Суу негизиндеги боёкторду өнүктүрүүнү изилдөө жана экологиялык таза суу негизиндеги полиуретан сыяларды изилдөө

Абанын булганышы көптөн бери негизги тынчсызданууну жаратып келет, мисалы, VOC сыяктуу уулуу газдардын эмиссиясы чаң бороондору сыяктуу жаратылыш кубулуштары менен бирге олуттуу салым кошууда. Курчап турган чөйрөнү коргоо боюнча маалымдуулуктун өсүшү жана ар кандай улуттук саясаттар ишке ашырылып жаткандыктан, негизги VOC эмитенти болгон полиграфия тармагы сөзсүз реформага туш болду. Демек, экологиялык таза полиграфиялык сыялар дүйнөлүк полиграфия тармагынын изилдөөлөрүнүн негизги борбору болуп калды. Колдо болгон экологиялык таза боёктордун арасында, анын ичинде суу негизиндеги сыялар, энергия менен айыгуучу сыялар жана өсүмдүк майынын негизиндеги сыялар эң кеңири колдонулат. Суу негизиндеги боёктор органикалык эриткичтердин азыраак үлүшүн камтыйт, VOC эмиссиясын азайтат жана айлана-чөйрөнү коргоо принциптерине шайкеш келет. Бирок, суу негизделген сыялар ошондой эле жай кургатуу жана айыктыруу убакыттары жана начар сууга жана щелочко туруктуулук сыяктуу кемчиликтерге ээ, бул алардын салттуу өнөр жай сыяларында колдонулушун чектейт. Ошентип, чайыр өзгөртүү аркылуу бул алсыздыктарды жакшыртуу олуттуу басым болуп калды. Бул макалада суу негизиндеги боёкторду иштеп чыгуу жана колдонуу, чайырдын модификацияларын изилдөө, суу негизиндеги полиуретандарды колдонуу менен басып чыгаруу боюнча изилдөөлөрдүн жүрүшү жана бул тармактагы келечектеги перспективалар баяндалат.

• Эксперименталдык

1. Суу негизиндеги боёкторду иштеп чыгуу

Сыялар басып чыгарууну ойлоп табуу менен бирге пайда болгон узак тарыхка ээ. 1900-жылы Lithol Red Pigment киргизилгенден кийин, сыялар кеңири таралып, өлкөлөр сыяны изилдөөгө инвестиция салууга түрткү болгон. Суу негизиндеги сыялар сыянын практикалуулугуна жогорку талаптардан улам келип чыккан туунду. Суу негизиндеги боёкторду изилдөө 1960-жылдары чет өлкөдө башталган, биринчи кезекте басып чыгаруу ылдамдыгын тездетүү жана мунайга негизделген чийки затка болгон көз карандылыкты азайтуу. Бул сыялар ошол кездеги басма муктаждыктарын канааттандыруу үчүн негизги материалдар катары бензол жана шеллак же натрий лигносульфонаты сыяктуу органикалык кошулмаларды колдонушкан. 1970-жылдары изилдөөчүлөр акрил мономерлерин стирол менен полимерлештирүү жолу менен өзөктүү жана тармактык структурасы бар полимер эмульсия чайырын иштеп чыгышкан, сыялардын жылтылдаганын жана сууга туруктуулугун сактап, экологиялык талаптарга жооп беришкен. Бирок, экологиялык маалымдуулуктун жогорулашы жана катаал экологиялык мыйзамдар кабыл алынган сайын, сыялардагы бензол негизиндеги органикалык заттардын үлүшү азайган. 1980-жылдарга карата Батыш Европа өлкөлөрү «жашыл сыя менен басып чыгаруу» жана «жаңы суу негизиндеги сыя басып чыгаруу» түшүнүктөрүн жана технологияларын киргизишкен.

