[发明专利]一种油墨用环氧基聚合大豆油的制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种油墨用环氧基聚合大豆油的制备方法。 

[背景技术]

传统印刷油墨一般是由连结料、颜填料、矿物油、助剂等成分组成，其中石油系矿物油（如苯、甲苯、二甲苯等）用量为20～60%，因此在连接料和油墨的生产制造以及油墨印刷使用过程中会产生大量有毒有害的有机挥发物VOC（Volatile Organic Chemical），对生产操作人员的健康和自然生态环境带来严重的隐患。据统计，全球每年因各类油墨引起的VOC排放量己达数十万吨，不尽可导致比二氧化碳更严重的温室效应，而且在阳光照射作用下会形成有害的氧化物和光化学烟雾，从而严重污染大气环境。尤其是油墨制造和印刷操作的相关人员，由于长期处于高浓度VOC中，身体健康会遭受严重危害。 

因此，如何减少油墨中VOC的含量成为世界各国治理环境的头等问题。现在许多国家已经建立了比较严格的环保法令法规，以限制油墨中VOC的使用和排放。大豆油墨是指用植物性大豆油部分或全部替代传统印刷油墨中的矿物油（其它成分两者基本相同）。大豆油是绿色的天然植物油，由于大豆油大量替代了可挥发的矿物油，所以能从根本上大量抑制VOC的挥发，从而绿色环保无污染，符合当今社会环保诉求。 

尽管大豆油墨已经成为世界各国胶印印刷用油墨的主流，但是大豆油墨的研究开发难度很大。目前大豆油墨生产技术在美国、日本、德国等发达国家比较成熟，应用领域也相当广泛，但是国内进展相当缓慢，关于大豆油墨生产工艺的研究鲜少，所用大豆油墨均需进口。 

目前国内研究热点主要集中在聚合大豆油，但是通过现有方法制得的聚合大豆油性能较差，尤其是粘度较低，并且附着力较差，基本没有实用性。因此开发大豆油墨用高粘度高附着力聚合大豆油显得刻不容缓。 

[发明内容]

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种油墨用环氧基聚合大豆油的制备方法，以该环氧基聚合大豆油制成的大豆油墨在各类平版胶印承印材料表面附着力优异并且对环境友好。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种油墨用环氧基聚合大豆油的制备方法，其特征在于首先利用热聚合工艺制备聚合大豆油，然后利用环氧成环反应工艺制备环氧基热聚合大豆油，其中， 

所述热聚合工艺包括：将一定量大豆油放于反应釜中，开动搅拌，再缓慢加热至200～350℃后，保温反应20～60min，然后加入催化剂，并继续保温反应1～4h，再降至室温即制得聚合大豆油粗料； 

所述环氧成环反应工艺包括：在不断搅拌的条件下将室温下的聚合大豆油粗料缓慢升温至40～80℃后，加入促进剂，并开始滴加过氧化氢溶液，控制滴加时间为0.5～1.5h，然后保温反应4～8h，再冷却至室温，并静置20～24h，然后在1000～3000r/min的转速下离心15～30min，再收集上层液体并过滤，滤液即为环氧基聚合大豆油。 

大豆油的主要成分是不饱和脂肪酸的甘油三酸酯，高温下不饱和脂肪酸基之间发生复杂的聚合反应，生成不同聚合度的产物，即为聚合大豆油。本发明中，在加热加压条件下，大豆油分子间的C=C异构 化为共轭双键，相互联结形成二聚体、三聚体或多聚体，随着加热和保温时间的延长，聚合度增大，粘度也逐渐加大，可制造出不同规格的聚合大豆油。为了获得更好的印刷适性，聚合大豆油的粘度和相对分子质量越大越好。 

本发明中，所述催化剂为蒽醌、氧化锌、氧化钙、五羟基铁、镍粉中的一种或任意组合。在大豆油热聚合反应中，大豆油脂肪酸甘油酯至少需有一个分子中含有共轭C=C结构，才能发生D-A双烯反应。本发明中的催化剂主要作用是促进非共轭C=C异构为共轭结构并同时反化。 

本发明中，所述催化剂与大豆油的质量比为0.01～0.05。 

大豆油是半干性植物油，热聚合时不是所有不饱和C=C参与D-A反应，导致聚合大豆油粘度和相对分子质量较低。同时，聚合大豆油对各类承印材料的附着力有所欠缺，墨层比较容易被擦掉。因此，本发明利用H2O2在一定条件下对聚合大豆油进行环氧成环反应，使之接枝上环氧基团（如下所示），所制得的环氧基聚合大豆油不仅粘度较高，而且因为接枝上环氧基团，所以在许多承印材料表面附着力优良。 

本发明中，所述促进剂为三氧化二钨、三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铝、氧化锂、氧化钠、氧化钾中的一种或任意组合。大豆油脂肪酸甘油酯链中C=C数目较少，而且受到脂肪链的干扰，因此环氧 成环反应程度较小。本发明中的促进剂主要作用是催化促进C=C与H2O2反应成环从而生成环氧基团。