纳米二氧化硅在油墨涂料中的应用

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1、纳米二氧化硅在油墨中的应用郑伟忠、吴浩松{珠海乐通股份化工有限公司，珠海519000}摘要：本文从油墨工作者的观点出发，介绍了纳米二氧化硅在聚酰胺、聚氨酯树脂中的应用及其作用原理，并着重介绍了纳米二氧化硅用于有机颜料改性（有机颜料包核）的国内外研究状况和应用前景。关键词：纳米二氧化硅；聚酰胺；聚氨酯；有机颜料包核法引言纳米二氧化硅，即气相二氧化硅，俗称白炭黑，是十分重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触

2、变性，在工业应用及科学研究上，有着十分重要的作用。纳米材料的体系尺寸范围定义在1-100nm之间，因为纳米微粒尺寸十分小，且比表面积大，表面张力、表面原子数和表面能随粒径的下降而快速增大，从而表现出纳米材料特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使纳米粒子出现了许多不同于常规固体的新奇特性，展示了广阔的应用前景。本文从油墨工作者的观点出发，介绍了纳米二氧化硅在聚酰胺、聚氨酯树脂中的应用及其作用原理，并着重介绍了纳米二氧化硅用于有机颜料改性（有机颜料包核）的国内外研究状况和应用前景。1.纳米SiO2在树脂中的应用1.

3、1气相二氧化硅在聚酰胺体系油墨中的作用聚酰胺树脂是指分子主链中重复酰胺基的聚合物，一般是由二元酸和二元胺单体缩聚脱水而成的。这类树脂一般用于塑料薄膜表印油墨中，用来印刷聚乙烯、聚丙烯薄膜。将树脂溶解在苯类、醇类、酮类等有机溶剂中可制成凹版或橡皮凸版油墨。目前使用聚酰胺树脂制做油墨附着牢度好、光泽高，一般用于非吸收性承印材料的印刷，但成膜后较粘。油墨业用的聚酰胺树脂与化学纤维工业用的聚酰胺树脂（尼龙）在性能和分子链长短上要求完全不同，油墨用聚酰胺要求树脂溶解性好、吸水性低，否则会影响墨膜的抗水牢度[1]孙涛.陆大年.朱建强油墨连接料用聚酰

4、胺树脂的研制-化学与黏合-2009。由于苯溶性聚酰胺树脂存在环境污染较大的问题。因此，目前油墨行业使用醇溶性聚酰胺树脂替代，它以二聚脂肪酸作为一单体，加入异丁酸在聚酰胺主链上引入支链，从而提高树脂的醇溶性及在醇类溶剂中的稳定性[2]袁源.叶爱英.司南.姚成印刷油墨用醇溶性聚酰胺树脂的研制[期刊论文]中国胶粘剂-2006,15(4)。但是醇溶性聚酰胺的质量存在一些不足，如颜色较深、透明度较差、光泽度低、醇类溶解力较苯类溶解力差、凝胶化严重。将纳米SiO2颗粒作为助剂通过砂磨机充分分散到聚酰胺油墨体系中，由于纳米SiO2的小尺寸效应使得聚酰

5、胺的粘度下降，形成的墨膜柔韧不粘，耐磨性更好，印刷适应性得到有效改善。1.2气相二氧化硅在聚氨酯体系油墨中的作用聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团(NHCOO-)的大分子材料。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物聚合而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯等基团。聚氨酯树脂有极好的耐溶剂性、耐磨性、耐擦伤性、粘结性能以及良好的耐低温性能，且树脂成膜后高光泽、具有保光性，目前主要用于网版油墨和复合油墨的制造，因为聚氨酯可以满足各种不同的要求，且经过改性后的聚氨酯还

6、可用于水性油墨的制造，因此在油墨中的有很好的前景，成为最重要的油墨原材料之一，在网版印刷、塑料包装和复合薄膜的印刷方面都占有举足轻重的地位。传统聚氨酯油墨连接料主要采用甲苯、丁酮、环己酮等作为溶剂，甲苯蒸气易挥发，且毒性较大;酮类沸点较高，但臭味大，且有一定的毒性，如长期接触这些溶剂会对人体造成危害，对环境有较大污染。因此具有无苯、低毒性特点的醇酯型聚氨酯连接料在更具有广泛的应用空间。环保油墨用的聚氨酯树脂一般由聚酯或聚醚多元醇与多异氰酸酯缩聚反应而成，分子量一般大于10000，这类树脂目前以酯、酮或酯/酮的混合溶剂为主要溶剂。油墨用的

7、聚氨酯树脂有双组份反应型和非反应型单组份，120℃以上蒸煮袋必须使用双组份反应型，在使用时一定要加入固化剂使其充分交联反应，搅拌均匀方可印刷。用于油墨的双组份反应型聚氨酯树脂的溶剂仍然以酯或酮为主，目前耐高温醇溶聚氨酯还在研制中，油墨的醇溶聚氨酯树脂现仍以单组份为主[3]史永涛.潘肇琦.杲云油墨用聚氨酯树脂的研究[期刊论文]–化学与粘合-2009,31（3）。由于气相二氧化硅属于胶体粒子，比表面积在150-380m2/g左右，表面含有硅醇基，将其加人到聚氨酯体系油墨中，经分散机搅拌分散后，硅醇基本身形成氢键，且硅醇基与聚氨酯中的N=C键

8、、C=O之间形成氢键，从而产生立体网状结构，增加分散体系的粘度以起到防沉作用。但加入的量如果过多，硅醇基与聚氨酯内N=C键、C=O键形成的氢键越多，凝胶化作用越强，剪切力才可以破坏立体网状结构使粘度下降，会