Ngajalajah Pangembangan Tinta Berbasis Cai sareng Studi Tinta Poliuretan Berbasis Cai Ramah Lingkungan

Polusi hawa geus lila jadi perhatian utama, kalawan émisi gas toksik kayaning VOCs jadi kontributor signifikan barengan fenomena alam kawas badai lebu. Salaku kasadaran ngajaga lingkungan tumuwuh sarta sagala rupa kawijakan nasional dilaksanakeun, industri percetakan, hiji emitter VOC utama, geus Nyanghareupan reformasi dilawan. Akibatna, inks percetakan ramah-eco geus jadi titik fokus dina panalungtikan industri percetakan global. Diantara inks ramah-eco sadia, kaasup inks basis cai, inks énergi-curable, sarta inks basis minyak nabati, inks basis cai anu paling loba dipaké. Inks dumasar cai ngandung proporsi handap pangleyur organik, ngurangan émisi VOC sarta aligning kalawan prinsip panyalindungan lingkungan. Sanajan kitu, inks basis cai ogé boga drawbacks kayaning drying slow sarta curing kali sarta cai goréng jeung lalawanan alkali, ngawatesan aplikasi maranéhanana di inks industri tradisional. Ku kituna, ngaronjatkeun kalemahan ieu ngaliwatan modifikasi résin geus jadi fokus signifikan. Makalah ieu outlines ngembangkeun sarta aplikasi tina inks basis cai, ulikan ngeunaan modifikasi résin, kamajuan dina panalungtikan tinta percetakan ngagunakeun polyurethanes basis cai, sarta prospek hareup dina widang ieu.

• ékspériméntal

1. Ngembangkeun Inks Cai basis

Inks boga sajarah panjang, munculna barengan penemuan percetakan. Saatos ngenalkeun Lithol Beureum Pigmén dina 1900, tinta janten nyebar, nyababkeun nagara pikeun investasi dina panalungtikan tinta. Inks basis cai mangrupakeun turunan hasilna tina tungtutan luhur pikeun practicality tinta. Panalungtikan ngeunaan inks basis cai mimiti mancanagara dina 1960s, utamana pikeun nyepetkeun ongkos percetakan jeung ngurangan reliance on bahan baku basis minyak bumi. Tinta ieu dipaké sanyawa organik kawas bénzéna jeung shellac atawa natrium lignosulfonate salaku bahan utama pikeun minuhan kabutuhan percetakan dina waktu éta. Dina taun 1970-an, panalungtik ngembangkeun résin émulsi polimér kalayan cangkang inti sareng struktur jaringan ku cara ngapolimérisasi monomér akrilik nganggo stirena, ngajaga gloss sareng tahan cai tinta bari nyumponan sarat lingkungan. Sanajan kitu, sakumaha kasadaran lingkungan ngaronjat sarta hukum lingkungan stricter enacted, proporsi organik dumasar bénzéna dina inks turun. Nepi ka taun 1980-an, nagara-nagara Éropa Kulon ngawanohkeun konsép jeung téknologi "percetakan tinta héjo" jeung "percetakan tinta dumasar cai anyar."

Industri tinta Cina dimimitian dina ahir Dinasti Qing jeung produksi mata uang, ngandelkeun beurat kana inks diimpor nepi ka 1975, nalika Tianjin Tinta Factory jeung Gangu Ink Factory dimekarkeun sarta ngahasilkeun domestik munggaran tinta gravure basis cai. Dina taun 1990-an, Cina parantos ngimpor langkung ti 100 jalur produksi percetakan flexo, gancang ngamajukeun panggunaan tinta berbasis cai. Taun 2003, Institut Panaliti Téknologi Industri Cina suksés ngembangkeun produk anu aya hubunganana, sareng dina awal 2004, Shanghai Meide Company ngahasilkeun tinta thermosetting suhu-rendah dumasar kana cai anu nyumponan standar Jepang sareng Jerman. Sanajan panalungtikan Cina ngeunaan inks basis cai nempo ngembangkeun gancang dina awal abad ka-21, nagara Kulon geus kahontal kamajuan signifikan: ngeunaan 95% produk flexo jeung 80% produk gravure di Amérika Serikat ngagunakeun inks basis cai, bari Inggris. jeung Jepang diadopsi inks basis cai pikeun dahareun jeung bungkusan farmasi. Sacara komparatif, pangwangunan Cina langkung laun.

Pikeun ngamajukeun pasar, Cina ngenalkeun standar tinta basis cai munggaran dina Méi 2007 sareng dina taun 2011 naroskeun pikeun "pangembangan inovasi héjo," tujuanana pikeun ngagentos tinta berbasis pangleyur sareng tinta berbasis cai. Dina 2016 "Rencana Lima Taun ka-13" pikeun industri percetakan, "panalungtikan ngeunaan bahan lingkungan dumasar-cai" sareng "percetakan héjo" mangrupikeun pokus konci. Ku 2020, promosi nasional percetakan héjo sareng digital ngalegaan pasar tinta berbasis cai.

