聚乙烯用高性能喷码油墨的研制

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目前,国内外广泛采用喷墨打码机以电子控制的方式对产品标签进行喷涂,该方法速度快、成本低、字迹清楚、操作简便,可适用于各种形状的产品。   本文针对国内喷码油墨产品中存在的在低表面能的聚乙烯(PE)底材上的附着力差和耐酒精性能较低的问题进行了实验研究。首先,根据溶解度参数(δ)理论,利用基团贡献法估算出四种氯醋树脂(VC/VAc)的δ分别为20.88 J1/2.cm-3/2、21.08 J1/2.cm-3/2、21.04 J1/2.cm-3/2、20.87 J1/2.cm-3/2。含羟基和含羧基的VC/VAc混合使用所制得的喷码油墨的耐酒精性能高于仅使用单一树脂制成的油墨;混合溶剂也可以使油墨的性能得到提高。为满足电子控制的要求,使油墨在喷码机上能够正常使用,还需加入电导调节剂。当ω(氯醋树脂V3)=ω(氯醋树脂Vs)=3.35%,ω(丁酮MEK):ω(CHCI3)=5:1,ω[染料SLB-34(S)]=10%,ω(二甲基盐酸盐)=1%,ω(石蜡)=0.5%时,油墨的耐酒精可达到82%,黏度4.6cP,表干时间6s。实验还选用δ与PE相近的丙烯酸类树脂和氯化聚丙烯(CPP)作为主体树脂配制油墨,发现聚酯改性的丙烯酸树脂对PE的附着力较高,但CPP的快干性较好。溶剂的挥发性、粘度、溶解性以及溶剂的混合等性能对涂膜的附着力也有很大的影响。MEK对染料SLB-34(S)的溶解性较好,且干燥速度快,而二甲苯(DMB)和CHCl3是所用树脂的良溶剂;附着力促进剂和增塑剂(DBP)的加入也可以适当提高附着力,当ω[SLB-34(S)]=10%,ω(丙烯酸树脂B)+ω(CPP-D)=25%,ω(丙烯酸树脂B):ω(CPP-D)=5:1,ω(MEK):ω(DMB):ω(CHCI3)=2:2:1,ω(DBP)=5%,ω(附着力促进剂-6018)=1.5%,涂膜厚度为150μm时,附着力最高可达到0.27 N/mm2,黏度为20cP,表干时间为18s。实验还发现,影响电导率的主要因素是树脂类型,氯醋树脂溶液本身就具有很大的电导率,远远大于改性的丙烯酸树脂和CPP溶液的电导率;X(耐酒精配方)油墨和Y(高附着力配方)油墨电导率均大于50μs/cm,可在喷码机上正常使用。将油墨的耐酒精性和高附着力结合起来,当co(丙烯酸树脂B)+ω(CPP-D)=20%,ω(丙烯酸树脂B):ω(CPP-D)=5:1,ω(V3)=ω(Vs)=3.0%,ω(MEK):ω(DMB):ω(CHCl3)=4:2:1时,得到了最优实验结果,附着力可达到0.25 N/mm2,耐酒精性可达到73%。
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