L-esplorazzjoni tal-iżvilupp ta' linka bbażata fuq l-ilma u l-istudju ta' linka tal-poliuretejn ibbażata fuq l-ilma favur l-ambjent

It-tniġġis tal-arja ilu tħassib kbir, bl-emissjonijiet ta’ gass tossiċi bħall-VOCs huma kontributuri sinifikanti flimkien ma’ fenomeni naturali bħall-maltempati tat-trab. Hekk kif tikber l-għarfien dwar il-protezzjoni ambjentali u jiġu implimentati diversi politiki nazzjonali, l-industrija tal-istampar, emittent ewlieni tal-VOC, iffaċċjat riforma inevitabbli. Konsegwentement, linka tal-istampar ekoloġika saret punt fokali fir-riċerka globali tal-industrija tal-istampar. Fost il-linka ekoloġika disponibbli, inkluż linka bbażata fuq l-ilma, linka li titfejjaq bl-enerġija, u linka bbażata fuq iż-żejt veġetali, linka bbażata fuq l-ilma hija l-aktar użata. Linka bbażata fuq l-ilma fiha proporzjon aktar baxx ta 'solventi organiċi, tnaqqas l-emissjonijiet tal-VOC u tallinja mal-prinċipji tal-protezzjoni ambjentali. Madankollu, linka bbażata fuq l-ilma għandha wkoll żvantaġġi bħal ħinijiet ta 'tnixxif u tqaddid bil-mod u reżistenza fqira għall-ilma u l-alkali, li jillimitaw l-applikazzjoni tagħhom f'linka industrijali tradizzjonali. Għalhekk, it-titjib ta 'dawn id-dgħufijiet permezz tal-modifika tar-reżina sar fokus sinifikanti. Dan id-dokument jiddeskrivi l-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'linka bbażata fuq l-ilma, l-istudju tal-modifiki tar-reżina, il-progress fir-riċerka dwar linka tal-istampar bl-użu ta' polyurethanes ibbażati fuq l-ilma, u l-prospetti futuri f'dan il-qasam.

• Sperimentali

1. Żvilupp ta' Linka Ibbażata fuq l-Ilma

Il-linka għandha storja twila, emerġenti flimkien mal-invenzjoni tal-istampar. Wara l-introduzzjoni ta 'Lithol Red Pigment fl-1900, il-linka saret mifruxa, u wassal lill-pajjiżi biex jinvestu fir-riċerka tal-linka. Il-linka bbażata fuq l-ilma hija derivattiva li tirriżulta minn talbiet ogħla għall-prattiċità tal-linka. Ir-riċerka dwar linka bbażata fuq l-ilma bdiet barra mill-pajjiż fis-sittinijiet, primarjament biex tħaffef ir-rati tal-istampar u titnaqqas id-dipendenza fuq materja prima bbażata fuq iż-żejt. Dawn il-linka użaw komposti organiċi bħal benżini u shellac jew sodium lignosulfonate bħala materjali ewlenin biex jissodisfaw il-ħtiġijiet tal-istampar f'dak iż-żmien. Fis-snin sebgħin, ir-riċerkaturi żviluppaw reżina tal-emulsjoni tal-polimeru b'istruttura tal-qalba u tan-netwerk billi polimerizzaw monomeri akriliċi bi styrene, u jżommu t-tleqqija tal-linka u r-reżistenza għall-ilma filwaqt li jissodisfaw ir-rekwiżiti ambjentali. Madankollu, hekk kif żdiedet l-għarfien ambjentali u ġew promulgati liġijiet ambjentali aktar stretti, il-proporzjon ta 'organiċi bbażati fuq il-benżin fil-linka naqas. Sas-snin tmenin, il-pajjiżi tal-Ewropa tal-Punent introduċew il-kunċetti u t-teknoloġiji ta '"stampar bil-linka ħadra" u "istampar tal-linka ġdida bbażata fuq l-ilma."

