一种使用水性印刷油墨的新型版材

摘要

本发明公开了属于印刷版材技术领域的一种使用水性印刷油墨进行印刷的新型版材的制备方法及应用。该版材由亲油区(斥水区)和亲水区组成，印刷过程中使用水性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差≥50度；所述的亲油区包括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物，所述的亲水区为具有纳微米结构的保水区。该版材的制备方法为：将包括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物的制版墨水通过喷墨打印或丝网制版的方式在具有纳微米结构保水层的版基表面制版。使用本发明的版材可以避免目前在胶印和丝印印刷过程中使用溶剂型油墨造成的环境污染，每年减少VOC直接排放数十万吨，将本发明的版材上机印刷后可得到具有优良图像分辨率的印刷品。

说明书

技术领域

本发明属于印刷版材技术领域，特别涉及一种使用水性印刷油墨进行印 刷的新型版材的制备方法及应用。

背景技术

目前胶印及丝印两种主要印刷方式所使用的印刷油墨主要是油性油墨， 此类油墨在生产时须使用有毒有害溶剂，致使每年VOC直接排放数十万吨， 造成环境的较大污染。由于环保的要求和石油原材料的紧张，使得水性印刷 油墨取得了较大的进步和发展。目前我国的水性油墨主要用于柔印和凹印， 而在胶印和丝印中的使用需要对版材进行相应的研究开发。

目前胶印和丝印的印版制作是感光成像的思路，其印版亲油区由感光聚 合物组合而成，该聚合物具有一定的亲水性，所以使用水性油墨印刷时亲油 区与亲水区的反差不符合使用水性印刷油墨的要求。如果使用水性油墨进行 印刷，需要版材表面亲油区与亲水区的反差(水接触角的差值)≥50度。

发明内容

本发明旨在研发一种使用水性印刷油墨的新型版材，该版材避免了使用 溶剂型印刷油墨造成的污染，使得胶印或丝印的印刷过程实现绿色化、环保 化。

一种使用水性印刷油墨的新型版材，该版材由亲油区(斥水区)和亲水 区组成，印刷过程中使用水性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差≥ 50度；所述的亲油区包括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物，所述的亲水区 为具有纳微米结构的保水区。

上述版材的制备方法为：将包括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物的制 版墨水通过喷墨打印或丝网制版的方式在具有纳微米结构保水层的版基表面 制版，干燥后即得使用水性印刷油墨的新型版材。

所述的包括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物的制版墨水的具体组成 为：以质量百分比计，含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物0.1-30wt％，优选 1-15wt％；消泡剂0-5wt％，优选0.01-2wt％；抗氧化剂0-2wt％，优选0.01-1wt％； 增稠剂0-5wt％，优选0.01-1wt％；染料或颜料0-2wt％，优选0.01-1wt％；余 量为有机溶剂。

所述的含卤素的聚烯烃类聚合物为由含卤素的烯烃单体聚合得到的均聚 物、或由包括含卤素的烯烃单体聚合得到的共聚物；所述的含卤素的烯烃单 体的碳原子数≤18；所述的含卤素的聚烯烃类聚合物的分子量范围为 500-100000。

所述的由含卤素的烯烃单体聚合得到的均聚物选自聚氯乙烯、聚偏氯乙 烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯；所述的由包括含卤素的烯烃单体聚合得到的共 聚物选自硅氧烷氯乙烯共聚物、乙烯氯乙烯共聚物；所述的硅氧烷氯乙烯共 聚物中硅氧烷与氯乙烯的物质的量的比例为(1:10)-(10:1)；乙烯氯乙烯共聚物 中乙烯与氯乙烯的物质的量的比例为(1:10)-(10:1)。

所述的含苯环的聚烯烃类聚合物为由含苯环的烯烃单体聚合得到的均聚 物、或由包括含苯环的烯烃单体聚合得到的共聚物；所述的含苯环的烯烃单 体的碳原子数≤13；所述的含苯环的聚烯烃类聚合物的分子量范围为 500-100000。

