印刷油墨成分分析

包裝材料學(xué)

印刷油墨第一頁，共四十二頁。油墨油墨的發(fā)展簡史從最早期用木材燒成炭再與樹膠均勻的混合干燥制成墨，到后來的水性墨、油性墨、納米油墨、無水膠印油墨、彩色噴印油墨和UV油墨等，油墨的發(fā)展經(jīng)過了漫長的發(fā)展歷程。今后油墨的研究發(fā)展方向是：①水基型綠色油墨；②無溶劑型光固化環(huán)保油墨；③適應(yīng)不同新機型的特種環(huán)保油墨；④引入納米材料形成減量、高性能的油墨。油墨及其樣本第二頁，共四十二頁。4.1油墨的組成與分類油墨主劑助劑色料連結(jié)料干燥性調(diào)整劑流動性調(diào)整劑色調(diào)調(diào)整劑顏料染料包含無機顏料、有機顏料包括水溶性、油溶性、醇溶性染料等包含植物油、礦物油、有機溶劑、水、天然樹脂、合成樹脂、瀝青等其他助劑包含撤粘劑、稀釋劑、增稠劑、沖淡劑、增塑劑和表面活性劑等第三頁，共四十二頁。油墨各重要組分的作用色料——使油墨具有色彩。連接料——充當(dāng)色料的載體（兩者相混，印刷時從印版轉(zhuǎn)印到承印物上，形成干燥的墨膜）助劑——調(diào)節(jié)墨的色調(diào)、粘性、流動性、干燥性、印刷適性。油墨的分類根據(jù)印版的種類：平印油墨、凸印油墨、凹印油墨、網(wǎng)印油墨根據(jù)油墨的干燥方式：揮發(fā)干燥型、滲透干燥型、氧化結(jié)膜型、熱固干燥型、光固干燥型等第四頁，共四十二頁。油墨4.1.1色料色料分成顏料和染料顏料：不溶于水、油、有機溶劑（僅使物體的表面染色，油墨大多使用這種）染料：溶于水、油、有機溶劑（使物體全部染色）顏料染料第五頁，共四十二頁。油墨顏料：微細(xì)顆粒物質(zhì)，形狀多為球、棒、層狀，粒徑約為10-7～10-5m，在微米級?？删鶆蚍稚⒂诮橘|(zhì)中是懸浮狀態(tài)，但不溶于介質(zhì)。有機顏料（以分子結(jié)構(gòu)分）：酞菁顏料、偶氮顏料（以分子聚集狀態(tài)分）：色淀顏料、色原顏料和顏料性染料無機顏料包括炭黑、鉻黃、鐵藍(lán)、鈦白粉、鋅鋇白、金屬顏料等有機顏料無機顏料第六頁，共四十二頁。油墨1.顏料的理化指標(biāo)與要求

顏料的分散度指顆粒大小，粒徑越小，分散度越高。油墨中顏料顆粒的大小絕不能超過墨膜厚，否則會影響色澤。顏料表面積應(yīng)當(dāng)為10～100㎡/g之間。因為分散度與比表面積成正比，顏料越細(xì)、表面積越大、吸墨量越大，與連接料親和性越好，油墨光澤性、穩(wěn)定性、遮蓋力、著色性越好。顏料的著色力指著色效果的強弱（亦指色強度）著色力與分散度有關(guān)，但重要的是決定于自身的晶體結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性。著色力可用沖淡被測顏料到一定程度所用的白色顏料與沖淡標(biāo)準(zhǔn)顏料到一定程度所用白色顏料量之比的百分?jǐn)?shù)表示。

著色力=被測顏料所用白色墨量/標(biāo)準(zhǔn)顏料所用白色墨量×100%著色力值越大，著色力越強。第七頁，共四十二頁。油墨顏料的遮蓋力指顏料遮蓋底色，使它不再顯透的能力，它是透明度的相反表示。顏料折射率/連接料折射率=1顏料為透明

