藍15:3、碳黑等。在上述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨及其制備方法中，優(yōu)選的是，所述助劑為 干燥劑，選自環(huán)烷酸鈷或環(huán)烷酸錳中的一種或二種。如上海長風化工廠生產(chǎn)的環(huán)烷酸鈷或 環(huán)烷酸錳。優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨及其制備方法，在步驟 (1)連結(jié)料的制備原料中還可包括3% -18%質(zhì)量比的亞麻油和3% -20%質(zhì)量比的醇酸樹 脂。在另一個優(yōu)選的實施方案中，所述連結(jié)料制備中還可包括3% -18%質(zhì)量比的 亞麻油、3% -20%質(zhì)量比的上述醇酸樹脂，0. -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/或 0. 1% -5%的抗氧化劑；此外，所述連結(jié)料除10 50%的棕櫚油、10 50%的棕櫚油衍生 物和30 70%的松香改性酚醛樹脂之外，還可包括0. 1 % -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/ 或0. -5%的抗氧化劑。醇酸樹脂和有機鋁凝膠劑的優(yōu)選范圍同上。植物油的主要成分是甘油三酸酯，其脂肪酸基中的烴基部分為多碳直鏈結(jié)構(gòu)，碳 鏈間的結(jié)合為單鏈，其中也含有雙鍵，這些雙鍵能發(fā)生化學反應，但是各種植物油中所含的 雙鍵數(shù)量和活性是不相同的。按植物油的不飽和程度可以把植物油分為三類，一類是最活 潑的干性油，通常其中的甘油三酸酯平均含有6個以上的雙鍵，碘值在140以上，如桐油、 亞麻仁油等；第二類是半于性油，通常其中的甘油三酸酯平均含有4 6個雙鍵，碘值在 100 140的范圍，如豆油、菜籽油、棉籽油等；第三類是不于性油，其中的甘油三酸酯平均 含雙鍵數(shù)為4個以下，碘值一般在100以下，如棕櫚油、蓖麻油、花生油等。傳統(tǒng)油墨的干燥除礦物油的滲透外，還有很重要的一部分是靠植物油的不飽和鍵 進行氧化結(jié)膜，因而，油墨中常用的植物油都是碘值比較高的油，如桐油、亞麻仁油、豆油 等。桐油的碘值為163 173，亞麻仁油的碘值為175，豆油碘值為124 139，棕櫚油的碘值是50 55。從以上這幾組數(shù)據(jù)我們清晰的看到，棕櫚的碘值要遠遠低于豆油的碘值，它 氧化活性遠不及豆油的氧化活性，這也就是國際上開發(fā)大豆油油墨比較普遍，而把棕櫚油 用于油墨中的研究還尚屬空白的原因所在，開發(fā)棕櫚油油墨的難點也在于此。本發(fā)明通過反復試驗，優(yōu)化配方組合，利用低碘值的棕櫚油作為膠印油墨的油源， 開拓出一種新的不含礦物油的膠印油墨。而以棕櫚油代替大豆油生產(chǎn)無礦物油的膠印油 墨，緩解了環(huán)保型油墨對原本就需要依賴進口的大豆油資源的原料需求。在中國將棕櫚油 作為食用油，在推廣上仍有一定的難度，而將之作為膠印油墨的原料應用在工業(yè)上，大大拓 展了棕櫚油的應用范圍。本發(fā)明是將膠印油墨中的不可再生資源的礦物油用可再生的棕櫚油及其衍生物 替換出來，得到無礦物油的膠印油墨，適用于各種平版膠印機，適應8000 15000張/小時 的高速印刷要求，適于銅版紙、膠版紙、白卡紙等材質(zhì)上的印刷。本發(fā)明制得的膠印油墨不僅具有無毒、無刺激性氣味、無腐蝕性、不燃、使用安全 性好、濃度高、印刷適應性好等特點，而且具有稀釋性優(yōu)良和抗乳化好的特點。與國內(nèi)的大 豆油油墨相比，該套油墨的VOC含量極低，且在使用過程中對環(huán)境和人身體不存在危害，為 綠色環(huán)保產(chǎn)品，其市場前景十分樂觀，符合當前全球環(huán)保的趨勢，是一個長期可持續(xù)發(fā)展的 方向。棕櫚油的價格始終是比大豆油低，因而用棕櫚油作為膠印油墨的油源制成的油墨 的價格要比大豆油油墨的價格低，具有較樂觀的市場開發(fā)前景，在印刷行業(yè)普遍推廣這種 VOC含量低的全植物油油墨是可行的，并且是對環(huán)境改善的一個重要舉措，符合當前國家提 倡環(huán)保發(fā)展的大形勢。
具體實施例方式實施例1用以下方法制備不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨(1)按質(zhì)量百分比取20%棕櫚油、20%的棕櫚酸甲酯與59%的松香改性酚醛樹脂 及1 %抗氧劑B. H. T置于反應釜中，升溫至220°C保溫一小時出料，即得到膠印油墨用連結(jié) 料。(2)按質(zhì)量百分比取顏料酞菁藍BGS (染料索引號C. I.顏料藍15:3) 15%、上述連 結(jié)料60%、棕櫚油10%、棕櫚酸甲酯10%、環(huán)烷酸鈷2. 5%及環(huán)烷酸錳2.5%，調(diào)配均勻。油墨配制后，手工進行預分散，三輥機軋制，加留油，檢驗調(diào)整，得成品油墨。上述干燥劑環(huán)烷酸鈷和環(huán)烷酸錳為上海長風化工廠生產(chǎn)。制得膠印油墨技術(shù)指標如下