所述的由含苯环的烯烃单体聚合得到的均聚物选自聚苯乙烯、聚苯丙烯； 所述的由包括含苯环的烯烃单体聚合得到的共聚物选自苯乙烯异丁烯共聚 物、苯乙烯丙烯酸酯共聚物；所述的苯乙烯异丁烯共聚物中苯乙烯与异丁烯 的物质的量的比例为(2:1)-(10:1)；苯乙烯丙烯酸酯共聚物中苯乙烯与丙烯酸酯 的物质的量的比例为(2:1)-(10:1)。

所述的纳微米结构保水层为经阳极氧化处理形成的砂目层、或直接涂布 亲水性纳米涂层形成的保水层。

所述的消泡剂为有机硅氧烷、聚醚中的一种或几种；所述的抗氧化剂为 丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚、抗坏血 酸、抗坏血酸棕榈酸酯、异抗坏血酸和异抗坏血酸钠中的一种或几种；所述 的增稠剂为海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶、酪蛋白酸钠、羧甲基纤维素钠中的 一种或几种。

所述的颜料或染料的粒径范围为10-1000nm。

所述的染料选自酸性染料、活性染料或碱性染料；所述的酸性染料为染 料酸性蓝9、染料酸性蓝9SF、染料酸性黄23SF；所述的活性染料为黑色染 料SP系列或活性黑中的一种或几种；所述的碱性染料为蓝色染料中的碱性艳 兰、维多利亚兰。

所述的有机溶剂选自四氢呋喃、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺、二乙基 甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺、环己酮、氯仿、四氯化碳中的一种 或几种。

所述的亲水性纳米涂层组成为0.5-15wt％的亲水性高分子聚合物， 0.5-15wt％的纳米级或微米级氧化物颗粒，0-1wt％的添加剂，80-98wt％的溶剂； 其中所述的亲水性高分子聚合物选自聚乙烯醇或聚乙烯醇的衍生物、明胶、 聚丙烯酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或大于一种以上，或选自水溶性 酚醛树脂、聚丙烯酸树脂或聚丙烯酸树脂的衍生物、聚甲基丙烯酸树脂或聚 甲基丙烯酸树脂的衍生物、聚乙二醇或聚乙二醇的衍生物、水溶性纤维素、 丙烯酸与丙烯酸酯的共聚物、甲基丙烯酸与甲基丙烯酸酯的共聚物中的一种 或大于一种以上；所述的纳米级或微米级氧化物颗粒的直径在10nm-3000nm 之间；所述的纳米级或微米级氧化物颗粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛 中的一种。所述的添加剂为阳离子固色剂，选自聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚 二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或一种以上的混合物；所述的消泡剂是有机 硅氧烷或聚醚；所述的抗氧化剂是多元醇的酯。所述的溶剂是水或水与低级 醇的混合物，其中，低级醇在混合物中的浓度为1-10wt％；或溶剂选自丙酮、 丁酮、乙二醇独乙醚、乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、乙醚、四氢呋喃中的一种 或一种以上。

或者亲水性纳米涂层组成为5-40wt％的高分子聚合物、5-30wt％的纳米 级和/或微米级氧化物颗粒及余量的溶剂混合，其中高分子聚合物选自三甲树 脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酯、脲醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛、聚 乙烯醇缩丁醛和阿拉伯树胶所组成的组中的至少一种。所述的纳米级和/或微 米级氧化物颗粒的粒径在5-3000nm之间。氧化物选自氧化锌、氧化铝、二氧 化钛、二氧化硅、氧化镉、二氧化铈和氧化锆所组成的组中的至少一种。所 述的溶剂选自乙酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸异丙酯、乙酸乙酯、乙 酸丁酯、正庚烷、正己烷、正戊烷、环己烷、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、1- 丙醇、2-丙醇、2-丁醇、2-甲基-2-丙醇、甲苯、乙二醇独乙醚、乙二醇甲醚、 丙二醇甲醚、乙醚、N-甲基吡咯烷酮和四氢呋喃所组成的组中的至少一种。