>1顏料不透明，顯示了遮蓋力遮蓋力還取決于對光的吸收程度與分散度。顏料的密度g/cm3，對油墨的穩(wěn)定性及力學(xué)性能有很大的影響。油墨的遮蓋力很大程度取決于顏料的體積,而不是質(zhì)量，故顏料的密度也稱視比容。顏料粒子越細(xì)，表面積越大，分散度越高，遮蓋力越好，體系越穩(wěn)定。第八頁，共四十二頁。油墨顏料的吸油量將100g顏料全部潤濕成漿狀時所需的油量，用g/100g表示。（吸油不是滲透到粒子內(nèi)部，而是潤濕表面）粒子越小，吸油量越大，還與粒子的形狀有關(guān)。油墨粘度與連接料粘度及包在連接料外面的顏料粒子的流動性有關(guān)，顏料吸油好，油墨流動性也好，穩(wěn)定性好。吸油差的易堆版、乳化。顏料的耐抗性顏料在特定環(huán)境下，日曬、高溫、酸、堿等下，不發(fā)生化學(xué)物理變化，保持原色的抵抗能力。無機顏料的耐抗性比有機顏料好。第九頁，共四十二頁。2.顏料的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)顏料的化學(xué)性質(zhì)：自身極性、反應(yīng)活性、酸堿性等。堿性顏料與連接料混合時遇到酸性物質(zhì)就反應(yīng)，導(dǎo)致油墨黏度變化，或沉淀、凝固等。顏料極性會使它與連接料相溶性好，分散達(dá)均勻。顏料的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致到光照射后的穩(wěn)定性，直接在顏色上變化，影響印刷效果。顏料的表面性質(zhì)如浸潤性可直接影響油墨對承印物的初期粘著性。3.無機顏料組成：單質(zhì)、金屬氧化物、無機鹽、絡(luò)合物等結(jié)構(gòu)特征：即無機顏料中具有一些離子基——發(fā)色團，如：絡(luò)酸鹽CrO42-、硫化物S2-、氧化鐵Fe2+、Fe3+、鐵藍(lán)顏料[Fe（CN）6]特點：染色鮮艷、遮蓋力強、耐抗性好、價廉。但其中含有Cr、Pb，不利于環(huán)境與人體健康，逐步被有機顏料代替。油墨第十頁，共四十二頁。油墨（1）白色顏料鈦白鋅鋇白氧化鋅第十一頁，共四十二頁。油墨（2）黃色顏料（3）藍(lán)色顏料（4）黑色顏料鐵藍(lán)炭黑鉛鉻黃第十二頁，共四十二頁。4.有機顏料色源類顏料是以金屬鹽或酸類將水溶性染料制成不溶性的有機顏料的統(tǒng)稱。包括偶?xì)漕?、酞菁類、硝基類、亞硝基類、還原類等色淀類顏料是用氫氧化鋁硫酸鋁鋇[Al(OH)3]、硫酸鋇（BaSO4)、鋁鋇白等作無機載體將有機染料沉淀其上而成顏料的統(tǒng)稱。包括普通、耐曬、茜素類等有機顏料具有發(fā)色基團、助色基團，并具有一定的分子排列方向。油墨（1）偶氮類顏料漢莎黃聯(lián)苯胺黃第十三頁，共四十二頁。金光紅立索爾紅油墨第十四頁，共四十二頁。油墨（2）色淀顏料酸性色淀堿性色淀射光藍(lán)孔雀藍(lán)耐曬桃紅第十五頁，共四十二頁。油墨酞菁顏料酞菁藍(lán)酞菁綠其他染料洋紅6B、硫靛桃紅第十六頁，共四十二頁。5.特殊顏料油墨熒光顏料夜光顏料銅粉鋁粉第十七頁，共四十二頁。高嶺土硫酸鋇6.填料氫氧化鋁碳酸鈣油墨第十八頁，共四十二頁。油墨4.1.2連結(jié)料