Кытайдын сыя өнөр жайы Цин династиясынын аягында валютаны өндүрүү менен башталып, 1975-жылга чейин импорттук сыяларга таянып, Тяньцзинь сыя фабрикасы жана Гангу сыя фабрикасы биринчи ата мекендик суу негизиндеги гравюрдук сыяны иштеп чыгып, чыгарган. 1990-жылдары Кытай 100дөн ашык флексо басып чыгаруучу линияларды импорттоп, сууга негизделген боёкторду колдонууну тездик менен өркүндөткөн. 2003-жылы Кытайдын Өнөр жай технологияларын изилдөө институту тийиштүү өнүмдөрдү ийгиликтүү иштеп чыккан жана 2004-жылдын башында Шанхай Meide компаниясы жапон жана немис стандарттарына жооп берген толугу менен сууга негизделген, төмөнкү температурада термосерттүү боёк чыгарган. 21-кылымдын башында Кытайдын сууга негизделген сыялар боюнча изилдөөсү тез өнүгүүнү байкаса да, батыш өлкөлөрү олуттуу прогресске жетишти: Кошмо Штаттардагы флексо буюмдарынын 95% жана гравюралык буюмдардын 80%ы суу негизиндеги сыяларды колдонушкан, ал эми Улуу Британия жана Япония тамак-аш жана фармацевтикалык таңгак үчүн суу негизиндеги боёкторду кабыл алган. Салыштырмалуу, Кытайдын өнүгүүсү жайыраак болгон.

Рынокту андан ары алга жылдыруу үчүн Кытай 2007-жылдын май айында биринчи сууга негизделген сыя стандартын киргизген жана 2011-жылы эриткичтин негизиндеги сыяларды суу негизиндеги боёкторго алмаштырууну көздөп, "жашыл инновацияларды өнүктүрүүнү" жактаган. 2016-жылы "13-беш жылдык планда" полиграфия тармагында "суу негизиндеги экологиялык материалдарды изилдөө" жана "жашыл басып чыгаруу" негизги багыттар болгон. 2020-жылга чейин жашыл жана санариптик басып чыгарууну улуттук илгерилетүү суу негизделген сыя рыногун кеңейтти.

2. Суу негизиндеги боёкторду колдонуу

20-кылымдын башында Кошмо Штаттар биринчи жолу флексо басып чыгарууда суу негизиндеги боёкторду колдонгон. 1970-жылдары жогорку сапаттагы суу негизиндеги гравюрдук боёктор ар кандай таңгак кагаздарына, калың китеп текчелерине жана картонго кеңири колдонулган. 1980-жылдары жалтырак жана жалтырабаган экранды басып чыгаруу үчүн суу негизиндеги боёктор чет өлкөлөрдө иштелип чыгып, алардын кездемелерге, кагазга, ПВХ, полистирол, алюминий фольга жана металлдарга колдонулушун кеңейткен. Азыркы учурда, алардын экологиялык таза, уулуу эмес жана коопсуз мүнөздөмөлөрүнөн улам, суу негизделген сыялар, негизинен, тамеки таңгактоо жана суусундук бөтөлкөлөр сыяктуу тамак-аш кутулоо басып чыгарууда колдонулат. Курчап турган чөйрөнү коргоо мыйзамдары жакшырган сайын, суу негизиндеги боёкторду колдонуу диверсификациялоону жана активдештирүүнү улантууда. Кытай да аларды басып чыгаруу тармагында колдонууну акырындык менен жайылтууда.

• Жыйынтыктары жана талкуулоо

1. Чайырды өзгөртүү боюнча изилдөө

Сыянын иштешине чайырдын айырмачылыктары таасир этет. Жалпысынан алганда, суу негизделген сыя чайырлар, адатта, полиуретан, өзгөртүлгөн акрил эмульсиялары же полиакрилдик чайырлар. Суу негизиндеги полиуретан (WPU) чайырлары, жогорку жалтыратуу менен, таңгак басып чыгарууда кеңири колдонулат. Ошентип, суу негизиндеги боёктун экологиялык тазалыгын жана жалтыратуулугун жакшыртуу үчүн WPU өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу полиграфия тармагында негизги багыт болуп калды.

2. Суу негизиндеги полиуретандарды өзгөртүү

Төмөн молекулярдык полиолдордон турган суу негизиндеги полиуретандар полиэстер, полиэтер жана гибриддик түрлөргө бөлүнөт. Полиэстер жана полиэфир полимерлеринин ар кандай касиеттеринин негизинде алардын бекемдиги жана туруктуулугу ар түрдүү. Жалпысынан, полиэфир полиуретандары полиэстердик полиуретандарга караганда азыраак күчкө жана туруктуулукка ээ, бирок жогорку температурага жакшыраак каршылык көрсөтөт жана гидролизге азыраак жакын болушат. Мисалы, полиэтиленгликол монометил эфирин колдонуу менен сыянын "консистенциясын" жогорулатуу анын толеранттуулук мүнөздөмөлөрүн жакшыртат. Бирок, бул бир гана шилтеме болуп саналат. Ар кандай изилдөө институттары WPUнин конкреттүү аспектилерин өркүндөтүү үчүн ар кандай ыкмаларды колдонушат.

