浅谈水性油墨未来发展趋势

摘要：今年来由于社会的不断进步，随着生活的水平逐渐提高，对事物的追求越来越注重环保化。但是印刷中的油性油墨是个高污染行业，很多指标都达不到环保要求。而水性油墨具有很好的环保性，逐渐被人们所重视。水性油墨大部分应用与食品，烟酒等产品，这些包装印刷产品对于卫生条件要求也很严格。
关键字：水性油墨 环保 连接料
1水性油墨的组成
水性油墨是由有机颜料、连接料和助剂经过一系列的化学反应组合而成。连接料大部分都是有水溶性树脂[1]，特点是有一定的黏度和黏性，主要体现在在印刷品的牢固性。它的功能主要颜料能够均匀分散，并且有一定的粘着力，还决定水性油墨的干燥性能。能够迅速均匀的吸附在包装品形成膜层[2]，由于颜料对阳光的反射呈现不同的颜色。一般情况要求具有鲜艳的色度，遮盖力等。
颜料从词语的也可以看出，它是一种使油墨呈现颜色的原料。一般分为有机颜料（一般偶氮类较多）和无机颜料两种，一般都具有黑、白蓝紫等各种有颜色的颜料来满足符合现在印刷行业中所要求的各种颜色。一般都选用颗粒较小分散度高的颜料。颜料还要有一定要色泽鲜亮，油墨固化速度快的，而且在强光照射下固化反应不变色。
　助剂也是油墨使用一种必不可少的添加剂，助剂一般分为分散剂、消泡剂、色调调整剂、流动性调整剂、干燥调整剂[3]。很多研究具有好的水性高分子分散性能[4]。使油墨的抗菌性、润滑能力、印刷品的适应力、等性能更一步的提高[5]，印刷更好的产品，才能有好的市场竞争力。
2 水性油墨墨性的影响因素
对于水性油墨的重要评定标准是印刷使用性，但其的决定因素是油墨的PH值、黏度和分散性。影响这些的主要还是颜料、连接料和助剂。油墨的的发展的关键在于连接料的创新[6-8]。连接料大部分都是水溶性丙烯酸树脂，它的光泽度、耐化学性等很多性能明显比其他树脂[9]。对于颜料的分散性、流平度有很大影响。颜料是让油墨呈现颜色，来满足印刷的要求。颜料的颗粒度以要求很严格，一般是在10～25 μm[10]。有一定的耐碱性。提高颜料在水性油墨的稳定性一般是假如一些表面活性剂来增加亲水性和对于连接料的亲和力[11]。助剂主要调节油墨的性能，以氨水为例，不但影响水性油墨的PH值，挥发性能也对着有很大的影响，干燥速度快，它的成膜耐水性、耐气候性等比较好。
3水性油墨的环保性
传统油墨的溶剂会挥发一些有机气体（VOC)，而它被认为是大气污染的重要污染源之一[12]。包装后溶剂型油墨干燥挥发是一种方式，溶剂的沸点和挥发释放有毒气体是成正比的。在食品包装上对人体也会造成极大的危害，所以水性油墨替代溶剂型油墨是发展的必然趋势。
水性油墨主要是由水替代以前的溶剂油墨中一些有毒性的有机的溶剂（苯类化合物、酒精等）。蔡炎兴和张振佳提出溶剂型油墨的有机溶剂占所占比例25%一35%来算的话，会排出大量有害气体在大气中[3]，不但对环境产生危害，还会危害周围的人。水性油墨在印刷过程中不会挥发一些对工人身体有害的有机溶剂，也有利于一线工人的健康，也使环境中有害气体的含量大大降低。也提高了工作场所的安全性。同时也节约成本，水性油墨的组成比较简单，设备也比较便宜[12]。由于水性油墨的环保性越来越满足现在的环保法规。所以以至于全世界包装印刷界非常喜欢的一种产品，并且报刊书籍的印刷使用水性油墨也越来越多。
水性油墨由于溶剂是水由于挥发对人体没有害处，也会在印刷品表面的余留下来的有毒物质也会降低很多。对于食品、儿童玩具更加得重视。在人类日益对于食品安全问题的重视。比如对于一些知名的快餐公司在外包装的残留物要求更加严格。但是水性油墨正好符合这一要求。现在印刷有柔性版印刷和凹版印刷两种。在“十二五”规划中中国印刷业中的水性油墨将是以后得发展和急寻解决的问题[8]。
4 水性油墨的发展历程
印刷术中国古代文明的“四大发明”之一，所以必定也算中国的传统行业。我国在220～420年就出现了水性油墨，由于当时水性油墨的片面性，没有被迅速发展。随着人们的生活水平的提高，越来越关注环保问题，新型连接料也就是水性树脂的出现，人们越来越重视水性油墨，并且使用范围越来越大。现在依然发展前景很好，也十分迅速，科学技术的提高，随之品种也越来越多。印刷的性能也越来越好。