連結(jié)料是油墨的主體身骨，是由高分子物質(zhì)混溶而成的液狀物質(zhì)。連結(jié)料主要包括油、有機溶劑、樹脂及輔助材料，連結(jié)料在油墨中是液相分散介質(zhì)，是顏料和填充料的載體，具有粘滯性、流動性、成膜性，可有效地分散顏料和填充料。賦予了油墨流動能力、印刷能力、成膜能力。第十九頁，共四十二頁。油墨1.連結(jié)料的性質(zhì)與要求印刷中油墨從印版轉(zhuǎn)移到承印物上，其中連結(jié)料與顏料會立即固著在一起，連結(jié)料將顏料包復(fù)起來，覆蓋于其中，綜合起來可以說油墨在印刷中所體現(xiàn)的優(yōu)點，即流動性、成膜性、粘結(jié)性、干燥性很大程度都取決于連結(jié)料。某種意義說，連結(jié)料的結(jié)構(gòu)種類會直接影響油墨的性質(zhì)。1.碘值用來衡量油脂的不飽和程度的，也可用來衡量其干燥能力。它以每克油脂吸收碘的質(zhì)量（mg）表示。原因是油脂的不飽和程度可以決定分子的活躍性，體現(xiàn)為干性，不飽和程度越高，其干性越好。通常碘值在140以上為干性油；100以下為不干性油。介于兩者之間的為半干性油。第二十頁，共四十二頁。2.酸值指連結(jié)料（植物油、樹脂）中含有的游離酸的含量，以中和1g連結(jié)料中游離羧基所需氫氧化鉀的質(zhì)量（mg）表示。通常，連結(jié)料酸值太大，油墨在膠印時易親水乳化，使有的顏料在制成墨后會粘度增大，以至膠化。酸度太小，對顏料的浸潤性差，墨的光澤性、流動性不好。3.軟化點指連結(jié)料樹脂從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度。因連結(jié)料是混合物，軟化點不同于熔點，相變是隨溫度升高而逐漸進(jìn)行的，沒有突變點。樹脂的軟化點對油墨的流動性、干燥性影響很大。結(jié)構(gòu)相似，軟化點低的樹脂比高的更易與溶劑親合，溶解好。但對溶劑的釋放性差，導(dǎo)致墨膜發(fā)粘。油墨第二十一頁，共四十二頁。4.脂族烴溶解性指樹脂（液）在正庚烷中的溶解性。樹脂（液）能吸更多的溶劑而體系不混濁，說明其溶解性好。這類樹脂制的墨流動性好，抗水性好。除了以上4個指標(biāo)外，油脂中的水分含量及油脂的皂化值也是很重要的。油墨第二十二頁，共四十二頁。2.連結(jié)料的主要原材料及性質(zhì)（1）油——植物油、礦物油①植物油主要成分是高級脂肪酸的甘油脂（甘油三酸酯）植物油作為連結(jié)料的主要成分，其主要特征：具有不飽和雙鍵，其數(shù)量和相對位置決定了干性的快慢，也決定了植物油的類型：干性油、半干性油、不干性油。油墨桐油干性油第二十三頁，共四十二頁。油墨菜籽油大豆油半干性油花生油亞麻仁油干性油不干性油第二十四頁，共四十二頁。油墨②礦物油來自石油的不同餾分，油墨中常用的有汽油、高沸點煤油和機械油。汽油分輕汽油（石油醚）餾程為30~70℃；重汽油（白節(jié)油）餾程160～220℃。高沸點煤油（油墨油）餾分為270～310℃（滲透干燥型墨）機械油（潤滑油）不揮發(fā)性粘稠液（滲透干燥性墨）汽油煤油第二十五頁，共四十二頁。油墨（2）有機溶劑有機溶劑在連結(jié)料中是用于溶解樹脂的。溶解性能決定于如下三個表觀參數(shù)：溶解度參數(shù)——內(nèi)聚能的表現(xiàn)，為內(nèi)聚能密度的平方根；氫鍵值——溶劑和溶質(zhì)形成的氫鍵，較高的為好（高的為1.7;低的為1.0;弱的為0.3）；揮發(fā)速度——越快越好。油墨常用的溶劑：芳香烴類、醇類、酮類、酯類芳香烴類有苯、甲苯、二甲苯等。醇類有乙醇、異丙醇、丁醇等。酮類有丙酮、丁酮、環(huán)己酮等。酯類有乙酸乙酯、乙酸丁酯等。第二十六頁，共四十二頁。油墨芳香烴類各種有機溶劑醇類第二十七頁，共四十二頁。酮類醋酸乙酯油墨第二十八頁，共四十二頁。醋酸丁酯油墨第二十九頁，共四十二頁。油墨（3）樹脂樹脂為連結(jié)料的中心原料，它對印刷的墨膜有直接影響（光澤、牢固、印刷適性）；樹脂分天然樹脂和合成樹脂。⑴松香及其衍生物①松香松樹分泌的樹脂，加工后呈琥珀色透明脆性固體。主要成分：松香酸（約90%）右式中—COOH為反應(yīng)活性中心，可與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，與金屬反應(yīng)生成鹽，雙鍵可進(jìn)行加成反應(yīng)。