2. Aplikasi tina Inks basis cai

Dina awal abad ka-20, Amérika Serikat mimiti nerapkeun inks basis cai dina percetakan flexo. Dina taun 1970-an, tinta gravure basis cai kualitas luhur loba dipaké pikeun rupa-rupa kertas bungkusan, rak buku kandel, jeung kardus. Dina taun 1980-an, tinta basis cai percetakan herang sareng matte dikembangkeun di luar negeri, ngalegaan aplikasina kana lawon, kertas, PVC, polystyrene, aluminium foil, sareng logam. Ayeuna, kusabab ciri anu ramah lingkungan, henteu beracun, sareng aman, tinta dumasar cai biasana dianggo dina percetakan bungkusan dahareun, sapertos bungkusan bako sareng botol inuman. Nalika undang-undang lingkungan ningkat, aplikasi tinta berbasis cai terus diversifikasi sareng intensif. Cina ogé progressively promosi pamakéan maranéhanana dina industri percetakan.

• Hasil sareng diskusi

1. Panalungtikan ngeunaan modifikasi résin

Kinerja tinta dipangaruhan ku bédana résin. Sacara umum, résin tinta dumasar cai biasana poliuretana, émulsi akrilik anu dimodifikasi, atanapi résin poliakrilik. résin polyurethane (WPU) basis cai, kalawan gloss unggul, loba dipaké dina percetakan bungkusan. Ku kituna, ningkatkeun kinerja WPU pikeun ngaronjatkeun ramah lingkungan tinta basis cai sarta gloss geus jadi fokus dina industri percetakan.

2. Ngaropea Polyurethanes basis Cai

Poliuretan basis cai, diwangun ku poliol beurat molekular rendah, tiasa digolongkeun kana jinis poliéster, poliéter, sareng hibrida. Dumasar kana sipat béda poliéster sareng poliéter polimér, kakuatan sareng stabilitasna béda-béda. Sacara umum, poliéter poliuretan gaduh kakuatan sareng stabilitas anu langkung handap tibatan poliéster poliuretan tapi nunjukkeun résistansi suhu anu langkung saé sareng kirang rentan ka hidrolisis. Contona, ningkatkeun "konsistensi" tinta ku cara maké poliétilén glikol monométil éter ngaronjatkeun ciri toleransi na. Sanajan kitu, ieu téh ukur titik rujukan. Rupa-rupa lembaga panalungtikan ngadopsi metode anu béda pikeun ningkatkeun aspék spésifik WPU.

Salaku conto, dina taun 2010, résin epoksi kalayan kateguhan anu luhur sareng kakuatan dampak dipilih pikeun ngatasi viskositas tinta sareng masalah adhesion, sahingga ningkatkeun kakuatan tinta. Dina 2006, hiji ulikan diterbitkeun ku Beijing Kimia Universitas dipaké polyurethane basis étiléna glikol pikeun ngabentuk résin husus ku ruas lemes panjang, ngaronjatkeun kalenturan tinta jeung teu langsung strengthening tinta basis cai. Sababaraha tim ngahontal hasil modifikasi ku nambahkeun zat kimia: incorporating silika atawa organosilicon pikeun ngaronjatkeun WPU, hasilna kakuatan tensile tinta ditingkatkeun. Carboxyl-terminated butadiena nitrile polyurethane dipaké pikeun ngaronjatkeun kinerja tinta bending jeung viskositas, adaptasi jeung lingkungan nu leuwih kompleks.

Ku kituna, panalungtik ilaharna milih poliéster husus dumasar kana sipat tinta, ngamangpaatkeun polyacids sarta polyols luyu pikeun nyintésis polyols poliéster tahan panas, ngawanohkeun grup polar kalawan adhesion kuat, milih bahan baku cocog pikeun ngaronjatkeun kristalinitas polyurethane, sarta ngagunakeun agén gandeng pikeun ngaronjatkeun WPU napel urang. Uap jeung lalawanan panas.

3. Résistansi cai modifikasi

Kusabab tinta utamana dipaké pikeun bungkusan luar jeung remen kontak cai, résistansi cai goréng bisa ngakibatkeun ngurangan karasa, gloss, komo tinta peeling atawa karuksakan, nyata mangaruhan kinerja gudang. Ningkatkeun résistansi cai WPU ningkatkeun kinerja panyimpen tinta ku cara ngagunakeun poliol kalayan résistansi cai anu saé salaku bahan. Salaku conto, ngarobih WPU nganggo monomér akrilik atanapi nyaluyukeun eusi résin époksi tiasa ningkatkeun résistansi cai tinta.