4.1 水性油墨在国外的发展
水性油墨发展的最关键的技术是连接料，也就是树脂的开发和发展[13]。以前都是用石油材料作为印刷材料，但是随着环保要求和能源紧张问题，人们开始逐渐减少使用石油来生产油墨。于是，开始研究水性基团的油墨，顺理成章水性油墨得到较大的发展。刚开始使用一些天然树脂（如糊精、木质酸钠等）作为连接料。但是当时水性油墨还是印刷比较低品质的产品，由于存在光泽度差、附着力不好、耐水性、耐气候性、易起泡等缺点。随着石油危机更加严重，油墨的原材料更加紧张，还有发达国家对大气质量的重视。限制氯化物等有机挥发物的排放，还有对于食品的包装一些有害残留。于是技术人员必须解决这些问题，传统油墨遇到难题。也制备出第二代水性油墨由苯乙烯—丙烯酸聚合的树脂，这种树脂弥补了一些缺点，比如：抗水性，稳定性等。但是还有很多缺点没有解决，
但是由于解决了一下难题，使水性油墨更具有竞争力。同时也进入了另外一个发展阶段。水性油墨对于印刷业的很多领域也产生了巨大影响，由于水性油墨在生产中的操作简单、利润较好等。
4.2 中国水性油墨的发展历程
我国的无论在技术上还是规模上都比国外少了很多，首先用的是水溶性的淀粉等天然高分子当作连接料。也有很多中国科学家在水性油墨的研究做出了一线贡献，随着高分子理论的发展一些表面活性剂与性能的关系也越来越清楚。一些大型的国有包装企业，第二代水性油墨产品是由松香—马来酸酐改性的树脂制备连接料。而第三代是直接进口到中国的。现在用的第四代产品首先由天津油墨厂成功投产的，是有丙烯酸树脂制备成的，现在生产网点、叠印纸箱的水性油墨已经满足了现在很多厂的要求。由于第四代水性油墨的价格低廉，质量也很好，越来越受到人们的喜爱。
从水性油墨的发展来看，环保起到至关重要的作用。为了与世界水性油墨的技术质量和市场相结合，同时也要规范国内的市场，我国也制定了环保标准和质量标准等工作。由于绿色环保问题越来越得到政府和人民的高度关注，在一些印刷软包装方面，水性油墨使用量的比例已经达到三十到四十个百分点。已经其他产品之首。而在食品包装、烟酒包装、化妆品和儿童玩具包装等采用的柔版印刷的比重也越来越大。现在有很多水性油墨印刷还不能生产高档次的包装软印，将来有一天水性油墨可以适用这些产品，将会有很好的前景。
5 水性油墨的品种
水性油墨的品种有很多，我们主要还是从连接料来分，连接料在水性油墨的作用相当于人类的“心脏”。所以水性油墨的品质很多都会受到连接料的制约。现在国内外主要研究大部分都是水性聚丙烯酸酯，水性聚氨酯类，聚氨酯聚丙烯酸酯类的聚合物乳液。也出现了一些以酪素[14]为原料的连接料。树脂除了起到连接的作用还有对颜料的分散、润湿性。从高分子的角度来看，水性树脂需要具有一定酸值[15]。
现在我国大部分水性油墨的连接料大部分都是用马来松香树脂，由于该类树脂价钱低廉，生产简单，光泽度高等特点。占总数的七十个百分比，但是也有一定的缺点抗气候性，遇水不稳定，在一些高档包装达不到其要求[16]。
陈学恒[17]等用富马酸、、季戊四醇来改性天然松香，价格低廉等综合性能不错的富马酸改性松香水性树脂。
高档水墨大部分都是用水溶性丙烯酸改性的水性油墨用连接料，在丙烯酸中加如苯乙烯可以提高耐气候性，抗污染和高光泽度使水性油墨适用于凹版印刷，使用不同品种的塑料薄膜和纸张[18]。
除了这两类水性树脂外，还有乳液型连接料，特别是复合型乳液发展。我们本次做实验主要研究就是水性聚氨酯和丙二醇的聚合。
6 水性油墨的发展前景
水性油墨面临的主要问题主要是高性能树脂体系的开发[18]。可以采用多树脂复合型连接料，综合各个树脂的优点，是未了连接料的发展前景，目前开发出酸度稳定的水性连接料不用在生产中调节PH值。调节树脂的溶解度，也可以改进耐热、耐冷冻性等有很大的进步。从环保角度降低有机化合物的挥发含量等。现在也逐步开始研究纳米性油墨，在一些电子产品部件中在除菌方面显示巨大的潜力[20-21]。
7 结语
水性油墨因为有很好的环保性，越来越大的人去关注，也是油墨行业的发展方向[22]，除了在水性油墨的各种性能改性外，争取得到大力的发展，虽然现在我国水性油墨还达不到国外的印刷适用性，但是国家政策也要大力提倡这种环保性油墨的发展。