Kannaðu þróun vatnsbundins bleks og rannsókn á umhverfisvænu vatnsbundnu pólýúretanbleki

Loftmengun hefur lengi verið mikið áhyggjuefni, þar sem losun eitraðra lofttegunda eins og VOCs er verulegur þáttur samhliða náttúrufyrirbærum eins og rykstormum. Eftir því sem meðvitund um umhverfisvernd eykst og ýmsar innlendar stefnur eru innleiddar, hefur prentiðnaðurinn, sem er stór VOC losandi, staðið frammi fyrir óumflýjanlegum umbótum. Þar af leiðandi hefur umhverfisvænt prentblek orðið þungamiðja í alþjóðlegum rannsóknum á prentiðnaði. Meðal tiltækt umhverfisvænt blek, þar á meðal vatnsbundið blek, orkuhæranlegt blek og blek sem byggir á jurtaolíu, er vatnsbundið blek mest notað. Vatnsbundið blek inniheldur lægra hlutfall lífrænna leysiefna, sem dregur úr losun VOC og samræmist meginreglum umhverfisverndar. Hins vegar hefur vatnsbundið blek einnig galla eins og hægur þurrkunar- og herðingartími og léleg vatns- og basaþol, sem takmarkar notkun þeirra í hefðbundnu iðnaðarbleki. Þannig hefur það orðið veruleg áhersla á að bæta þessa veikleika með breytingu á plastefni. Í þessari grein er gerð grein fyrir þróun og notkun vatnsbundins bleks, rannsókn á breytingum á plastefni, framfarir í rannsóknum á prentbleki með vatnsbundnu pólýúretan og framtíðarhorfur á þessu sviði.

• Tilraunakennt

1. Þróun á vatnsbundnu bleki

Blek á sér langa sögu og kemur fram samhliða uppfinningu prentunar. Eftir að Lithol Red Pigment kom á markað árið 1900, varð blek útbreitt, sem varð til þess að lönd fjárfestu í blekrannsóknum. Vatnsbundið blek er afleiða sem stafar af meiri kröfum um hagkvæmni bleksins. Rannsóknir á vatnsbundnu bleki hófust erlendis á sjöunda áratugnum, fyrst og fremst til að flýta fyrir prentun og draga úr því að treysta á hráefni sem byggir á jarðolíu. Þetta blek notaði lífræn efnasambönd eins og bensen og skellak eða natríum lignósúlfónat sem aðalefni til að mæta prentþörfum á þeim tíma. Á áttunda áratugnum þróuðu vísindamenn fjölliða fleyti plastefni með kjarna-skel og netbyggingu með því að fjölliða akrýl einliða með stýreni, viðhalda gljáa bleksins og vatnsheldni á sama tíma og það uppfyllir umhverfiskröfur. Hins vegar, eftir því sem umhverfisvitund jókst og strangari umhverfislög voru sett, minnkaði hlutfall lífrænna efna úr bensen í bleki. Á níunda áratugnum kynntu Vestur-Evrópulönd hugtökin og tæknina "grænt blekprentun" og "nýtt vatnsbundið blekprentun."

Blekiðnaðurinn í Kína hófst seint í Qing-ættarveldinu með framleiðslu gjaldeyris og reiddi sig að miklu leyti á innflutt blek þar til 1975, þegar Tianjin Ink Factory og Gangu Ink Factory þróuðu og framleiddu fyrsta innlenda vatnsmiðaða þyngdarblekið. Á tíunda áratugnum hafði Kína flutt inn yfir 100 framleiðslulínur fyrir flexo prentun, sem jók hratt notkun á vatnsbundnu bleki. Árið 2003 þróaði Kína iðnaðartæknirannsóknarstofnun tengdar vörur með góðum árangri og snemma árs 2004 framleiddi Shanghai Meide Company fullkomlega vatnsbundið, lághita hitastillandi blek sem uppfyllir japanska og þýska staðla. Þrátt fyrir að rannsóknir Kína á vatnsbundnu bleki hafi þróast hratt snemma á 21. öld, höfðu vestræn lönd þegar náð verulegum framförum: um 95% af flexo vörum og 80% af þungunarvörum í Bandaríkjunum notuðu blek á vatni, en í Bretlandi. og Japan tók upp vatnsbundið blek fyrir matvæla- og lyfjaumbúðir. Til samanburðar var þróun Kína hægari.