L-industrija tal-linka taċ-Ċina bdiet fl-aħħar tad-Dynasty Qing bil-produzzjoni tal-munita, tiddependi ħafna fuq linka importata sal-1975, meta Tianjin Ink Factory u Gangu Ink Factory żviluppaw u pproduċew l-ewwel linka tal-gravure domestika bbażata fuq l-ilma. Sas-snin disgħin, iċ-Ċina kienet importat aktar minn 100 linja ta 'produzzjoni tal-istampar flexo, u b'mod mgħaġġel avvanza l-użu ta' linka bbażata fuq l-ilma. Fl-2003, l-Istitut tar-Riċerka tat-Teknoloġija Industrijali taċ-Ċina żviluppa b'suċċess prodotti relatati, u kmieni fl-2004, Shanghai Meide Company ipproduċiet linka termosetting b'temperatura baxxa kompletament ibbażata fuq l-ilma li tissodisfa l-istandards Ġappuniżi u Ġermaniżi. Għalkemm ir-riċerka taċ-Ċina dwar linka bbażata fuq l-ilma rat żvilupp mgħaġġel fil-bidu tas-seklu 21, il-pajjiżi tal-Punent kienu diġà kisbu progress sinifikanti: madwar 95% tal-prodotti flexo u 80% tal-prodotti gravure fl-Istati Uniti użaw linka bbażata fuq l-ilma, filwaqt li r-Renju Unit u l-Ġappun adotta linka bbażata fuq l-ilma għall-ippakkjar tal-ikel u farmaċewtiku. Komparattivament, l-iżvilupp taċ-Ċina kien aktar bil-mod.

Biex tkompli tippromwovi s-suq, iċ-Ċina introduċiet l-ewwel standard tal-linka bbażat fuq l-ilma f'Mejju 2007 u fl-2011 sostniet "iżvilupp ta 'innovazzjoni ekoloġika", bil-għan li tissostitwixxi linka bbażata fuq solventi b'linka bbażata fuq l-ilma. Fit-"13-il Pjan ta' Ħames Snin" tal-2016 għall-industrija tal-istampar, "riċerka dwar materjali ambjentali bbażati fuq l-ilma" u "istampar aħdar" kienu fokus ewlenin. Sal-2020, il-promozzjoni nazzjonali tal-istampar aħdar u diġitali espandiet is-suq tal-linka bbażat fuq l-ilma.

2. Applikazzjoni ta' Linka Ibbażata fuq l-Ilma

Fil-bidu tas-seklu 20, l-Istati Uniti applikaw l-ewwel linka bbażata fuq l-ilma fl-istampar flexo. Sas-snin sebgħin, linka tal-inċiżjoni bbażata fuq l-ilma ta 'kwalità għolja kienet użata ħafna għal diversi karti tal-ippakkjar, xkafef tal-kotba ħoxnin, u kartun. Fis-snin tmenin, linka tleqq u matte għall-istampar ta 'skrins ibbażata fuq l-ilma ġiet żviluppata barra l-pajjiż, u tespandi l-applikazzjoni tagħhom għal drappijiet, karta, PVC, polistirene, fojl tal-aluminju u metalli. Bħalissa, minħabba l-karatteristiċi ekoloġiċi, mhux tossiċi u sikuri tagħhom, il-linka bbażata fuq l-ilma tintuża prinċipalment fl-istampar tal-ippakkjar tal-ikel, bħall-ippakkjar tat-tabakk u l-fliexken tax-xorb. Hekk kif il-liġijiet ambjentali jitjiebu, l-applikazzjoni tal-linka bbażata fuq l-ilma tkompli tiddiversifika u tintensifika. Iċ-Ċina qed tippromwovi wkoll progressivament l-użu tagħhom fl-industrija tal-istampar.

• Riżultati u diskussjoni

1. Riċerka dwar Modifiki tar-Reżina

Il-prestazzjoni tal-linka hija influwenzata mid-differenzi tar-reżina. Ġeneralment, ir-reżini tal-linka bbażati fuq l-ilma huma tipikament tal-polyurethane, emulsjonijiet akriliċi modifikati, jew reżini poliakriliċi. Ir-reżini tal-polyurethane (WPU) ibbażati fuq l-ilma, bi tleqqija superjuri, jintużaw ħafna fl-istampar tal-ippakkjar. Għalhekk, it-titjib tal-prestazzjoni tal-WPU biex ittejjeb il-ħbiberija ambjentali u t-tleqqija tal-linka bbażata fuq l-ilma saret fokus fl-industrija tal-istampar.

2. Poliuretani Ibbażati fuq l-Ilma li jimmodifikaw

Polyurethanes ibbażati fuq l-ilma, komposti minn polioli ta 'piż molekulari baxx, jistgħu jiġu kklassifikati f'tipi ta' poliester, polyether u ibridi. Ibbażat fuq il-proprjetajiet differenti tal-polimeri tal-poliester u tal-poliether, is-saħħa u l-istabbiltà tagħhom ivarjaw. Ġeneralment, il-polyurethanes tal-poliether għandhom saħħa u stabbiltà aktar baxxa mill-polyurethanes tal-poliester iżda juru reżistenza aħjar għat-temperatura għolja u huma inqas suxxettibbli għall-idroliżi. Pereżempju, iż-żieda tal-"konsistenza" tal-linka billi tuża polyethylene glycol monomethyl ether ittejjeb il-karatteristiċi ta 'tolleranza tagħha. Madankollu, dan huwa biss punt ta' referenza. Diversi istituti ta 'riċerka jadottaw metodi differenti biex itejbu aspetti speċifiċi tal-WPU.