松香不溶于水，溶于酮、醇、脂、苯類及油類，性脆易氧化，必須改性后才能用于油墨中。CH3COOH松香酸松香第三十頁，共四十二頁。油墨②松香脂它是松香與醇類反應(yīng)的產(chǎn)物。甘油松香脂溶于干性油及有機溶劑，對顏料潤濕性好。（2）瀝青天然瀝青：礦產(chǎn)品，光亮黑色硬塊，溶于大多數(shù)有機溶劑及油類。石油瀝青：石油蒸餾后的殘余物，易溶解，但光澤小。天然瀝青石油瀝青第三十一頁，共四十二頁。油墨⑶天然樹脂達(dá)瑪樹脂、馬尼拉王古王巴樹脂、蟲膠等，做墨性能好但來源少、價高。⑷改性酚醛樹脂它是酚與醛類物質(zhì)的縮聚產(chǎn)物，再經(jīng)改性而用于連結(jié)料。一般先進(jìn)行松香改性，再經(jīng)甘油類酯化而得改性酚醛樹脂。達(dá)瑪樹脂蟲膠改型酚醛樹脂第三十二頁，共四十二頁。油墨⑸改性醇酸樹脂它是多醇酸類物質(zhì)酯化的產(chǎn)物，不能直接用于墨而必須改性。一般用植物油醇解成甘油單酯再與多元酸酯化而成。改性醇酸樹脂潤濕性好、顯色理想，制成油墨流動性好，干燥好，結(jié)膜有光，但因樹脂上—OH多，抗水性差，故要改性（用其它物質(zhì)）。⑹丙烯酸樹脂此類樹脂有多種，都含不飽和基（>C=O），對紫外光敏感易與其它物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，故可做光固化油墨。丙烯酸樹脂大多溶于酯類、芳烴類溶劑中，粘結(jié)性、耐化學(xué)性好，環(huán)保性好，用于水基，光固化墨中。丙烯酸樹脂第三十三頁，共四十二頁。環(huán)氧樹脂色漿聚酰胺樹脂（7）其他幾種樹脂油墨第三十四頁，共四十二頁。聚氨酯樹脂氯化橡膠乙基纖維素油墨第三十五頁，共四十二頁。蠟油墨（4）輔助材料——蠟與鋁皂油墨中加蠟，可改變墨的流變性（粘度、使墨疏松、墨性短）、抗水性、耐磨性、印刷性，提高網(wǎng)點清晰度。常用的蠟可分為植物蠟、動物蠟、礦物蠟、合成蠟等。

鋁皂是連結(jié)料的凝膠劑（即增稠劑）增稠機理：與連結(jié)料的活性基團反應(yīng)形成大分子集團或螯合物，把稀料部分包圍在其中。第三十六頁，共四十二頁。油墨（4）油墨的助劑①催干劑（燥油）——干燥促進(jìn)劑，用于氧化結(jié)膜墨，成分主要有鈷、錳、鉛等金屬有機酸皂類。

機理：干燥劑中的金屬被還原為低價而去氧化油墨中阻礙連結(jié)料氧化聚合的磷脂類物質(zhì)，使其沉淀，從而加快干燥。②干燥抑制劑（防干劑）主要防止一些干燥性太強顏料，使油墨不必在停機時，在墨輥與版上面結(jié)膜。

機理：它是強還原劑優(yōu)先被氧化，從而延長了干性油的氧化，即起到了正常氧化聚合的阻聚作用。③稀釋劑降低油墨粘度，加快流動性，以防止油墨過粘而引起拉毛、掉版等現(xiàn)象。第三十七頁，共四十二頁。油墨④減粘劑（撤粘劑）其自身疏松柔軟無粘性，目的是降低墨的粘性，以防拉毛糊版。提色劑調(diào)節(jié)油墨色相沖淡劑沖淡墨的顏色增稠劑增加連結(jié)料粘度，使油墨具有良好的穩(wěn)定粘度，墨膜亮平，網(wǎng)點清晰。第三十八頁，共四十二頁。3.常用連結(jié)料的種類（1）干性油連結(jié)料它是由不同種類，不同分子量的植物油完全混合的單相體系，各組分有不同的作用，或加速干燥，或提高膜韌性，或提高膜光澤等。①氧化油即連結(jié)料是植物油徑加熱氧化聚合而成，工藝是先由蒸汽加熱到70℃，再通入空氣，然后升溫到150℃，保溫至所要的粘度即可。聚合油? 即將干性油經(jīng)加熱從非共軛結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為共軛結(jié)構(gòu)；? 不同的植物油也可由共軛支鏈端相互反應(yīng)而形成聚合體的。聚合油的煉制工藝中關(guān)鍵是溫度，通常為290℃，延長時間可使二聚、三聚體增多，粘度上升、酸值上升、碘值下降，可得不同標(biāo)號的油。油墨第三十九頁，共四十二頁。（2）溶劑型連結(jié)料①有機溶劑型——樹脂完全溶解于其中，構(gòu)成了油墨的揮發(fā)干燥機理。兩者相溶性影響油墨的穩(wěn)定性及印刷適性，多用于柔性版及凹版油墨，多用于塑料承印物，揮發(fā)干燥快，墨膜附著牢固。②水基型——以水為主配以其他極性或水溶性溶劑，將樹脂溶解。（3）樹脂型連結(jié)料即樹脂/植物油——油墨油混合體系。即高分子量樹脂溶于植物油，成為高粘度相，再與油墨油相混而成。要求：這種連結(jié)料要有良好的相溶性——為的是印刷存放期間的穩(wěn)定性