摘要：现有的水性底涂油墨制备技术中存在油墨附着力不良、高VOC排放导致环境污染、金属类基材易氧化等问题。本文对应用于金属类基材上的水性底涂油墨的制备方法进行研发探究，采用改性PU连接料、湿润分散剂、表面活性剂、抗粘助剂、去离子水、抗菌剂来制备这种水性底涂油墨，以解决上述提出的问题。
前言
在油墨产业中，挥发性有机化合物会在制造和使用常规溶剂型油墨时引起许多安全问题，例如：食品安全、环境污染和运输安全等问题。由于对环境法律法规的修订，一些行业限制了溶剂型油墨的使用。各国家地区的环保法规限制逐渐严格，公民的环境意识的觉醒，溶剂型油墨正被逐步淘汰，与此同时水性油墨的研究和应用范围正稳步增长，未来将逐渐取代溶剂型油墨的使用。 水性油墨
水性油墨是由连结料、颜料、助剂等物质组成的均匀浆状物质。连结料提供油墨必要的转移性能，颜料赋予油墨以彩。水性油墨的连结料主要分为两种类型：水稀释型和水分散型。前者可以使用的树脂类型有很多种，比如顺丁烯二酸树脂、紫胶、马来酸树脂改性虫胶、乌拉坦、水溶性丙烯酸树脂和水性氨基树脂等。水分散型的连结料是在水中通过乳化的单体聚合所得，它是两相体系，其中油相以颗粒状在水相中分散，虽不能够被水溶解，但能够被水稀释，所以也可以认为是水包油乳液型。
水性油墨的优点
由于用水作溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点：安全、无毒无害、不燃不爆，几乎无挥发性有机气体产生，主要表现在以下三个方面。
不污染环境。VOC（挥发性有机气体）被公认为当今全球大气污染的主要污染源之一，溶剂型油墨会散发出大量的低浓度VOC，由于水性油墨用水作溶解载体.所以无论是在其生产过程中，还是被用于印刷时，几乎不会向大气散发挥发性有机气体（VOC)。这是溶剂型油墨所无法比拟的。溶剂型油墨在生产过程中，散发出大量的低浓度VOC。根据估算，一般溶剂型油墨制造工厂若采用未完全密闭的生产设备，有机溶剂的挥发损失约占油墨产量的0. 3%～1%。而对于低浓度VOC的处理，除了极少数油墨工厂采用如活性炭吸附等高成本的处理方法外，大多数都高空直接排入大气。不仅如此，在印刷过程中，溶剂型油墨中的有机溶剂几乎完全被干燥而快速挥发出来.除了在印刷机上方的高浓度VOC被采用如催化燃烧或微生物处理工艺处理外，弥漫在印刷车间空气中的低浓度VOC往往被直接排入大气，如果按照溶剂型油墨中有机溶剂所占比例为25%～35%计算，其直接排入大气环境的VOC数量相当惊人。而水性油墨恰恰克服了这一缺点。这一独有的对大气环境无污染的特点正在被越来越多的印刷企业所看好。
减少残留毒物。保证食品卫生安全。水性油墨完全解决了溶剂型油墨的毒性问题。由于不含有机溶剂，使得印刷品表面残留的有毒物质大大减少。这一特性.在烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品中更体现了良好的健康安全性。在人类越来越重视食品安全的当今已经关注到了食品包装的卫生安全，对包装材料和包装印刷的有害物质的残留量也要求严格。使用溶剂型油墨的印刷品要达到食品卫生安全的要求相当困难，而这对于使用水性油墨的印刷品却是轻而易举的事。
web前端性能优化减消耗降成本。由于水性油墨固有的特性—同形物含量较高，可以在较薄墨膜沉积。因此
相对于溶剂型油墨，它的涂布量要少一些。经过试验，与溶剂型油墨相比减少了约10%的涂布量。也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品，水性油墨的消耗量较溶剂型油墨减少了约10%。不仅如此，由于印刷时需要经常清洗印版，因此使用溶剂型油墨印刷需要使用大量的有机溶剂清洗液，而使用水性油墨印刷，清洗的介质则主要是水。从资源消耗的角度看，水性油墨更加经济，符合当今世界提倡的节约型社会的主体。
现有的各种水性油墨技术
CN99107857.8：一种复合树脂水性油墨，其特点是将改性失水苹果酸树脂和水溶性丙烯酸类树脂分别氨（胺）化处理，再与水溶性氨基树脂以及多种辅料和软化水混合，经高速分散、砂磨即可制得所需的产品。本发明采用了三种复合树脂，制得的油墨具有较好的耐候性、耐磨性、保光性和附着力，而且墨浓润，彩鲜艳；油墨中含有软化水高达35%—48%，其他溶剂量很少，因此油墨具有无毒、无刺激性、不燃、不爆的特点，使用时不会造成环境污染和危害操作人员健康。
CN95120946.9：在至少含有着剂、水溶性有机溶剂和水的油墨组合物中，使油墨中的溶解气体量，以溶解氧量为基准计，在3毫克/升（20℃）以下。用于墨囊为密闭型的ink-fr
