本發(fā)明屬于油墨制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌水性油墨及其制備方法。

背景技術(shù)：

水松紙，又名“接裝紙”，是生產(chǎn)生產(chǎn)卷煙的重要材料之一。其是以水松原紙為基材，通過印前設(shè)計、印刷加工及印后處理等工序，將濾嘴與卷煙煙支卷接起來的一種專用工業(yè)紙。由于水松紙在使用時是與嘴唇直接接觸的，因此，水松紙的紙以及印刷在水松紙上的油墨必須是對人體無毒無害的。由于溶劑型油墨含有大量的有機揮發(fā)溶劑，不僅對人體有害，也不利于環(huán)保，因為水性油墨越來越受到重視。但是對于水性油墨的發(fā)展，特別是用于水松紙的水性油墨，不能僅僅停留在自身無毒無害的研究上，因煙嘴頻繁地與嘴接觸，煙嘴的衛(wèi)生要求非常高，不能有細菌的存在，如果水松紙用水性油墨具有抗菌功能，將能有效解決這一問題。王燦才等在《包裝工程》發(fā)表的“水松紙抗菌水性油墨研究”中公開了一種抗菌水性油墨，其配方為：聯(lián)苯胺黃5%，二氧化鈦25%，水性丙烯酸樹脂液45%，乙醇15%以及去離子水10%。該水性油墨在水松紙上具有良好的印刷適性，并且具有良好的抗菌效果。但不足之處是二氧化鈦與其他成分僅僅是物理混合，雖然起到了抗菌作用，但是分散性一般，容易析出遷移，會對人體有害，造成副作用。

專利申請?zhí)朿n201210469378.7公開了“一種煙用水松紙水性油墨及其制作方法”，包括水性乳化樹脂油50～60份+氧化鐵顏料10～20份+去離子水10～20份+消泡劑、防沉降劑、流平劑、潤濕劑、抗菌劑、潤濕分散劑、表面張力劑助劑中的一種或一種以上0.5～1.0份。該發(fā)明的煙用水松紙水性油墨具有細度小，干燥速度快，稠度高，粘度低，分散穩(wěn)定性好，無硬結(jié)性沉淀，無凝聚，無殘留異味等優(yōu)點，但是該發(fā)明將殺菌劑直接配入水性油墨中，該殺菌劑雖然能夠起到殺菌作用，但是單一殺菌劑的殺菌廣譜性小，殺菌效果有限，且該殺菌劑為小分子有機物，分散性較差，容易析出遷移，會對人體有害，造成副作用。

因此，目前亟需研制一種具有高效、廣譜抗菌性能，同時分散性好，不易析出遷移，對人體無毒副作用的抗菌水性油墨，可以使印刷品具有高效的抗菌性能，有效切斷病菌的傳播途徑，從而保障產(chǎn)品的安全和人類的健康。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有抗菌水性油墨是通過將殺菌劑直接配入油墨制得的，其殺菌廣譜性小，殺菌效果有限，且分散性較差，容易析出遷移，對人體有毒副作用的缺陷，提供了一種抗菌水性油墨及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種抗菌水性油墨，包括以下重量份數(shù)的原料：

35～45份水性樹脂乳液、1～3份催化劑、10～15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10～15份炭化產(chǎn)物、0.3～0.5份增稠劑、0.1～0.3份消泡劑和10～15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液；

所述的水性樹脂乳液是由以下步驟得到的：將20～30g丙烯酸、8～12g苯乙烯、15～20gn-叔丁基丁烯酰胺和150～200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液混合并用ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)溶液ph為8.3～8.5后，加入0.3～0.5g引發(fā)劑和1～3g乳化劑，保溫反應(yīng)60～90min，再加入5～8g鏈終止劑，繼續(xù)反應(yīng)30～40min，得到水性樹脂乳液；

所述的炭化產(chǎn)物是由以下步驟得到的：

（1）將80～100g纖維素纖維粉碎，并與300～400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液混合浸泡1～2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、300～400ml水、30～40g硝酸鋅和25～35g氫氧化鉀在60～70℃反應(yīng)40～50min后過濾，得到濾餅；

（2）將濾餅移入炭化爐中，于氮氣保護狀態(tài)下，在450～550℃炭化50～60min后，升溫至1100～1200℃，繼續(xù)炭化2～3h，再隨爐冷卻至室溫，得到炭化產(chǎn)物。