Salian ti ngagunakeun polimér tahan cai anu luhur pikeun ngagentos poliuretana standar, panaliti sering nambihan zat organik atanapi anorganik pikeun ngahontal pangaruh anu dipikahoyong. Contona, ngasupkeun silika nanoskala kana résin ngaronjatkeun daya tahan cai jeung kakuatan, metoda loba dipaké dina produksi mangsi. "Metode kopolimerisasi emulsi" nyiptakeun PUA komposit pikeun ningkatkeun daya tahan cai, sedengkeun metode sapertos modifikasi poliétilén glikol monométil éter sareng sintésis aseton WPU anu dirobih organosilikon ningkatkeun résistansi cai.

4. Modifikasi Résistansi Suhu Tinggi

Sacara umum, résistansi suhu luhur WPU rélatif lemah, ngawatesan résistansi panas tinta dumasar cai. Poliéter polyurethanes ilaharna mibanda résistansi-suhu luhur hadé ti poliéster polyurethanes alatan jumlah beungkeut ganda. Nambahkeun polimér ranté panjang atawa éster cingcin bénzéna / éter salaku monomér polimérisasi ningkatkeun résistansi suhu luhur polimér sareng, akibatna, résistansi panas tinta dumasar kana cai. Di sagigireun ngagunakeun polyurethanes poliéter ranté panjang, sababaraha tim nganggo bahan komposit pikeun ningkatkeun pajeulitna sareng ningkatkeun résistansi suhu luhur. Contona, nambahkeun antimon oksida timah nano kana WPU disintésis tina DMPA, poliéter 220, sarta IPDI ngamungkinkeun lapisan tinta nyerep panas, ngaronjatkeun daya tahan suhu luhur. Nambahkeun silika airgel kana polyurethane ogé ngirangan konduktivitas termal sareng ningkatkeun résistansi panas tinta.

5. Stabilitas Modifikasi

Stabilitas WPU sacara signifikan mangaruhan kinerja neundeun tinta berbasis cai. Di sagigireun cai sareng résistansi suhu luhur, beurat molekular sareng susunan struktur penting pisan. Résin poliéster umumna leuwih stabil batan résin poliéter alatan leuwih loba beungkeut hidrogén dina struktur molekul. Nambahkeun zat éster pikeun ngabentuk campuran polyurethanes ngaronjatkeun stabilitas, kayaning ngagunakeun isocyanate na silane dispersi pikeun nyieun hiji WPU dual-komponén kalawan ningkat stabilitas jeung lalawanan abrasion. Perlakuan panas sarta cooling ogé bisa nyieun leuwih beungkeut hidrogén, tightening susunan molekular jeung ningkatkeun stabilitas WPU jeung kinerja gudang tinta basis cai.

6. Adhesion pamutahiran

Nalika ngaoptimalkeun WPU ningkatkeun résistansi cai, résistansi suhu luhur, sareng stabilitas, WPU masih nunjukkeun adhesi anu goréng kana produk plastik poliétilén (PE) kusabab beurat molekular sareng polaritasna. Ilaharna, polaritasna sarupa jeung polimér beurat molekular atawa monomér ditambahkeun pikeun ngaronjatkeun WPU jeung ningkatkeun adhesion tinta basis cai kana bahan non-polar. Contona, ko-polimérisasi WPU ku résin polyvinyl chloride-hydroxyethyl acrylate ngaronjatkeun adhesion waterproof antara tinta jeung coatings. Nambahkeun résin poliéster akrilik kana WPU nyiptakeun struktur tautan molekular anu unik, sacara signifikan ningkatkeun adhesion WPU. Sanajan kitu, métode ieu bisa mangaruhan sipat tinta aslina kawas gloss. Ku alatan éta, téhnik industri ngubaran bahan tanpa ngarobah sipat pikeun ngaronjatkeun adhesion tinta, kayaning ngaktipkeun surfaces kalawan éléktroda atawa perlakuan seuneu jangka pondok pikeun ngaronjatkeun adsorption.

• kacindekan

Ayeuna, inks basis cai loba dipaké dina bungkusan dahareun, bungkusan farmasi, bengkel, buku, jeung coatings séjén atawa aplikasi percetakan. Tapi, watesan kinerja alamiahna ngabatesan aplikasi anu langkung lega. Salaku kasadaran lingkungan jeung kaamanan tumuwuh kalayan ningkat standar hirup, inks ramah-eco basis cai nu ngurangan émisi VOC beuki ngaganti inks basis pangleyur, nangtang pasar mangsi basis pangleyur tradisional.

Dina kontéks ieu, ngaronjatkeun kinerja tinta ku modifying résin basis cai, utamana polyurethanes basis cai, ngaliwatan métode inovatif kayaning nanotéhnologi jeung hibridisasi sanyawa organik jeung anorganik nyaeta krusial pikeun ngembangkeun tinta basis cai hareup. Ku alatan éta, panalungtikan komprehensif salajengna ngeunaan modifikasi résin diperlukeun pikeun ngaronjatkeun kinerja tinta basis cai pikeun aplikasi lega.