ee式书写用具时，即使在高温下放置或长期放置，使用上述油墨书写时也不会出现字迹线条断裂、写出飞白来或油墨泄漏等现象。
CN98804405.6：提供溶解性高、长期保存时稳定、同时打印出的图像颜深度足且耐水性、耐光性好的黑打印液。配制含如下通式（1）所示三偶氮化合物或其盐的打印液，用其进行打印。式中，D表示可被一个或两个磺酸基取代的8-羟基-1-萘基；A表示可被氨基、羟基、烷基、烷氧基、酰氨基或脲基取代的1，4-亚苯基或亚萘基；B表示可被羟基、氨基或磺基取代的苯基。
所述的羟基封端乙烯基甲基硅油，CAS：67923-19-7，其结构式为：
水性底涂油墨制备方法
将50g改性PU连接料、0.5g湿润分散剂、0.5g表面活性剂、1g抗粘助剂、30g去离子水、5g抗菌剂MS-K011，混合，搅拌60min后，得到应用于金属类基材上的水性底涂油墨。
所述的湿润分散剂为B0K-F-501。
所述的表面活性剂为B0K-B-100。
所述的抗粘助剂为BYK163。
所述的改性PU连接料的制备方法为：
S1：将单硬脂酸甘油酯与端羟基聚二甲基硅氧烷，置于真空烘箱中除水备用；
S2：称取1g单硬脂酸甘油酯，于带搅拌的反应器中，加入10g异佛尔酮二异氰酸酯、0.01g二月桂酸二丁基锡，升温至80℃反应1小时；
S3：降温到40℃，加入1g端羟基聚二甲基硅氧烷，升温至80℃反应1小时；
S4：降温到40℃，再加入12g胶黏剂，升温至80℃反应2小时；
低voc
S5：降温至40℃，加入0.1g1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸，升温至70℃，加入20g丙酮调节黏度，扩链反应0.5小时；
喷气式飞行器
S6：降温至40℃，加入1g催化剂，在60℃下催化反应3小时；
S7：反应结束后加20g丙酮降温出料，经高速剪切后，加入20g三乙胺中和，加入30g去离子水进行乳化后，加入0.05g固化剂，进行后扩链反应10分钟后，静置一夜，旋转蒸发除去丙酮，得到改性PU连接料。
所述的胶黏剂为聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇。
所述的催化剂为辛酸亚锡。
所述的固化剂为二乙烯三胺。
进一步的，提供一种硫代二唑改性胍基硅氧烷，替代端羟基聚二甲基硅氧烷；其制备方法为：
万能夹具将0.06g的四甲基胍丙烯酸盐，5g的二巯基硫代二唑，40g的DMF，2g的三乙胺，均匀后缓
慢地加入反应釜中，然后控温到60℃，搅拌反应10min，再加入50g的羟基封端乙烯基甲基硅油，60g的DMF，继续搅拌反应100min，再加入0.3g过氧化苯甲酰，搅拌反应20min，蒸馏除去DMF，得到所述的硫代二唑改性胍基硅氧烷。
中波塔上述制备实施例与对比例性能测试结果如下表所示：
反应机理：
四甲基胍丙烯酸盐、二巯基硫代二唑和羟基封端乙烯基甲基硅油之间发生迈克尔加成反应，得到硫代二唑改性胍基硅氧烷含有二唑官能团、胍和两个羟基官能团。
水性底涂油墨的技术效果
合闸脱扣器
与现有技术相比，这种水性底涂油墨具有以下显著效果：
这种水性底涂油墨使用的抗菌剂MS-K011，具有广谱抗菌性：具有非常广泛的抗菌谱，对细菌和藻类，常见细菌都具明显抗菌效果；抗菌效率高：具有很好的抗菌能力，抗菌率大于99%；抗菌剂MS-K011，在悬浮体系中分散性好，分散均匀且稳定；抗菌剂MS-K011，具有良好的热稳定性，在600℃以下均匀且稳定；
制备的水性底涂油墨，初干性、粘度、细度、附着牢度、抗粘连性、耐水性等性能均满足水性聚氨酯油墨的基本要求；
具有优异的附着力连接效果，即涂层上印刷各种油墨均可达到优异的附着力；
属于水性产品，完全达到低VOC排放要求，更加环保；
不含卤素，常规包装产品外，亦可使用在电子行业包装用途。
结语
随着人们对环保意识的不断提高，政府对环保政策的不断加强，水性油墨的市场前景越来
越广阔。随着技术的不断进步，水性油墨在胶印领域的应用将会得到进一步拓展，从而为水性油墨的市场前景带来更大的发展空间，成为印刷行业未来发展的重要方向之一。环保产品是未来行业发展的主要趋势，企业应在产品研发上加大对绿水性油墨产品的投入，以满足市场消费者的需求。
参考文献
[1]水性油墨及其研究进展[J]. 沈泮亮.丝网印刷,2023(07)
[2]长烷基链对水性聚氨酯在非极性基材上附着力的影响. 丁李钰；黄毅萍；鲍俊杰；刘皓.精细化工，2023
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