所述的催化劑為三乙胺、乙二胺、異丁胺中的一種或幾種。

所述的ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。

所述的乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、乳化劑op-10中的一種或幾種。

所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。

所述的纖維素纖維為竹纖維素纖維。

所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、卡拉膠中的一種或兩種。

所述的消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或兩種。

一種抗菌水性油墨的制備方法，具體制備步驟為：

（1）按重量份數(shù)配比，進行取原料；

（2）將水性樹脂乳液、催化劑和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中，在70～80℃反應(yīng)1～2h，得到改性水性樹脂乳液，將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、增稠劑、消泡劑和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中，高速攪拌混合后，得到漿料，將漿料移入砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm，得到抗菌水性油墨。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明以丙烯酸、苯乙烯和n-叔丁基丁烯酰胺為單體乳液聚合得到水性樹脂乳液，再利用水性樹脂乳液中的胺鍵與環(huán)氧基反應(yīng)，引入具有殺菌作用的季銨鹽化合物，提高了水性油墨及其印品的抗菌性，避免了使用小分子抗菌劑易出現(xiàn)的析出遷移問題和分散性差的問題，并且不會對人體造成毒副作用；

（2）本發(fā)明以竹纖維素纖維為原料，將纖維素鏈單元中的仲羥基氧化成羧基，再將硝酸鋅和氫氧化鋰反應(yīng)得到的氫氧化鋅通過化學吸附負載于纖維素表面，然后進行炭化，在炭化過程中，氫氧化鋅逐步反應(yīng)，首先氫氧化鋅失水得到氧化鋅，然后氧化鋅生成晶須結(jié)構(gòu)填充于竹炭纖維微孔中，氧化鋅在自然光下可激活空氣中的氧產(chǎn)生活性氧，從而與微生物細胞中的有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，破壞細胞結(jié)構(gòu)，使微生物死亡，并且炭化得到的竹炭纖維具有良好的抑菌性，與季銨鹽化合物配合使用殺菌效果好，同時殺菌廣譜性大。

具體實施方式

取20～30g丙烯酸、8～12g苯乙烯、15～20gn-叔丁基丁烯酰胺和150～200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為75～85℃，再向三口燒瓶中加入ph調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)溶液ph為8.3～8.5后，向三口燒瓶中加入0.3～0.5g引發(fā)劑和1～3g乳化劑，保溫反應(yīng)60～90min，再向三口燒瓶中加入5～8g鏈終止劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30～40min，反應(yīng)結(jié)束后，得到水性樹脂乳液，取80～100g纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎30～40min，得到纖維素纖維粉末，將纖維素纖維粉末和300～400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中，浸泡處理1～2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、300～400ml水、30～40g硝酸鋅和25～35g氫氧化鉀加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60～70℃，攪拌反應(yīng)40～50min后過濾，得到濾餅，將濾餅移入炭化爐中，在氮氣保護狀態(tài)下，程序升溫至450～550℃，控制升溫速率為10～15℃/min，保溫炭化50～60min后，再以相同的升溫速率程序升溫至1100～1200℃，繼續(xù)炭化2～3h，待炭化結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫，得到炭化產(chǎn)物，最后，按重量份數(shù)計，取35～45份水性樹脂乳液、1～3份催化劑、10～15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10～15份炭化產(chǎn)物、0.3～0.5份增稠劑、0.1～0.3份消泡劑和10～15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液，將水性樹脂乳液、催化劑和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中，在70～80℃下攪拌反應(yīng)1～2h，得到改性水性樹脂乳液，再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、增稠劑、消泡劑和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中，以600～700r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合15～20min，得到漿料，將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm，得到抗菌水性油墨。所述的ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液。所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過氧化月桂酰、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。所述的乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、乳化劑op-10中的一種或幾種。所述的鏈終止劑為對叔丁基鄰苯二酚、二甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或兩種。所述的纖維素纖維為竹纖維素纖維。所述的催化劑為三乙胺、乙二胺、異丁胺中的一種或幾種。所述的增稠劑為羧甲基纖維素鈉、卡拉膠中的一種或兩種。所述的消泡劑為聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或兩種。

實例1

取20g丙烯酸、8g苯乙烯、15gn-叔丁基丁烯酰胺和150ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為75℃，再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液ph為8.3后，向三口燒瓶中加入0.3g過硫酸鉀和1g烷基酚聚氧乙烯醚，保溫反應(yīng)60min，再向三口燒瓶中加入5g對叔丁基鄰苯二酚，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min，反應(yīng)結(jié)束后，得到水性樹脂乳液，取80g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎30min，得到竹纖維素纖維粉末，將竹纖維素纖維粉末和300ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中，浸泡處理1h后過濾，得到濾渣，將濾渣、300ml水、30g硝酸鋅和25g氫氧化鉀加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60℃，攪拌反應(yīng)40min后過濾，得到濾餅，將濾餅移入炭化爐中，在氮氣保護狀態(tài)下，程序升溫至450℃，控制升溫速率為10℃/min，保溫炭化50min后，再以相同的升溫速率程序升溫至1100℃，繼續(xù)炭化2h，待炭化結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫，得到炭化產(chǎn)物，最后，按重量份數(shù)計，取35份水性樹脂乳液、1份三乙胺、10份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、10份炭化產(chǎn)物、0.3份羧甲基纖維素鈉、0.1份聚二甲基硅氧烷和10份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液，將水性樹脂乳液、三乙胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中，在70℃下攪拌反應(yīng)1h，得到改性水性樹脂乳液，再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、羧甲基纖維素鈉、聚二甲基硅氧烷和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中，以600r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合15min，得到漿料，將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm，得到抗菌水性油墨。

