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前言[1]　　在20 世紀(jì)60 年代中期, 由于環(huán)境保護的要求和石油原材料的緊張, 一些發(fā)達(dá)國家逐步限制使用石油產(chǎn)品用于制造印刷油墨。人們開始水性油墨的研究和應(yīng)用。最初,水性油墨主要使用糊精、蟲膠、酪素、木質(zhì)酸鈉等物質(zhì)作為連接料,用于一些低檔的印刷品,如一般書籍、雜志等,在一些瓦楞紙等印刷性能要求低的行業(yè)也開始使用。到了60 年代末期,隨著材料科學(xué)的發(fā)展, 松香改性馬來酸樹脂的合成技術(shù)取得成功,取代了蟲膠、酪素等材料,成為水性油墨的主要連接料,基本能滿足當(dāng)時印刷的需要。到了20 世紀(jì)70 年代,由于大氣污染成為世界性的問題。各國油墨研發(fā)人員又研制出以苯乙烯- 丙烯酸共聚樹脂為連接料的新一代水性油墨。日本和西歐的紙箱包裝行業(yè),水性油墨的使用比率都高于90% [2]。目前,水性油墨的應(yīng)用領(lǐng)域被不斷拓寬,逐步在柔性版印刷領(lǐng)域使用。最具競爭力的應(yīng)用領(lǐng)域是在牛奶和飲料復(fù)合紙包裝上,并獲得了巨大成功。　　雖然水性油墨經(jīng)歷了多次的技術(shù)更新, 并在一些發(fā)達(dá)國家有較廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。但是,我國水性油墨的應(yīng)用并不十分普及, 與發(fā)達(dá)國家相比仍有相當(dāng)差距。在我國,目前水性油墨應(yīng)用于包裝行業(yè)僅占整個油墨使用量的7% 左右[3]。隨著國內(nèi)包裝行業(yè)的不斷發(fā)展和社會進(jìn)步。據(jù)預(yù)測,到2010 年,我國的水性油墨將占油墨總消耗量的25% ～30% [3]。1 主要成分　　如同其他液體油墨( 如溶劑型油墨) 一樣,水性油墨主要由色料、連接料、溶解載體、助劑等組成,其主要成分和含量如下[4]:色料( 顏料或染料) :12% ~40% ;連接料( 樹脂) :20% ~28% ;溶解載體( 水和少量醇) :33% ~50% ;助劑( 消泡劑等) :3% ~4% ;堿( 胺或氨) :4% ~6% 。1.1 色料　　色料能夠賦予油墨一定的顏色, 它選擇性地吸收進(jìn)而散射出一定波長的光波, 從而呈現(xiàn)特定的顏色。同時又具有耐抗性,如耐光性、耐高溫性和耐氣候性等。通常水性油墨中使用的色料是耐堿性強的顏料或染料,在水中有較好的分散性。與溶劑型油墨相比,水性油墨的色料要求更高,要求體輕、柔軟、不腐蝕、色彩飽和度高、色澤艷麗純正,并與連接料有良好的親和性、潤濕性和分散性,在成品中不會發(fā)生凝聚、沉淀并有良好的流動性,不會發(fā)生變色和褪色現(xiàn)象。通常使用的有:耐曬大紅、永固紅( 紅色) ,聯(lián)苯胺黃、耐曬黃、永固橘黃( 黃色) ,酞青蘭( 蘭色) ,涂料用鈦白粉( 白色) 、炭黑( 黑色) 等。1.2 連接料　　作用是分散色料, 與承印物產(chǎn)生粘附作用形成牢固的印跡,在油墨干燥成膜后形成一定的光澤度。通常要求連接料在油墨成品時可以被水溶解, 而在印刷干燥后變成不溶于水的物質(zhì)。通常是一種酸性樹脂的堿溶液,在溶液中加入適量的堿( 氫氧化胺或氨水) , 兩者經(jīng)過化學(xué)作用后形成可溶性樹脂鹽,在油墨印刷干燥過程中, 氨揮發(fā)后連接料又變?yōu)椴蝗苡谒?。目前普遍采用丙烯酸樹脂或醇酸樹脂等?.3 溶解載體　　水性油墨以水和少量醇( < 5% ) 作為溶解載體,主要作用是溶解連接料、色料,調(diào)節(jié)粘度,調(diào)節(jié)干燥速度和促進(jìn)承印物表面的潤濕性等。少量醇的作用是加快油墨的干燥速度,降低油墨表面張力,防止起泡等。通常使用乙醇或異丙醇。1.4 助劑　　主要包括:消泡劑、潤濕劑、表面活性劑、粘附促進(jìn)劑、殺菌劑等。消泡劑在水性油墨中是不可或缺的成分,否則油墨在承印物表面會產(chǎn)生微小的氣泡。潤濕劑的作用是為印刷品提供耐磨性, 減少油墨膜層的玻璃化現(xiàn)象,較多使用的是聚乙烯蠟和聚丙烯蠟。表面活性劑可以降低油墨的表面張力, 提高油墨潤滑能力,改善印刷適應(yīng)性,以適應(yīng)不同承印物和印刷機的性能。粘附促進(jìn)劑用來提高油墨的粘附能力,在一些較特殊的承印物上被使用。因為水性油墨中水的存在,很容易產(chǎn)生細(xì)菌的滋生,為增加保質(zhì)期,添加殺菌劑是必須的。1.5 堿　　堿性物質(zhì)是為了促進(jìn)樹脂連接料溶解于水,調(diào)節(jié)水性油墨pH 值。都采用有機胺或氨水。2 環(huán)保安全特性　　水性油墨區(qū)別于溶劑型油墨最大的特點在于所用的溶解載體。