Мисалы, 2010-жылы, сыянын илешкектүүлүгү жана адгезия маселелерин чечүү үчүн жогорку катуулугу жана таасири күчтүү эпоксиддүү чайырлар тандалып алынган, ошону менен сыя күчүн жогорулаткан. 2006-жылы Пекин химиялык университети тарабынан жарыяланган изилдөөдө этиленгликолдун негизиндеги полиуретан колдонулуп, узун жумшак сегменти менен атайын чайыр пайда болуп, сыя ийкемдүүлүгүн жакшыртат жана суу негизиндеги сыяны кыйыр түрдө бекемдеген. Кээ бир командалар химиялык заттарды кошуу менен өзгөртүү натыйжаларына жетишишет: WPU жакшыртуу үчүн кремний диоксиди же кремний органикалык кошулмасы, натыйжада сыянын тартылуу күчү жогорулайт. Карбоксил менен аяктаган бутадиен нитрил полиуретаны татаал чөйрөлөргө ыңгайлашып, сыя ийүү натыйжалуулугун жана илешкектүүлүгүн жакшыртуу үчүн колдонулат.

Ошентип, изилдөөчүлөр, адатта, сыя касиеттеринин негизинде атайын полиэстерди тандап, ысыкка чыдамдуу полиэстер полиолдорун синтездөө үчүн тиешелүү поликислоталарды жана полиолдорду колдонуп, күчтүү адгезиясы бар полярдык топторду киргизип, полиуретандын кристаллдуулугун жакшыртуу үчүн ылайыктуу чийки материалдарды тандап алышат жана WPU жабышчагын жогорулатуу үчүн бириктирүүчү агенттерди колдонушат. нымдуулук жана жылуулук каршылык.

3. Сууга туруктуулукту өзгөртүү

Сыя негизинен сырткы таңгактоо үчүн колдонулгандыктан жана сууга көп тийгендиктен, сууга начар туруштук берүү катуулуктун, жалтырактын азайышына, ал тургай сыянын сыйрылышына же бузулушуна алып келиши мүмкүн, бул сактоонун иштешине олуттуу таасирин тийгизет. WPU сууга туруктуулугун жогорулатуу материал катары жакшы сууга туруштук берүүчү полиолдорду колдонуу менен сыяны сактоонун натыйжалуулугун жогорулатат. Мисалы, WPUди акрил мономерлери менен өзгөртүү же эпоксиддик чайырдын мазмунун тууралоо сыя сууга туруктуулугун жакшыртат.

Стандарттуу полиуретанды алмаштыруу үчүн сууга туруктуу полимерлерди колдонуудан тышкары, изилдөөчүлөр каалаган эффектке жетүү үчүн көбүнчө органикалык же органикалык эмес заттарды кошот. Мисалы, чайырдын курамына наноөлчөмдүү кремний диоксидин кошуу сууга туруктуулукту жана күчтү жогорулатат, сыя өндүрүүдө кеңири колдонулган ыкма. "Эмульсиялык сополимеризация ыкмасы" сууга туруктуулукту жакшыртуу үчүн композиттик PUA түзөт, ал эми полиэтиленгликол монометил эфирин модификациялоо жана кремний органикалык модификацияланган WPU ацетон синтези сыяктуу ыкмалар сууга туруктуулукту жогорулатат.

4. Жогорку температурага туруктуулукту өзгөртүү

Жалпысынан алганда, WPUнун жогорку температурага туруктуулугу салыштырмалуу алсыз, сууга негизделген сыянын ысыкка туруктуулугун чектейт. Полиэфир полиуретандары, адатта, кош байланыштардын санына байланыштуу полиэстер полиуретандарына караганда жакшыраак жогорку температурага туруштук беришет. Полимерлөө мономерлери катары узун чынжырлуу полимерлерди же бензол шакекчесинин эфирлерин/эфирлерин кошуу полимердин жогорку температурага туруктуулугун жана демек, суу негизиндеги сыя ысыкка туруктуулугун жакшыртат. Узун чынжырлуу полиэфирдик полиуретандарды колдонуудан тышкары, кээ бир командалар татаалдыкты жогорулатуу жана жогорку температурага туруктуулукту жогорулатуу үчүн курама материалдарды колдонушат. Мисалы, DMPA, полиэтер 220 жана IPDIден синтезделген WPUге нано калай кычкылынын сурьмасын кошуу сыя катмарларынын жылуулукту сиңирүүсүнө шарт түзүп, жогорку температурага туруктуулукту жакшыртат. Полиуретанга кремнеземдүү аэрогель кошуу да жылуулук өткөрүмдүүлүктү азайтат жана сыянын ысыкка туруктуулугун жогорулатат.

