水性油墨用纳米ZnO杂化丙烯酸树脂的研究进展.doc

水性油墨用纳米ZnO杂化丙烯酸树脂的研究进展 纳米ZnO/丙烯酸树脂复合材料将有机相与无机相的优点结合在一起，使复合材料具有更好的性能。纳米氧化锌[1]具有极小的粒径和极大的比表面积，显示出很多优异的宏观性能，使用纳米氧化锌为无机相来对有机聚合物进行杂化改性可以增加复合材料的强度、耐磨性、抗菌性、防老化及光学性能等。文章介绍了纳米ZnO杂化改性丙烯酸树脂的研究进展。 标签：纳米ZnO；丙烯酸树脂；杂化改性 1 概述 随着工业化的发展，人们在改善生产及生活条件的同时，也对赖以生存的环境造成了污染和破坏。无论是哪个国家，都不同程度的受到了环境问题的困扰和威胁。整个地球面临着全球变暖、水污染、大气污染和沙漠化等的各种问题。正是基于人们意识到了环保的重要性，环保的印刷材料才逐渐受到人们的关注并研发。水性油墨也叫水基油墨，其是环保印刷材料中既古老而又新兴的油墨，其是以水为溶剂制成的油墨。随着对环保要求的逐渐提高，水性油墨受到了越来越多的关注。水性油墨是由树脂连接料、颜料、助剂及水等物质组成的均匀浆状胶黏体[2]。树脂连接料是影响油墨印刷性能的关键因素，水性树脂连接料品质的好坏直接影响着水性油墨的性能。丙烯酸树脂是水性油墨中重要的连接料树脂之一，它具有干净、惰性、耐光、耐烘（不泛黄）、光泽好、稳定性高和流变性好等优点。但是传统的油墨用丙烯酸树脂存在耐水性不好、附着力不好等的缺点[3]，限制了它的进一步应用。近年来，随着科技的不断发展，人们对丙烯酸树脂的改性越来越关注。无机纳米材料与丙烯酸树脂复合化是对丙烯酸树脂进行改性的一个重要方法。通过将无机纳米材料与丙烯酸树脂的复合，实现性能的互补和优化，使改性后的丙烯酸树脂具有优异的力学性能、电学性能、光学性能和热学性能。在纳米材料改性丙烯酸树脂中常用纳米SiO2、纳米TiO2、纳米CaCO3、和纳米Fe2O3和纳米ZnO等材料，可提高丙烯酸树脂的附着力、涂膜硬度、光洁度和抗老化性能。针对目前开发的多种纳米改性丙烯酸树脂的研究情况，文章主要对纳米ZnO改性丙烯酸树脂的研究作介绍。 2 纳米ZnO改性丙烯酸树脂的制备方法 纳米ZnO改性丙烯酸树脂复合物可以通过物理共混法和原位聚合法制备。共混法易于控制改性复合粒子的形态和尺寸，但是存在纳米ZnO粒子容易团聚的缺陷，从而导致，难以均匀分散在聚合物分散相中；原位聚合的方法既克服了纳米ZnO颗粒在聚合物分散相中难以均匀分散的问题，又保持了纳米ZnO的纳米特性，使得复合物具有的优异的附着力、硬度、耐磨性及加工等性能。 2.1 物理共混法 物理共混法是将纳米ZnO粒子直接与丙烯酸树脂物理混合。共混前可以对纳米ZnO进行表面处理，使得纳米ZnO粒子的表面活性降低，从而减少纳米ZnO粒子间的团聚，控制纳米ZnO的尺寸，改善纳米ZnO在丙烯酸树脂中的分散性能。根据共混方式，物理共混法还可分为溶液共混法、乳液共混法、溶膠-树脂共混法、熔融共混法和机械共混法。 溶液共混法是将树脂溶于良溶剂中，再加入无机纳米粒子，充分搅拌分散，最后成膜，除去溶剂制得。 乳液共混法是先制备树脂乳液，再加入无机纳米粒子均匀分散混合，接着除去溶剂而成。 溶胶-树脂共混法是将无机物先形成溶胶再与有机树脂溶液或乳液共混，发生凝胶化而形成杂化材料。 熔融共混法是将树脂融体与无机纳米粒子共混而制备的杂化体系。 机械共混法是采用各种机械方法如研磨搅拌等来制备杂化复合材料。 陈鑫[4]采用物理共混法制备了纳米氧化锌改性水性丙烯酸树 脂。其采用了不同的改性剂如十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸偶联剂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷（MPTMS）、钛酸酯偶联剂等对纳米氧化锌进行了改性，之后将改性后的纳米ZnO加入到水性丙烯酸树脂乳液中，再加入其他助剂，用超声波分散仪进行分散，混合均匀。提高了树脂涂层的抗紫外能力、抗菌抑菌作用、耐候性、冻融稳定性和硬度。 2.2 原位聚合法 原位聚合法是将纳米粒子分散于聚合单体或低聚物容易中，原位引发聚合生成纳米/聚合物复合材料。根据聚合方式的不同，纳米ZnO/聚合物复合材料的原位聚合法包括无皂液聚合、细乳液聚合及超声乳液聚合等。 无皂乳液聚合是在聚合过程中完全不使用乳化剂或仅仅使用微量的乳化剂的乳液聚合。从而克服了反应结束后乳化剂吸附在乳胶粒表面，引发乳胶粒凝胶，使乳液稳定性变差；乳化剂在成膜过程中迁移到膜层表面，影响膜层附着力、耐水性等；及环境污染的诸多问题。 细乳液聚合的方法是使用了乳化剂，经过高压均质工艺或高剪切力得到亚微米级的单体液滴分散体系，在单体液滴中进行聚合。 杨俊波[5]等研究了用于水性油墨中的纳米氧化锌改性的水性丙烯酸树脂，并用该树脂与其他组分混合配制出水性油墨。其将使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷处理纳米氧化锌得到硅烷偶联剂改性的无机纳米粒子，接着将该硅烷偶