溶劑型油墨的溶解載體是有機溶劑,如甲苯、乙酸乙酯、乙醇等,而水性油墨的溶解載體是水和少量的醇( 約3% ~5% ) 。由于用水作溶解載體,水性油墨具有顯著的環(huán)保安全特點:安全、無毒、無害、不燃不爆、幾乎無揮發(fā)性有機氣體產(chǎn)生。主要表現(xiàn)在以下四個方面:2.1 對大氣環(huán)境無污染　　由于水性油墨用水作溶解載體, 所以無論是在其生產(chǎn)過程中,還是被用于印刷時,幾乎不會向大氣環(huán)境散發(fā)揮發(fā)性有機氣體( V O C) ,而V O C 被認(rèn)為是當(dāng)今全球大氣環(huán)境的主要污染源之一。這是溶劑型油墨所無法比擬的。溶劑型油墨在生產(chǎn)過程中,散發(fā)出大量的低濃度V O C 。根據(jù)估算,一般溶劑型油墨工廠,若采用未完全密閉的生產(chǎn)設(shè)備,有機溶劑的揮發(fā)損失約占油墨產(chǎn)量的0.3% ~1% 。而對于低濃度V O C 的處理,除了絕少數(shù)油墨工廠采用如活性炭吸附等高成本的處理方法外, 大多數(shù)都高空直接排入大氣。V O C 對大氣環(huán)境造成的光化學(xué)污染是被公認(rèn)為最嚴(yán)重的之一。不僅如此,在印刷過程中,溶劑型油墨中的有機溶劑幾乎完全被干燥而快速揮發(fā)出來,除了在印刷機上方的高濃度V O C 被采用如催化燃燒或微生物處理工藝處理外, 彌漫在印刷車間空氣中的低濃度V O C 往往被直接排入大氣,如果按照溶劑型油墨中有機溶劑所占比例25% ~35% 計算,其直接排入大氣環(huán)境的V O C 數(shù)量相當(dāng)驚人。而水性油墨恰恰克服了這一缺點。這一獨有的對大氣環(huán)境無污染的特點正在被越來越多的印刷企業(yè)所看好。2.2 減少印刷品表面殘留毒物,保證食品衛(wèi)生安全　　水性油墨完全解決了溶劑型油墨的毒性問題。由于不含有機溶劑, 使得印刷品表面殘留的有毒物質(zhì)大大減少。這一特性,在煙、酒、食品、飲料、藥品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求嚴(yán)格的包裝印刷產(chǎn)品中更體現(xiàn)了良好的健康安全性。在人類越來越重視食品安全的當(dāng)今,已經(jīng)關(guān)注到了食品包裝的衛(wèi)生安全性。對包裝材料和包裝印刷的有害物質(zhì)的殘留量都非常重視。如肯德基、麥當(dāng)勞等快餐公司對其食品包裝上溶劑殘留量都有嚴(yán)格的限制。上海煙草集團公司對煙盒上苯類物質(zhì)的殘留量也要求嚴(yán)格。使用溶劑型油墨的印刷品要達(dá)到食品衛(wèi)生安全的要求相當(dāng)困難,而這對于使用水性油墨的印刷品,卻是輕而易舉的事。 2.3 減少資源消耗和降低環(huán)保成本?！　∮捎谒杂湍逃械奶匦浴绦挝锖枯^高,可以在較薄墨膜沉積。因此相對于溶劑型油墨,它的涂布量( 單位印刷面積所消耗的油墨量) 要少一些。經(jīng)過試驗,與溶劑型油墨相比,減少了約10% 的涂布量[1]。也就是說,印刷相同數(shù)量和規(guī)格的印刷品,水性油墨的消耗量較溶劑型油墨減少了約10% 。不僅如此,由于印刷時需要經(jīng)常清洗印刷版,因此使用溶劑型油墨印刷,需要使用大量的清洗有機溶劑,而使用水性油墨印刷,清洗的介質(zhì)則主要是水。從資源消耗的角度看,水性油墨更加經(jīng)濟,符合當(dāng)今世界提倡的節(jié)約型社會的主題。2.4 提高了作業(yè)環(huán)境的安全性,保障接觸操作人員的健康　　溶劑型油墨在其生產(chǎn)制造過程中和使用印刷時都相當(dāng)危險。有機溶劑和溶劑型油墨本身是易燃液體,有機溶劑很容易揮發(fā),在空氣中會形成爆炸性混合氣體, 達(dá)到爆炸極限濃度后遇到火星即會發(fā)生爆炸。因此,生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境的火災(zāi)爆炸危險性相當(dāng)高。按照中國目前的法規(guī), 溶劑型油墨的生產(chǎn)屬于危險化學(xué)品生產(chǎn), 必須具備完善的危險化學(xué)品的生產(chǎn)和管理條件才能取得生產(chǎn)的許可證。有機溶劑特有的毒性對于生產(chǎn)作業(yè)人員的健康極為不利。國家衛(wèi)生監(jiān)督行政部門對此類作業(yè)定義為職業(yè)危害性作業(yè),對作業(yè)現(xiàn)場空氣中的V O C 濃度有嚴(yán)格規(guī)定,作業(yè)人員須定期做職業(yè)健康體檢, 以保障接觸操作人員的健康。對于水性油墨,在火災(zāi)危險性和作業(yè)環(huán)境健康危害這兩個方面幾乎可以認(rèn)為是安全和無毒無害的。