Pereżempju, fl-2010, intgħażlu reżini epossidiċi b'ebusija għolja u saħħa tal-impatt biex jindirizzaw kwistjonijiet ta 'viskożità u adeżjoni tal-linka, u b'hekk isaħħu s-saħħa tal-linka. Fl-2006, studju ppubblikat mill-Università Kimika ta 'Beijing uża polyurethane bbażat fuq ethylene glycol biex jifforma raża speċjali b'segment artab twil, itejjeb il-flessibilità tal-linka u ssaħħaħ indirettament linka bbażata fuq l-ilma. Xi timijiet jiksbu riżultati ta 'modifika billi jżidu sustanzi kimiċi: jinkorporaw silika jew organosilicon biex itejbu l-WPU, li jirriżultaw f'saħħa tat-tensjoni tal-linka msaħħa. Il-polyurethane tan-nitrile butadiene terminat bil-karboxil jintuża biex itejjeb il-prestazzjoni u l-viskożità tal-liwi tal-linka, u jadatta għal ambjenti aktar kumplessi.

Għalhekk, ir-riċerkaturi tipikament jagħżlu poliesteri speċifiċi bbażati fuq il-proprjetajiet tal-linka, li jutilizzaw polyacids u polyols xierqa biex jissintetizzaw polyols tal-poliester reżistenti għas-sħana, jintroduċu gruppi polari b'adeżjoni qawwija, jagħżlu materja prima xierqa biex itejbu l-kristallinità tal-polyurethane, u jużaw aġenti tal-igganċjar biex itejbu l-adeżiv WPU. reżistenza għall-umdità u s-sħana.

3. Modifika tar-Reżistenza għall-Ilma

Peress li l-linka tintuża prinċipalment għall-ippakkjar ta 'barra u ta' spiss tikkuntattja l-ilma, reżistenza fqira għall-ilma tista 'twassal għal ebusija mnaqqsa, tleqqija, u anke tqaxxir jew ħsara tal-linka, li taffettwa b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tal-ħażna. It-titjib tar-reżistenza għall-ilma WPU itejjeb il-prestazzjoni tal-ħażna tal-linka billi juża polyols b'reżistenza tajba għall-ilma bħala materjali. Pereżempju, il-modifika tal-WPU b'monomeri akriliċi jew l-aġġustament tal-kontenut tar-reżina epossidika tista 'ttejjeb ir-reżistenza għall-ilma tal-linka.

Minbarra l-użu ta 'polimeri ta' reżistenza għolja għall-ilma biex jissostitwixxu l-polyurethane standard, ir-riċerkaturi ħafna drabi jżidu sustanzi organiċi jew inorganiċi biex jiksbu l-effett mixtieq. Per eżempju, l-inkorporazzjoni tas-silika nanoskala fir-reżina ttejjeb ir-reżistenza għall-ilma u s-saħħa, metodu użat ħafna fil-produzzjoni tal-linka. Il-"metodu ta 'kopolimerizzazzjoni ta' emulsjoni" joħloq PUA kompost biex itejjeb ir-reżistenza għall-ilma, filwaqt li metodi bħall-modifika tal-polyethylene glycol monomethyl ether u s-sinteżi tal-aċetun ta 'WPU modifikati b'organosilicon itejbu r-reżistenza għall-ilma.

4. Modifika tar-Reżistenza għat-Temperatura Għolja

Ġeneralment, ir-reżistenza għat-temperatura għolja ta 'WPU hija relattivament dgħajfa, u tillimita r-reżistenza tas-sħana tal-linka bbażata fuq l-ilma. Il-polyurethanes tal-poliester tipikament għandhom reżistenza aħjar għat-temperatura għolja mill-polyurethanes tal-poliester minħabba n-numru ta 'bonds doppji. Iż-żieda ta 'polimeri ta' katina twila jew esteri/eteri taċ-ċirku tal-benżin bħala monomeri ta 'polimerizzazzjoni ttejjeb ir-reżistenza għat-temperatura għolja tal-polimeru u, konsegwentement, ir-reżistenza tas-sħana tal-linka bbażata fuq l-ilma. Minbarra li jużaw polyether polyurethanes b'katina twila, xi timijiet jużaw materjali komposti biex iżidu l-kumplessità u jtejbu r-reżistenza għat-temperatura għolja. Pereżempju, iż-żieda ta 'antimonju nano-ossidu tal-landa ma' WPU sintetizzat minn DMPA, polyether 220, u IPDI tippermetti li saffi tal-linka jassorbu s-sħana, u jtejbu r-reżistenza għat-temperatura għolja. Iż-żieda tal-airgel tas-silika mal-polyurethane tnaqqas ukoll il-konduttività termali u ttejjeb ir-reżistenza tas-sħana tal-linka.