5. Туруктуулукту өзгөртүү

WPU туруктуулугу суу негизиндеги сыя сактоо көрсөткүчүнө олуттуу таасир этет. Сууга жана жогорку температурага туруштук берүүдөн тышкары, молекулярдык масса жана структуралык түзүлүш абдан маанилүү. Полиэстер чайырлары молекулярдык түзүлүштөгү суутек байланыштары көп болгондуктан, көбүнчө полиэфир чайырларына караганда туруктуураак. Аралаш полиуретандарды пайда кылуу үчүн эфир заттарын кошуу туруктуулукту жогорулатат, мисалы изоцианат жана силан дисперсиясын колдонуу жакшыртылган туруктуулугу жана абразияга туруктуулугу менен кош компоненттүү WPU түзүү. Жылуулук менен дарылоо жана муздатуу дагы суутек байланыштарын түзө алат, молекулярдык түзүлүштү бекемдейт жана WPU туруктуулугун жана суу негизиндеги сыяны сактоо көрсөткүчүн жогорулатат.

6. Адгезияны жакшыртуу

WPU оптималдаштыруу сууга туруктуулукту, жогорку температурага туруктуулукту жана туруктуулукту жакшыртса да, WPU дагы эле молекулярдык салмакка жана полярдуулукка байланыштуу полиэтилен (ПЭ) пластмассадан жасалган буюмдарга начар адгезия көрсөтөт. Эреже катары, окшош полярдуулук жана молекулярдык салмактагы полимерлер же мономерлер WPUну жакшыртуу жана полярдуу эмес материалдарга суу негизиндеги сыянын адгезиясын жогорулатуу үчүн кошулат. Мисалы, поливинилхлорид-гидроксиэтилакрилат чайыры менен бирге полимерлөөчү WPU менен боёктордун жана каптоолордун ортосундагы суу өткөрбөйт адгезияны жакшыртат. WPUга акрил полиэстер чайырын кошуу уникалдуу молекулярдык байланыш түзүмүн жаратып, WPU адгезиясын кыйла күчөтөт. Бирок, бул ыкмалар жалтыратуу сыяктуу оригиналдуу сыя касиеттерине таасир этиши мүмкүн. Ошондуктан, өнөр жай ыкмалары, мисалы, электроддор менен беттерди жандандыруу же адсорбцияны жогорулатуу үчүн кыска мөөнөттүү жалын менен дарылоо сыяктуу, сыянын адгезиясын жакшыртуу үчүн касиеттерин өзгөртпөстөн материалдарга мамиле кылат.

• Корутунду

Азыркы учурда, суу негизделген сыялар көп тамак-аш таңгактоо, дары-дармек таңгактоо, семинарлар, китептер, жана башка каптоо же басып колдонмолор колдонулат. Бирок, алардын мүнөздүү аткаруу чектөөлөрү кененирээк колдонмолорду чектейт. Жашоо стандарттарынын жакшырышы менен курчап турган чөйрөнү коргоо жана коопсуздук боюнча маалымдуулук өскөн сайын, VOC эмиссиясын азайткан суу негизиндеги экологиялык таза сыялар эриткичке негизделген сыяларды көбүрөөк алмаштырып, салттуу эриткичке негизделген сыя рынокторуна каршы чыгууда.

Бул контекстте, нанотехнология жана органикалык жана органикалык эмес кошулмаларды гибриддештирүү сыяктуу инновациялык ыкмалар аркылуу суу негизиндеги чайырларды, өзгөчө суу негизиндеги полиуретандарды модификациялоо аркылуу сыянын иштешин жогорулатуу келечекте суу негизиндеги сыяны өнүктүрүү үчүн өтө маанилүү. Ошондуктан, кененирээк колдонмолор үчүн суу негизиндеги сыянын иштешин жогорулатуу үчүн чайырды өзгөртүү боюнча дагы ар тараптуу изилдөө керек.