塑料油墨良好附着力的试验

    【集萃网观察】塑料印刷用油墨随着彩印包装行业的发展而用量日益增加,为此我们在这方面进行了一些探讨性的研究工作。彩印包装行业所用的基膜主要有聚酯膜(PET)、尼龙膜(NYLON)、聚丙烯膜(PP)、聚乙烯膜(PE)等几种,选择油墨的关键在于其应对这几种基膜均具有良好的附着力,从而对油墨所用的粘合剂提出的较高要求。     众所周知,聚氨酯材料具有极好的粘结性能,耐磨性、耐擦伤性和良好的低温性能,高光泽、保光性能,因而在油墨行业有着广泛的应用。但其用于彩印包装行业的缺陷是对于在该行业广泛应用的PP、PE等基膜的附着性有所欠缺。针对这一问题,我们在研究中使用了分子中含有羟基的氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物与大分子二元醇、小分子扩链剂,甲苯二异氰酸酯共同反应,制得一种新型聚氨酯粘合剂,用其制得的油墨对于包括PP、PE在内的各种基膜均具有良好的附着力。

    1 实验部分

    1.1主要原料
    聚丙二醇(PPG)；氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物(PVHA)；甲苯二异氰酸酯(TDI 80/20)；二乙二醇；二乙三胺；二正丁胺。

    1.2 粘合剂的合成
    在装有电动搅拌、温度计、氮气导管的烧瓶中,加入计量的聚丙二醇,氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物溶液,TDI,溶剂和适量催化剂,氮气保护下控温70℃左右反应2-3小时。然后加入扩链剂继续控温反应。反应接近完成时,可根据检测反应液中异氰酸根含量的情况选择加入适量的二正丁胺除去未反应的-NCO基团。最后加入溶剂调整产物固含量为30%,得改性聚氨酯粘合剂。

    1.3 油墨的制备
    在上述聚氨酯粘合剂中加入TiO2、甲苯、丁酮,加以砂磨制成白色油墨。用甲苯、丁酮、异丙醇混合溶剂将油墨调节为适当粘度后,分别印刷在经过电晕处理的OPP膜、PET膜、NYLON膜上。烘干并搁置一段时间后,进行油墨与基膜的附着力测试。

    2 结果与讨论

    2.1 预聚反应中NCO与OH比例对粘合剂性能的影响
    固定原料中PVHA与PPG的摩边比为1∶3,在粘合剂合成反应中第一步合成端NCO基预聚体时,改变NCO与OH的比例,但控制总的反应原料中NCO与OH、NH2的比例不变,得到系列不同的粘合剂,涂膜,干燥;测试其涂膜的物理机械性能。
    可以看出,随着NCO/OH值的增加,样品的抗张强度增加,断裂伸长率下降。其原因在于NCO/OH值增加,聚氨酯分子链中硬段含量提高,极性较强的氨基甲酸酯键,脲键数量增加,刚性苯环链段也有增加,使大分子间相互作用增强,内聚能增加,使抗张强度升高。同时硬段的增加必然使柔性链段如醚键含量减少,使断裂伸长率下降。综合上述两方面的因素,我们在合成中将NCO与OH比例定为1.8。

    2.2 粘度的控制
    粘合剂粘度的大小,对于油墨的制造工艺及使用性能均具有一定的影响。我们在实验中一方面通过控制原料中NCO与OH、NH2的摩尔比,(这样可控制最终所得粘合剂的分子量在一定的范围之内)来控制粘度;另一方面在合成反应后期粘度接近或达到需要值时,加入单官能团的胺类反应终止剂,使反应迅速中止,也可有效地控制产品粘度在一定的范围之内。

    2.3 贮存稳定性
    无论对于油墨还是其所用的粘合剂,它们的贮存稳定性均具有明显的重要意义。因此我们对所制得的粘合剂及油墨样品进行了贮存稳定性试验。其方法如下:取一定重量的粘合剂和油墨样品置于金属容器中,室温下密闭保存,观察其外观、测量其粘度随时间变化情况。我们合成的粘合剂样品及制得的油墨在上述条件下贮存三个月后,外观、粘度均变化在大,可以认为其贮存稳定性达到要求。

    2.4 附着性试验
    使用PPG与PVHA共聚物比例不同的粘合剂制成的白色油墨,印刷于表面经过电晕处理的OPP、PET、NYLON等基膜上,测试油墨与基膜的附着性。具体测试方法如下:印刷后样品于40-50℃充分干燥后,搁置24小时,然后在印刷面上贴上胶带,贴紧后再急速剥离。观察剥离后印刷膜的表面状态。
    目视测定标准:
    ○:印刷膜残留90%以上;□:印刷膜残留60-90%;△:印刷膜残留60%以下
    可以看出:纯聚氨酯粘合剂(即PPG/PVHA为100/0样品)制得的油墨对OPP膜附着性不良;而在分子链上引入一定比例的PVHA链段后,油墨对表中所列的各种基膜均具有良好的附着力;但是如果PVHA链段比例太高时,则油墨对PET膜附着力有变差的现象。综上所述,在合成中我们选择了PPG/PVHA比例在70/30左右。    

    3 结束语
    通过向聚氨酯分子链中引入一定比例含有羟基的氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物链段而制得油墨用新型氨酯粘合剂。用其制得的油墨对OPP、PET、NYLOY等基膜均具有良好的附着性,使其使用范围较原来更为广泛,从而有效地提高了油墨的品质。
来源：中国油墨技术网