5. Modifika ta' Stabbiltà

L-istabbiltà tal-WPU taffettwa b'mod sinifikanti l-prestazzjoni tal-ħażna tal-linka bbażata fuq l-ilma. Minbarra l-ilma u r-reżistenza għat-temperatura għolja, il-piż molekulari u l-arranġament tal-istruttura huma kruċjali. Ir-reżini tal-poliester huma ġeneralment aktar stabbli mir-reżini tal-poliether minħabba aktar bonds tal-idroġenu fl-istruttura molekulari. Iż-żieda ta 'sustanzi ester biex jiffurmaw polyurethanes imħallta żżid l-istabbiltà, bħall-użu ta' dispersjoni ta 'isocyanate u silane biex toħloq WPU b'komponent doppju b'stabbiltà mtejba u reżistenza għall-brix. It-trattament tas-sħana u t-tkessiħ jistgħu wkoll joħolqu aktar bonds tal-idroġenu, jissikkaw l-arranġament molekulari u jtejbu l-istabbiltà tal-WPU u l-prestazzjoni tal-ħażna tal-linka bbażata fuq l-ilma.

6. Titjib tal-Adeżjoni

Filwaqt li l-ottimizzazzjoni tal-WPU ttejjeb ir-reżistenza għall-ilma, ir-reżistenza għat-temperatura għolja u l-istabbiltà, il-WPUs għadhom juru adeżjoni fqira mal-prodotti tal-plastik tal-polyethylene (PE) minħabba l-piż molekulari u l-polarità. Tipikament, polimeri jew monomeri ta 'polarità u piż molekulari simili huma miżjuda biex itejbu l-WPU u jtejbu l-adeżjoni tal-linka bbażata fuq l-ilma għal materjali mhux polari. Pereżempju, il-ko-polimerizzazzjoni tal-WPU b'reżina tal-polyvinyl chloride-hydroxyethyl acrylate ittejjeb l-adeżjoni li ma jgħaddix ilma minnha bejn linka u kisi. Iż-żieda ta 'reżina tal-poliester akrilika ma' WPU toħloq struttura ta 'rabta molekulari unika, li ttejjeb b'mod sinifikanti l-adeżjoni tal-WPU. Madankollu, dawn il-metodi jistgħu jaffettwaw il-proprjetajiet oriġinali tal-linka bħal tleqqija. Għalhekk, tekniki industrijali jittrattaw materjali mingħajr ma jbiddlu l-proprjetajiet biex itejbu l-adeżjoni tal-linka, bħall-attivazzjoni ta 'uċuħ b'elettrodi jew trattament tal-fjamma għal żmien qasir biex iżid l-adsorbiment.

• Konklużjoni

Bħalissa, linka bbażata fuq l-ilma tintuża ħafna fl-ippakkjar tal-ikel, ippakkjar farmaċewtiku, workshops, kotba, u kisjiet oħra jew applikazzjonijiet tal-istampar. Madankollu, il-limitazzjonijiet inerenti tal-prestazzjoni tagħhom jirrestrinġu applikazzjonijiet usa'. Hekk kif il-kuxjenza ambjentali u tas-sikurezza tikber bi standards ta 'għajxien imtejba, linka li ma tagħmilx ħsara lill-ambjent ibbażata fuq l-ilma li tnaqqas l-emissjonijiet tal-VOC qed tissostitwixxi dejjem aktar linka bbażata fuq is-solvent, u qed tisfida s-swieq tradizzjonali tal-linka bbażati fuq is-solvent.

F'dan il-kuntest, it-titjib tal-prestazzjoni tal-linka billi jimmodifika r-reżini bbażati fuq l-ilma, speċjalment il-polyurethanes ibbażati fuq l-ilma, permezz ta 'metodi innovattivi bħan-nanoteknoloġija u l-ibridizzazzjoni ta' komposti organiċi u inorganiċi huwa kruċjali għall-iżvilupp futur tal-linka bbażata fuq l-ilma. Għalhekk, aktar riċerka komprensiva dwar modifiki tar-reżina hija meħtieġa biex ittejjeb il-prestazzjoni tal-linka bbażata fuq l-ilma għal applikazzjonijiet usa '.