權(quán)利要求
1.一種不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述膠印油墨的成分包括質(zhì)量 百分比如下的成分顏料10 % 25 %，連結(jié)料40 % 75 %，棕櫚油5 % 30 %，棕櫚油衍生 物5 % 30 %，助劑0. 1 % 5 % ；所述連結(jié)料包括10 % 50 %的棕櫚油、10 % 50 %的棕 櫚油衍生物和30 % 70 %的松香改性酚醛樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述棕櫚油 衍生物選自棕櫚酸甲酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸異丙酯、棕櫚酸丁酯、棕櫚酸異丁酯、棕櫚酸 乙基己酯、棕櫚酸辛酯和棕櫚酸異辛酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述助劑為 干燥劑，選自環(huán)烷酸鈷或環(huán)烷酸錳中的一種或二種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述連結(jié)料 還包括3% -18%質(zhì)量比的亞麻油和3% -20%質(zhì)量比的醇酸樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述連 結(jié)料包括0. 1% -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/或0. -5%的抗氧化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，其特征在于所述醇酸樹 脂包括質(zhì)量百分比為55-90%的植物油，0. 1-20%的醇類和3-35%的酸類。
7.權(quán)利要求1-3任一項所述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨的制備方法，其特征在 于該方法按以下步驟進行(1)連接料的制備用10 50%的棕櫚油、10 50%的棕櫚油衍生物和30 70%的 松香改性酚醛樹脂置于反應釜中，升溫至200-250°C保溫0. 5-2小時出料，即得到膠印油墨 用連結(jié)料。(2)油墨的制備將顏料10 25%，步驟(1)得到的連結(jié)料40 75%，棕櫚油5 30 %，棕櫚油衍生物5 30 %，助劑0. 1 5 %，調(diào)配均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨的制備方法，其特征在于所 述連結(jié)料的制備還包括3% -18%質(zhì)量比的亞麻油和3% -20%質(zhì)量比的醇酸樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨的制備方法，其特征在于 所述連結(jié)料的制備包括0. 1% -5%質(zhì)量比的有機鋁凝膠劑和/或0. 1% -5%的抗氧化劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨的制備方法，其特征在于所 述醇酸樹脂包括質(zhì)量百分比為55-90%的植物油，0. 1-20%的醇類和3-35%的酸類。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不含礦物油的棕櫚油基膠印油墨，所述膠印油墨的成分包括質(zhì)量百分比如下的成分顏料10～25％，連結(jié)料40～75％，棕櫚油5～30％，棕櫚油衍生物5～30％，助劑0.1～5％；所述連結(jié)料包括10～50％的棕櫚油、10～50％的棕櫚油衍生物和30～70％的松香改性酚醛樹脂。本發(fā)明同時還提供了該油墨的制備方法。本發(fā)明制得的膠印油墨不含礦物油，不僅具有無毒、無刺激性氣味、無腐蝕性、不燃、使用安全性好、濃度高、印刷適應性好等特點，而且具有稀釋性優(yōu)良和抗乳化好的特點，與國內(nèi)的大豆油油墨相比，VOC含量極低。
文檔編號C09D11/06GK102108221SQ20111000829
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者尚玉梅, 應淳樸, 蘇春華 申請人:上海牡丹油墨有限公司