油墨连结料的制造(一)

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制造油墨用的连结料一般随油墨的特性要求而异。也就是说不同的油墨要求有不同的连结料,因此,油墨用连结料的种类是非常多的,但从原料及组成特性看,油墨用连结料大致可分为如下几类;

1.不干性油型——被纸张吸收而干燥(例如新闻印报油墨中的矿物油)。

2.干性油型——与空气中的氧反应而固化(例如亚麻油)。

3.溶剂和树脂型——挥发干燥(例如树脂溶在低沸点溶剂中的凹印油墨)。

4.乙二醇和树脂型——沉淀干燥(例如与水,蒸汽或湿的纸张接触后发生沉淀而干燥的所谓湿凝固油墨)。

5.树脂和植物油,矿物油型——由纸张吸收溶剂(矿物油),剩下比较干硬的树脂和油膜而固化干燥(例如快固着的胶、铅印油墨)。

6.树脂和蜡的混合物型——加热时为液态(热熔),室温时为固态(例如冷固铅印油墨)。

7.热催化缩合聚合物型——以热分解的成酸催化剂(Acid—formingcatalys”使聚酯类树脂固化。

8.乙烯类单体的辐射固化型——如以三官能乙烯单体加光敏剂以紫外线辐射光固化(即所谓光固化油墨类)。

9.水基乳液型——挥发干燥(例如胶乳聚合物加水或水-乙二醇类连结料)。

下面将择要讨论(1)干性油型,(2)树脂和植物油,矿物油型-简称树脂型,(3)树脂和溶剂(或水)型-通称溶剂型,(4)反应型(包括光固化型)等连结料。

一、连结料制造中的基本反应机理

连结料制造中的反应机理大致有如下几种:聚合作用;氧化(聚合)作用;缩合(聚合)作用;异构化作用;酯化及酯交换(转酯)作用等。所有这些,都是高分子材料的反应基础,它们是彼此相关的,不能截然分开。

在高分子材料的生产过程中,聚合作用是个比较广义而基本的反应。因为高分子材料这个定义本身就说明了它的生成机理,即它们是由小分子、低分子形成的,这种由小分子,低分子形成大分子、高分子的过程,可概称为聚合过程,不过形成这个过程的形式不同而已。

聚合反应可分为均聚合反应及共聚合反应两种。

均聚合反应——在这种反应中,用一种单体作为原料,反应生成聚合物。因为每一个参加反应的分子单位都相同,所以叫均聚合反应。

以亚麻油聚合的连结料(调墨油),以及用各种乙烯类单体所聚合的各种聚乙烯,聚氯乙烯树脂等,均属此范畴。

共聚合反应——在这种反应中,采用两种单体作为原料,反应生成聚合物,故叫共聚合反应。

以亚麻油和桐油共同聚合的连结料(调墨油),以及用氯乙烯和醋酸乙烯共同聚合的氯一酣共聚树脂等,均属此范畴。

在共聚合反应中,除了上述的交替共聚外,尚有无规共聚、嵌段共聚、接枝共聚等几种。

共聚合反应也有采用两种以上的单体同时进行聚合的,这叫多元共聚。如前面提到过的VMCH树脂,即是氯乙烯、醋酸乙烯和顺丁烯二酸酐共同聚合的三元共聚树脂。

氧化(聚合)反应。干性油置于空气中,吸氧聚合,由液态变成固态——干燥过程的简要机理,已在前面有叙述,此处从略。

缩合(聚合)反应——简称缩聚反应,是形成高聚物的主要反应之一。它和聚合反应的主要区别是缩聚产物的化学组成和初始作用物的化学组成不同。在缩聚反应中,总有低分子的副产物生成(如水、醇、卤化氢、氨等)。

最简单的缩合反应是单缩合反应,即含有单官能团的两种化合物发生缩合反应。酯化和醚化反应便是典型的单缩合反应。

如果缩合反应用的初始原料是双官能的,则这种缩合反应就可形成线型高分子化合物,这就是缩(合)聚(合)反应。和缩合反应一样,缩聚反应也是可逆平衡反应,这是和聚合反应的根本不同之点。

各种聚酯(包括醇酸)树脂,氨基树脂,环氧树脂,聚酰胺树脂等都是缩聚的高分子产物,羟甲基苯酚之间的缩合,则是形成酚醛树脂的基础。

异构化反应常常是加成(聚合)反应的先行。松香酸是极易发生异构化的一种物质,它对热是非常敏感的,当加热至90℃以上时,它的分子就会进行重排,而加热至260℃以上时,它将自己发生酸触媒作用而加聚成二聚体或脱去一个分子CO2,使树脂成中性状态。

在亚麻油的聚合过程中,同样有异构化和加成反应发生,为了便于解释,下面以亚油酸为例,进行讨论。

亚油酸具有一个较长的碳链,其中缺少四个氢原子处,是谓双键。双键与分子的结合强度是较弱的。而单键则像在链中的环一样,能围绕附着点自由运动。双键本身的力极易与其它物质(如卤素等)结合,这些力亦可活化附近的原子。当双键和单键在链中改变位置时整个体系就变得更有活性了。这种排列就叫共轭作用,这在桐油中尤为显著。

当亚油酸或它的酯加热时,它们就发生异构化而慢慢形成一种共轭酸,这种更具活性的共轭了的酸极易加到另一个含双键的分子上去。四个碳原子包括在共轭的分子内,共轭键移位而形成一个双键,并与另一个分子上的单键相连结。这种1:4加成反应,只有在共轭体系中才能发生。

桐油是天然的共轭干性油,故加热后增稠极快,因它毋需经过慢慢发生的异构化作用。

酯化反应是个普通的基本反应。在油墨工业中,也是比较早而广泛应用的一种反应形式。各种松香酯类,就是这种反应的产物。醇酸树脂也是一种典型的酯化反应生成物,它用植物油改性时的反应,也是酯化反应。

植物油本身就是一种酯,它可看成是脂肪酸与醇的产物。

植物油脂肪酸与树脂酸(如松香酸或刚果玷理树脂)加热时,就会发生酯交换反应。



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