Til að efla markaðinn enn frekar, kynnti Kína fyrsta vatnsmiðaða blekstaðalinn í maí 2007 og árið 2011 hvatti til "grænnar nýsköpunarþróunar," sem miðar að því að skipta um blek sem byggir á leysiefnum fyrir blek sem byggir á vatni. Í „13. fimm ára áætluninni“ 2016 fyrir prentiðnaðinn voru „rannsóknir á vatnsbundnum umhverfisefnum“ og „græn prentun“ lykiláherslur. Árið 2020 stækkaði innlend kynning á grænni og stafrænni prentun vatnsbundið blekmarkaðinn.

2. Notkun á vatnsbundnu bleki

Snemma á 20. öld notuðu Bandaríkin fyrst vatnsbundið blek í flexóprentun. Upp úr 1970 var hágæða vatnsbundið djúpblek mikið notað fyrir ýmsan umbúðapappír, þykkar bókahillur og pappa. Á níunda áratugnum var gljáandi og matt skjáprentun vatnsbundið blek þróað erlendis og stækkaði notkun þess í efni, pappír, PVC, pólýstýren, álpappír og málma. Sem stendur, vegna umhverfisvænna, eitraðra og öruggra eiginleika þeirra, er vatnsbundið blek aðallega notað í prentun matvælaumbúða, svo sem tóbaksumbúðir og drykkjarflöskur. Eftir því sem umhverfislöggjöfin batnar heldur notkun vatnsbundins blek áfram að aukast og eflast. Kína er einnig smám saman að stuðla að notkun þeirra í prentiðnaði.

• Niðurstöður og umræður

1. Rannsóknir á plastefnisbreytingum

Afköst bleksins eru undir áhrifum af mismun á plastefni. Almennt eru vatnsbundin blekplastefni venjulega pólýúretan, breytt akrýlfleyti eða pólýakrýl plastefni. Vatnsbundið pólýúretan (WPU) plastefni, með yfirburða gljáa, er mikið notað í umbúðaprentun. Þannig hefur það orðið áhersla í prentiðnaðinum að auka WPU-afköst til að bæta umhverfisvænleika og gljáa vatnsbundins bleks.

2. Breytir vatnsbundið pólýúretan

Vatnsbundið pólýúretan, samsett úr pólýólum með lágmólþunga, er hægt að flokka í pólýester, pólýeter og blendingar. Byggt á mismunandi eiginleikum pólýester- og pólýeterfjölliða er styrkur þeirra og stöðugleiki mismunandi. Almennt hafa pólýeter pólýúretan lægri styrk og stöðugleika en pólýester pólýúretan en sýna betri háhitaþol og er minna viðkvæmt fyrir vatnsrof. Til dæmis, að auka "samkvæmni" bleksins með því að nota pólýetýlen glýkól mónómetýleter bætir þoleiginleika þess. Hins vegar er þetta aðeins viðmiðunarpunktur. Ýmsar rannsóknarstofnanir nota mismunandi aðferðir til að auka sérstaka þætti WPU.

Til dæmis, árið 2010, voru epoxý plastefni með mikla seigleika og höggstyrk valin til að takast á við seigju og viðloðun bleksins og auka þannig blekstyrk. Árið 2006, rannsókn sem gefin var út af Beijing Chemical University notaði etýlen glýkól byggt pólýúretan til að mynda sérstakt plastefni með langan mjúkan hluta, sem bætti sveigjanleika bleksins og styrkti óbeint vatnsbundið blek. Sum teymi ná breytingum með því að bæta við kemískum efnum: innlima kísil eða lífrænt kísil til að bæta WPU, sem leiðir til aukinnar togþols bleksins. Karboxýlendan bútadíen nítríl pólýúretan er notað til að bæta blekbeygjuafköst og seigju, til að laga sig að flóknari umhverfi.

Þannig velja vísindamenn venjulega tiltekna pólýester út frá blekeiginleikum, nota viðeigandi pólýsýrur og pólýól til að búa til hitaþolin pólýester pólýól, kynna skauta hópa með sterkri viðloðun, velja viðeigandi hráefni til að bæta pólýúretan kristöllun og nota tengiefni til að auka WPU lím. raka- og hitaþol.

3. Breyting á vatnsheldni

Þar sem blek er aðallega notað fyrir ytri umbúðir og oft snertir vatn, getur léleg vatnsþol leitt til minnkaðrar hörku, gljáa og jafnvel blekflögnunar eða skemmda, sem hefur veruleg áhrif á geymsluafköst. Að bæta WPU vatnsþol eykur afköst blekgeymslu með því að nota pólýól með góða vatnsþol sem efni. Til dæmis, að breyta WPU með akrýl einliða eða stilla innihald epoxýplastefnis getur bætt blekvatnsþol.

