水性柔版墨分散剂的作用机理与选择 -内参

水性柔版墨分散剂的作用机理与选择

来源:专家库 作者: 王新朝 2022-07-25 09:59

分散剂在柔版水墨中主要起到降低粘度,提高色浓度和体系均一性/稳定性的作用,那什么样的分散剂适合柔版水墨体系使用?我们需要先了解水墨配方的组成物料和基材。

01、配方物料、基材分析

柔版水墨体系常见以碱溶性丙烯酸树脂(热固性)作为连结料(研磨树脂),如BASF 678树脂等,此类树脂属于高酸态合成树脂,在胺中和后成盐,这个步骤使树脂从固态变为离子态溶于水中,丙烯酸树脂在光泽度、耐水性、耐候性都具有显著优势,在分散溶解时都具有优良性能。

色料通常采用耐碱性颜料,经过表面活性剂处理过的颜料,对水有更好的适配性,表面处理后能够改善在水中的表面张力和极性,有利于色料分散,未经处理的色料分散不均匀不利于印刷;

柔版印刷基材主要采用瓦楞纸等可吸收性基材,不同材质的基材吸收性不同,会出现同一种墨水在不同基材上的多种表现,如色相差异、透明度差异等。

02、常见的两种分散机

(1)双电层机理  

该机理常见于铵盐、钠盐类分散剂,它们在水中电离形成阳离子或阴离子,通过静电被粉体表面吸附形成双电层。在介质中带相反电荷的离子称为反离子,一层是粉体表面反离子,另一部分反离子则包围在周围,它们称为自由反离子,形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。 

图1 动电电位

(微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层称动电电位)


如果介质中增大反离子的浓度,而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被压缩,动电电位下降,直至没有电荷排斥效应,体系混乱,粉体失去稳定性进而发生絮凝,故不适用于水性柔版墨体系。

(2)空间位阻效应

该机理常见于聚醚丙烯酸酯聚酰胺类等非离子型分散剂,它们在水中将一端具有颜料亲和力的锚定基团吸附在粉体表面,通过溶剂化链段链接另一端,并对相同端产生排除效应,使它们互相滑动错开,从而达到空间位阻效应。

图2 锚定分散过程

此类分散剂润湿分散性不如铵盐、钠盐类分散好,但不受体系内电荷影响,分散稳定性强,但不同的颜料表面性质不同,可锚定的基团不同,使用效果受锚定基团、分子量、溶剂化链段影响。此类分散剂适合用于水性柔版墨体系,但要需要注意聚酰胺类分散剂上“氢键”可能带来的触变性,可能影响体系流动性。

03、分散剂的选择


水性柔版墨分散剂应适用弱碱性环境下,分散剂需要比树脂对颜料微粒吸附作用更强,避免出现互相抢夺颜料表面包裹,从而出现反粗、絮凝的现象,分散剂能使得体系均一、流动性好,在吸收性基材上不失色掉色,提高研磨效率和色浓度的作用,且成本低。

综上所述,符合上述条件应选择

(1) 聚醚类或丙烯酸类的分散剂,采用空间位阻效应锚定;

(2) 更大分子量的分散剂对颜料稳定吸附包裹(相对树脂而言);

(3) 中高极性、较高静态表张的分散剂在干燥、墨渗透时保持展色,减少掉色失色;

推荐使用聚醚类分散剂,相比丙烯酸类成本更低,这类分散剂具有分子量越大越浑浊的特点(加热后成澄清透明状态),100%固含量的超大分子量聚醚分散剂以白色固体形态存在,需要水溶后再添加使用,1-2%添加量即可制备出流动性好、色浓度高、流动性强和稳定的水性柔版墨水。



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