或者亲水性纳米涂层组成为5-50wt％的高分子聚合物及0.1-30wt％的亲水 性添加物、0-20wt％的固化剂、0.01-5wt％的催化剂及余量的溶剂组成。其中 高分子聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、有 机硅树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸、不饱和聚酯、醇酸树脂 所组成的组中的至少一种。所述的亲水性添加物选自氧化锌、二氧化硅、氧 化铝、纤维素、硼酸、柠檬酸、水杨酸、磺酸树脂、山梨醇所组成的组中的 至少一种。所述的固化剂选自甲醛、乙醛、丙烯醛、苯甲醛、硼酸、异氰酸 酯、氮丙啶、氨基树脂、环氧树脂、咪唑、酸酐、六次甲基四胺、含硅氢化 合物、三聚氰胺树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲树脂、苯乙烯、邻苯二甲酚二 乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、α-甲基苯乙烯、脲醛树脂、苯胺甲醛树脂所组成 的组中的至少一种。所述的催化剂选自甲酸、酒石酸、草酸、琥珀酸、乳酸、 醋酸、苯甲酸、水杨酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、苹果酸、硬脂酸、苯磺酸、 盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、硼酸、氯铂酸、高氯酸、辛酸钾、辛酸亚锡、二 月桂酸丁基锡、二月桂酸二丁基锡、四氯化锡、醋酸钾、N,N-二甲基环己胺、 双(2-二甲氨基乙基)醚、N,N,N＇,N＇-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N- 二甲基苄胺、固胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N＇-二乙基哌嗪、三乙醇 胺、二甲基乙醇胺、吡啶、N,N＇-二甲基吡啶、乙醚过氧化物、四氢呋喃过 氧化物、乙二醇二甲醚过氧化物、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、三过氧化 三丙酮、过氧乙酰硝酸酯、过氧乙酸、氢过氧化异丙苯、有机金属催化剂、 偶氮二异丁腈、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、 磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾所组成的组中的至少一种。 所述的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙二醇、 丙二醇、丙三醇、二乙二醇、三乙二醇、丙酮、丁酮、氯仿、四氢呋喃、二 甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、苯乙烯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、 乙酸丁酯、正己烷、溶剂油所组成的组中的至少一种。

上述通过喷墨打印方式制得的使用水性印刷油墨的新型版材所使用的包 括含卤素或含苯环的聚烯烃类聚合物的制版墨水需要进行多级过滤，使制版 墨水中微粒直径在220nm以下。

使用本发明的版材可以避免目前在胶印和丝印印刷过程中使用油性油墨 造成的环境污染，减少每年VOC直接排放数十万吨，将本发明的版材上机印 刷后可得到具有优良图像分辨率的印刷品。

具体实施方式

实施例1

将占涂料总量25wt％的三甲树脂，15wt％的氧化锌(粒径200nm)，及余 量的乙酸乙酯混合，室温搅拌，除去杂质，得到版基所用涂料。

将未经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；以辊涂法将上述涂料涂布在烘干后的铝板上，烘干，得到具有纳微米 结构保水层的版基。

将30wt％的聚氯乙烯(分子量＝20000)，70wt％的四氢呋喃室温搅拌，除 去杂质并进行多级过滤，使制版墨水中微粒直径在220nm以下。

通过喷墨打印将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，60℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差60度。

实施例2

将经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；得到具有纳微米结构保水层的版基。

将30wt％的聚氯乙烯(分子量＝30000)，70wt％的四氢呋喃室温搅拌，除 去杂质并进行多级过滤，使制版墨水中微粒直径在220nm以下。

通过喷墨打印将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，60℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差75度。

实施例3

将占涂料总量20wt％的聚乙烯醇缩丁醛，15wt％的氧化铝(粒径2000nm)， 及余量的丁酮混合，室温搅拌，除去杂质，得到版基所用涂料。

将未经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；以辊涂法将上述涂料涂布在烘干后的铝板上，烘干，得到具有纳微米 结构保水层的版基。