Fyrir utan að nota hávatnsþolnar fjölliður til að koma í stað staðlaðs pólýúretans, bæta vísindamenn oft lífrænum eða ólífrænum efnum við til að ná tilætluðum áhrifum. Til dæmis, að blanda kísil á nanóskala í plastefni eykur vatnsþol og styrk, sem er mikið notuð aðferð við blekframleiðslu. "Fleyti samfjölliðunaraðferðin" skapar samsett PUA til að bæta vatnsþol, á meðan aðferðir eins og pólýetýlen glýkól mónómetýleter breytingar og asetónmyndun á lífrænum kísilbreyttu WPU auka vatnsþol.

4. Breyting á háhitaþoli

Almennt er háhitaþol WPU tiltölulega veikt, sem takmarkar hitaþol vatnsbundins blek. Pólýeter pólýúretan hefur venjulega betri háhitaþol en pólýester pólýúretan vegna fjölda tvítengja. Að bæta við langkeðjufjölliðum eða bensenhringestrum/etrum sem fjölliðunareinliða bætir háhitaþol fjölliða og þar af leiðandi vatnsbundið blekhitaþol. Auk þess að nota langkeðju pólýeter pólýúretan, nota sum lið samsett efni til að auka flókið og auka háhitaþol. Til dæmis, með því að bæta nanó tinoxíð antímóni við WPU sem er búið til úr DMPA, pólýeter 220 og IPDI gerir bleklögum kleift að gleypa hita, sem bætir háhitaþol. Með því að bæta kísilloftgeli við pólýúretan dregur það einnig úr hitaleiðni og eykur hitaþol bleksins.

5. Stöðugleikabreyting

Stöðugleiki WPU hefur veruleg áhrif á vatnsbundið blekgeymsluframmistöðu. Fyrir utan vatns- og háhitaþol skiptir mólþungi og uppbyggingarfyrirkomulag sköpum. Pólýester plastefni eru almennt stöðugri en pólýeter plastefni vegna fleiri vetnistengja í sameinda uppbyggingu. Að bæta við esterefnum til að mynda blönduð pólýúretan eykur stöðugleika, svo sem að nota ísósýanat og sílan dreifingu til að búa til tvíþætt WPU með bættum stöðugleika og slitþol. Hitameðferð og kæling getur einnig búið til fleiri vetnistengi, hert sameindafyrirkomulag og aukið WPU stöðugleika og vatnsbundið blekgeymsluframmistöðu.

6. Endurbætur á viðloðun

Þó að fínstilla WPU bætir vatnsþol, háhitaþol og stöðugleika, sýna WPU enn lélega viðloðun við pólýetýlen (PE) plastvörur vegna mólþunga og pólunar. Venjulega er fjölliðum eða einliðum með svipaðri pólun og mólþunga bætt við til að bæta WPU og auka vatnsbundið blekviðloðun við óskautuð efni. Til dæmis bætir samfjölliðun WPU með pólývínýlklóríð-hýdroxýetýlakrýlatresíni vatnsheldu viðloðun milli blek og húðunar. Með því að bæta akrýlpólýester plastefni við WPU skapast einstaka sameindatenglabygging, sem eykur verulega WPU viðloðun. Hins vegar geta þessar aðferðir haft áhrif á upprunalega eiginleika bleksins eins og gljáa. Þess vegna meðhöndla iðnaðartækni efni án þess að breyta eiginleikum til að bæta blekviðloðun, svo sem að virkja yfirborð með rafskautum eða skammtíma logameðferð til að auka aðsog.

• Niðurstaða

Eins og er, er vatnsbundið blek mikið notað í matvælaumbúðir, lyfjaumbúðir, verkstæði, bækur og önnur húðun eða prentunarforrit. Hins vegar takmarka eðlislægar frammistöðutakmarkanir þeirra víðtækari forrit. Eftir því sem umhverfis- og öryggisvitund eykst með bættum lífskjörum kemur vatnsbundið vistvænt blek sem dregur úr losun VOC sífellt meira í staðinn fyrir blek sem byggir á leysiefnum, sem ögrar hefðbundnum leysiefnabundnum blekmörkuðum.

Í þessu samhengi skiptir sköpum fyrir framtíðarþróun bleks á vatni að auka frammistöðu bleksins með því að breyta kvoða sem byggir á vatni, sérstaklega vatnsbundnum pólýúretönum, með nýstárlegum aðferðum eins og nanótækni og blendingu lífrænna og ólífrænna efnasambanda. Þess vegna er þörf á frekari yfirgripsmiklum rannsóknum á breytingum á plastefni til að auka afköst vatnsbundins bleks fyrir víðtækari notkun.