實例2

取25g丙烯酸、10g苯乙烯、18gn-叔丁基丁烯酰胺和175ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為80℃，再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液ph為8.4后，向三口燒瓶中加入0.4g過氧化月桂酰和2g十二烷基苯磺酸鈉，保溫反應(yīng)75min，再向三口燒瓶中加入7g對叔丁基鄰苯二酚，繼續(xù)攪拌反應(yīng)35min，反應(yīng)結(jié)束后，得到水性樹脂乳液，取90g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎35min，得到竹纖維素纖維粉末，將竹纖維素纖維粉末和350ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中，浸泡處理1h后過濾，得到濾渣，將濾渣、350ml水、35g硝酸鋅和30g氫氧化鉀加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為65℃，攪拌反應(yīng)45min后過濾，得到濾餅，將濾餅移入炭化爐中，在氮氣保護狀態(tài)下，程序升溫至500℃，控制升溫速率為13℃/min，保溫炭化55min后，再以相同的升溫速率程序升溫至1150℃，繼續(xù)炭化2h，待炭化結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫，得到炭化產(chǎn)物，最后，按重量份數(shù)計，取40份水性樹脂乳液、2份乙二胺、13份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、13份炭化產(chǎn)物、0.4份羧甲基纖維素鈉、0.2份聚二甲基硅氧烷和13份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液，將水性樹脂乳液、乙二胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中，在75℃下攪拌反應(yīng)1h，得到改性水性樹脂乳液，再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、羧甲基纖維素鈉、聚二甲基硅氧烷和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中，以650r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合18min，得到漿料，將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm，得到抗菌水性油墨。

實例3

取30g丙烯酸、12g苯乙烯、20gn-叔丁基丁烯酰胺和200ml質(zhì)量分數(shù)為75%乙醇溶液加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并將三口燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為85℃，再向三口燒瓶中加入質(zhì)量分數(shù)為15%氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液ph為8.5后，向三口燒瓶中加入0.5g偶氮二異丁腈和3g乳化劑op-10，保溫反應(yīng)90min，再向三口燒瓶中加入8g二甲基二硫代氨基甲酸鈉，繼續(xù)攪拌反應(yīng)40min，反應(yīng)結(jié)束后，得到水性樹脂乳液，取100g竹纖維素纖維加入到粉碎機中粉碎40min，得到竹纖維素纖維粉末，將竹纖維素纖維粉末和400ml質(zhì)量分數(shù)為25%過碘酸鈉溶液的燒杯中，浸泡處理2h后過濾，得到濾渣，將濾渣、400ml水、40g硝酸鋅和35g氫氧化鉀加入到燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，攪拌反應(yīng)50min后過濾，得到濾餅，將濾餅移入炭化爐中，在氮氣保護狀態(tài)下，程序升溫至550℃，控制升溫速率為15℃/min，保溫炭化60min后，再以相同的升溫速率程序升溫至1200℃，繼續(xù)炭化3h，待炭化結(jié)束后，隨爐冷卻至室溫，得到炭化產(chǎn)物，最后，按重量份數(shù)計，取45份水性樹脂乳液、3份異丁胺、15份2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、15份炭化產(chǎn)物、0.5份卡拉膠、0.3份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和15份質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液，將水性樹脂乳液、異丁胺和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨加入到反應(yīng)釜中，在80℃下攪拌反應(yīng)2h，得到改性水性樹脂乳液，再將改性水性樹脂乳液、炭化產(chǎn)物、卡拉膠、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和質(zhì)量分數(shù)為50%乙醇溶液加入到攪拌機中，以700r/min的轉(zhuǎn)速攪拌混合20min，得到漿料，將漿料轉(zhuǎn)移至砂磨機中研磨分散至漿料細度小于20μm，得到抗菌水性油墨。

對比例：義烏市某水性油墨有限公司生產(chǎn)的水松紙水性油墨。

對本發(fā)明實例1～3制得的抗菌水性油墨和對比例的水松紙水性油墨進行性能檢測，其檢測結(jié)果如表1所示：

表1

綜上所述，本發(fā)明制得的抗菌水性油墨具有較好的廣譜殺菌作用，同時避免了使用小分子有機殺菌劑造成的分散性差，易析出遷移和對人體造成毒副作用的問題，且本發(fā)明抗菌水性油墨抗菌持久性好，能起到長效、穩(wěn)定抗菌作用。