2 树脂改性的研究

    油墨的性能受树脂差异影响。一般而言，水性油墨树脂大多选择聚氨酯树脂、改性丙烯酸乳液或聚丙烯酸树脂三类[8]，在光泽度等测试中水性聚氨酯优势度更高，在包装印刷方面被广泛应用。因此，通过改变水性聚氨酯的性能以提高水性油墨环保性、光泽度等问题也成为了各国印刷行业的发展研究方向。

2.1 通过水性聚氨酯的选择改性

    水性聚氨酯是由低聚多元醇所组成，可分为聚酯型、聚醚型和混合型三类，根据聚酯型、聚醚型聚合物性质的不同，其在强度与稳定性等方面表现差异。通常聚醚型聚氨酯的强度与稳定性比聚酯型聚氨酯弱，但其在高温耐受方面更强，且不易水解，相对硬度更高。就是通过选用聚乙二醇单甲醚复合增加油墨“稠度”，提高了油墨的特性耐受性能。但这只是一个曲度的参考，各研究所一般都采用对聚氨酯进行改进达到改进某一方面目的。比如：Le 团队在2010 年应对油墨粘稠度与粘性强度问题处理时，通过筛选使用了环氧树脂这种韧性冲击强度较高树脂，从而达到提高油墨的强度的目的；与之不同的是，在2006 年在北京化工发表的《聚氨酯改性研究》则选用了乙二醇型端氨基聚氨酯进行聚合，形成一种拥有较长柔段的特殊树脂，改善油墨的柔性，从侧面对水性油墨进行增韧改性，同样达到提升油墨强度的目的。还有一些团队则是通过添加一些化学物质达到改性的结果：通过添加二氧化硅或有机硅改进聚氨酯，加入聚合后，从而使水性树脂提高油墨的拉伸强度；]则是选用端羧基丁腈类聚氨酯聚合成树脂，从而提高了油墨的弯曲性能与粘度，以适应更复杂环境运用。

    所以，通常人们根据研发的油墨的性状来针对性的选择特定的聚合酯，同时满足通过选择合适的多元酸和多元醇合成了耐温聚酯多元醇、引入对材质具有较强粘接力的极性基团、选择合适的原料，改善聚氨酯的结晶性、利用偶联剂等助剂提高水性聚氨酯油墨胶粘剂的耐湿热性能四个通类特点。

2.2 对水性聚氨酯的选择改性

    水性聚氨酯在油墨中主要体现其稳定性、高温耐受性、水解性、强度等方面。提高油墨性能主要即优化水性聚氨酯，通过特殊原料化合等方式可使之改性，从而提高水性聚氨酯稳定性等内在特性，达到优化水性油墨的目的。

2.2.1 耐水性改性

    油墨主要用于外包装印刷，与水接触时间较长，如果油墨的耐水性能较差，容易造成包装油墨硬度、光泽度降低，乃至出现脱落、损坏的情况，极大地影响了油墨的储存性能。这主要是依靠合成油墨材料中的树脂，即水性聚氨酯的耐水性能，提高水性聚氨酯材料在水中的承受能力即变相的优化了油墨的储存性能。由于水性聚氨酯由低聚多元醇所组，故可以使用相关耐水性能较好的多元醇作为材料从而提升水性聚氨酯的耐水性能，比如：利用丙烯酸类单体来改性WPU，提高了油墨的耐水性；通过调节添加环氧树脂含量提高WPU 乳液的吸水性，以满足特定水性油墨的高需求。一般而言，除了直接选用高抗水性能聚合物替换普通聚氨酯以达到提高油墨的耐水或吸水性能外，多数研究者采用添加某内有机或无机物达到调节的效果。如：通过在树脂中添加纳米级二氧化硅等提升树脂的抗水性能，这不仅提升了油墨抗水性能，同时也提高了油墨的强度，该应用较为广泛，多数油墨工业生产采用此法；通过“乳液共聚法”形成复合PUA，达到提高油墨抗水性能的目的；采用聚乙二醇单甲醚改性法；采用丙酮法合成了有机硅改性WPU 乳液；以硅烷作为改性剂，合成了有机硅改性磺酸型聚氨酯改进普通聚氨酯的耐水性能。

2.2.2 耐高温性改性

    一般而言水性聚氨酯耐高温性能都比较弱，这也导致水性油墨的耐热性差，由于双键数量关系，聚醚型聚氨酯的耐高温性一般比聚酯型聚氨酯更好，通过采用添加耐热性较强的长碳链高分子或苯环类酯类、醚类物质作为聚合单体，从而优化聚合物的耐高温性能，也能很好的提高水性油墨的耐热性。除了利用长碳链聚醚型聚氨酯提高油墨高温抗性外，一些实验团队也采用多材料复合以增加材料复杂度，曲度提升油墨的耐高温性，比如：采用丙酮法以DMPA、聚醚220、IPDI等为原料合成了WPU，同时添加一定量的纳米氧化锡锑，使得油墨的图层能够吸收一定热能，达到抗高温目的；通过添加二氧化硅气凝胶改进聚氨酯，降低导热率，提高油墨耐热性能。

2.2.3 稳定性改性

    水性聚氨酯的稳定性极大影响水性油墨储存性能优劣。除了耐水和耐高温外，更主要的是聚氨酯的分子质量与结构排布，聚酯型树脂因为分子结构中氢键更多比聚醚型更稳定。因此可以通过添加一定量酯类物质参与聚合，形成混合聚氨酯，稳定性更高，如：利用异氰酸酯和硅丙水分散体进行聚合形成一种双组分水性聚氨酯，在稳定性上得到较大提升，测试时证明该材料同时对油墨的耐磨度性能良好；同时也可以热处理冷却法形成更多氢键使得分子排列更紧密，以此来提高水性聚氨酯的稳定性，完善水性油墨的储存性能。

2.2.4 附着力改进

    水性油墨使用材料合成优化后的水性聚氨酯在耐水性、耐高温性、稳定性等方面可以有所提高，但由于水性聚氨酯分子量与极性缘故，聚氨酯类油墨对于聚乙烯(PE)类塑料产品的附着性能较差。通常，工业上常加入与材料极性和分子量相似的聚合物或单体从而提升水性聚氨酯的性能，以此变相提高水性油墨对于部分非极性材料的粘性。如：通过在两种聚氨酯中直接聚合引入一种分别含两个羟基的聚聚氯乙烯-羟基丙烯酸羟乙酯树脂共聚物即可来有效提高防水涂料与其他油墨之间的防水粘合稳定程度；通过添加一种丙烯酸聚酯树脂作为优化了防水性能的聚氨酯粘合树脂，形成特殊分子链接结构，大大提升了水性聚氨酯的粘结性能等。但这些方法通常会对水性油墨原来如光泽度等性能带来一定影响。因此，工业上也通过一些特殊的方法处理材料，在不改变材料和油墨特性的情况下，改善油墨的黏着度，如：利用电极使材料表面活性化，生成极性基团，从而增大对聚氨酯分子的吸附力；利用火焰燃烧高温特性，通过火焰极短时间处理材料，使之轰击出肉眼不可见的“肉刺”，达到提升吸附性能的效果。