将0.1wt％的聚偏氟乙烯(分子量＝50000)，0.9wt％的羧甲基纤维素钠、 1wt％的酸性蓝9、98wt％的二甲基甲酰胺室温搅拌，除去杂质，得到丝网制 版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凹版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差58度。

实施例4

将经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；得到具有纳微米结构保水层的版基。

将0.1wt％的聚偏氟乙烯(分子量＝500)，0.9wt％的羧甲基纤维素钠、1wt％ 的酸性蓝9、98wt％的二甲基甲酰胺室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用墨 水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凹版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差50度。

实施例5

将占涂料总量40wt％的阿拉伯树胶，5wt％的氧化锌(粒径300nm)，及 余量的乙醇混合，室温搅拌，除去杂质，得到版基所用涂料。

将未经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；以辊涂法将上述涂料涂布在烘干后的铝板上，烘干，得到具有纳微米 结构保水层的版基。

将30wt％的聚苯乙烯(分子量＝10000)，70wt％的二甲基甲酰胺室温搅拌， 除去杂质，得到丝网制版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差83度。

实施例6

将经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；得到具有纳微米结构保水层的版基。

将30wt％的聚苯乙烯(分子量＝20000)，1wt％的特丁基对苯二酚，69wt％ 的二甲基甲酰胺室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用油墨。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差100度。

实施例7

将占涂料总量20wt％的聚乙烯醇缩丁醛，15wt％的氧化铝(粒径2000nm)， 及余量的丁酮混合，室温搅拌，除去杂质，得到版基所用涂料。

将未经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；以辊涂法将上述涂料涂布在烘干后的铝板上，烘干，得到具有纳微米 结构保水层的版基。

将20wt％的硅氧烷氯乙烯共聚物分子量＝100000，硅氧烷与氯乙烯的物 质的量的比例为6:1，0.01wt％的聚醚，0.02wt％的丁基羟基茴香醚，0.01wt％ 的海藻酸钠，及余量的四氢呋喃室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，90℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差69度。

实施例8

将经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；得到具有纳微米结构保水层的版基。

将10wt％的乙烯氯乙烯共聚物分子量＝10000，乙烯与氯乙烯的物质的量 的比例为5:1，0.02wt％的聚醚，0.5wt％的丁基羟基茴香醚，0.05wt％的海藻酸 钠，及余量的四氢呋喃室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，80℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差104度。

实施例9

将占涂料总量20wt％的聚乙烯醇缩丁醛，15wt％的氧化铝(粒径2000nm)， 及余量的丁酮混合，室温搅拌，除去杂质，得到版基所用涂料。

将未经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；以辊涂法将上述涂料涂布在烘干后的铝板上，烘干，得到具有纳微米 结构保水层的版基。

将16wt％的苯乙烯异丁烯共聚物分子量＝7000，苯乙烯与异丁烯的物质的 量的比例为2:3，0.1wt％的聚醚，0.2wt％的没食子酸丙酯，0.03wt％的酪蛋白 酸钠，及余量的二甲苯室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差65度。

实施例10

将经过电解砂目化及阳极氧化处理的铝板，先后用丙酮和水进行清洗， 烘干；得到具有纳微米结构保水层的版基。

将12wt％的苯乙烯异丁烯共聚物(分子量＝5000，苯乙烯与异丁烯的物质 的量的比例为1:5，0.1wt％的聚醚，0.2wt％的没食子酸丙酯，0.03wt％的酪蛋 白酸钠，及余量的四氢呋喃室温搅拌，除去杂质，得到丝网制版用墨水。

通过丝网制版将图文输出在具有纳微米结构保水层的版基表面，100℃干 燥后，得到可以上机使用水性印刷油墨(凸版用，购自天津油墨厂)进行印 刷的版材，该版材图文区为亲油区，非图文区为亲水区，印刷过程中使用水 性印刷油墨时亲油区与亲水区的水接触角相差80度。

分别将上述实施例1-10制得印版上机印刷，通过检测，印版的印刷适性 优良且耐印力可达100000张左右，印版图文中线的分辨率可达10μm，3-99％ 的网点可完整清晰。