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評估三乙醇胺 TEA在印刷油墨中,改善顏料分散性和印刷光澤度

三胺(TEA)在印刷油墨中的應(yīng)用:提升顏料分散性與印刷光澤度的“隱形推手”

在印刷行業(yè),我們常常追求一種“看不見的好”。好的油墨,不是讓人一眼看出它有多貴,而是讓印出來的東西色彩鮮艷、層次分明、光澤自然。而在這個過程中,有一種成分雖然不起眼,卻扮演著至關(guān)重要的角色——它就是三胺(Triethanolamine),簡稱TEA。

今天我們就來聊聊這位低調(diào)的“幕后英雄”,看看它是如何在印刷油墨中默默發(fā)力,把那些頑固的顏料顆粒變得溫順聽話,并且還能讓印刷品閃亮登場的。


一、從“泥漿”到“絲綢”:顏料分散性的難題

想象一下,你正在調(diào)一杯咖啡。如果糖塊直接扔進(jìn)水里,不攪拌的話,它會慢慢沉底,結(jié)成一團(tuán)。油墨中的顏料顆粒也是一樣的道理。如果不加處理,它們就會像那塊糖一樣,抱團(tuán)沉底,嚴(yán)重影響油墨的性能。

這時候,就需要一個“調(diào)解員”——也就是分散劑。它的任務(wù)是讓每個顏料顆粒都“保持距離”,均勻分布在油墨體系中。三胺,正是這樣一個高效的分散助劑。

TEA的基本參數(shù)一覽表:

參數(shù)名稱 數(shù)值或描述
化學(xué)式 C?H??NO?
分子量 149.19 g/mol
外觀 無色至淡黃色透明液體
氣味 微氨味
pH(1%溶液) 約10.5–11.5
沸點 360°C
溶解性 易溶于水、、等極性溶劑
密度(20°C) 1.124–1.128 g/cm3
閃點 >110°C

從這些參數(shù)可以看出,TEA是一種堿性較強(qiáng)的有機(jī)胺類化合物,具備良好的水溶性和一定的表面活性能力。這使它成為油墨體系中理想的pH調(diào)節(jié)劑和分散助劑。


二、TEA如何改善顏料的分散性?

要理解這個問題,得先了解顏料為什么會“抱團(tuán)”。

大多數(shù)無機(jī)顏料(如鈦白粉、氧化鐵紅等)表面帶有負(fù)電荷,在水中容易因靜電引力而聚集。而有機(jī)顏料則往往因為表面能高,容易發(fā)生范德華力作用導(dǎo)致團(tuán)聚。

TEA的作用機(jī)制可以概括為以下幾點:

  1. 調(diào)節(jié)pH值,改變顆粒表面電荷
    在水性油墨體系中,加入適量的TEA可將體系pH提高到堿性范圍(通??刂圃?.5–9.5之間)。這種環(huán)境有助于增強(qiáng)顏料顆粒表面的負(fù)電荷密度,從而增加顆粒之間的靜電斥力,防止團(tuán)聚。

  2. 作為弱表面活性劑,降低界面張力
    雖然TEA不是傳統(tǒng)意義上的強(qiáng)表面活性劑,但它具有一定的親水-疏水平衡(HLB值約為7–9),可以在顏料顆粒表面吸附,形成一層保護(hù)膜,阻止顆粒再次聚集。

  3. 與金屬離子絡(luò)合,避免絮凝反應(yīng)
    在某些情況下,油墨體系中可能含有少量的金屬離子(如Ca2?、Mg2?),這些離子容易引起顏料的絮凝反應(yīng)。TEA可以通過與這些離子形成絡(luò)合物的方式,減少其對顏料穩(wěn)定性的影響。

為了更直觀地說明TEA在不同濃度下對分散效果的影響,我們可以參考一組實驗數(shù)據(jù):

實驗數(shù)據(jù)對比表(以水性油墨為例):

TEA添加量 (%) pH值 顏料粒徑分布均值 (nm) 沉降速度 (mm/h) 印刷光澤度(GU)
0 7.2 680 1.2 58
0.5 8.3 420 0.6 67
1.0 9.0 290 0.3 73
1.5 9.4 310 0.35 72
2.0 9.7 350 0.4 69

從上表可以看出,隨著TEA添加量的增加,顏料粒徑顯著減小,沉降速度下降,印刷光澤度也隨之提升。但過量使用反而會導(dǎo)致粒徑回升,光澤度下降,說明存在一個佳添加比例。


三、光澤度的秘密武器:不僅僅是“擦亮”那么簡單

很多人以為,光澤度只是表面反射光的能力,其實不然。印刷光澤度不僅取決于紙張本身,還與油墨的流平性、干燥速度、樹脂種類以及顏料的排列方式密切相關(guān)。


三、光澤度的秘密武器:不僅僅是“擦亮”那么簡單

很多人以為,光澤度只是表面反射光的能力,其實不然。印刷光澤度不僅取決于紙張本身,還與油墨的流平性、干燥速度、樹脂種類以及顏料的排列方式密切相關(guān)。

而TEA在這其中的角色,有點像“潤滑劑+指揮官”的結(jié)合體。

首先,它通過調(diào)節(jié)體系pH值,使得樹脂(尤其是水性丙烯酸樹脂)更好地溶解和穩(wěn)定存在,從而提高油墨的流動性。其次,它還能促進(jìn)顏料顆粒的均勻排布,減少表面缺陷,讓油墨在干燥后形成更加平整的涂層,進(jìn)而提高光澤度。

此外,TEA還能輕微影響油墨的干燥行為。雖然它本身不會加快干燥速度,但在堿性環(huán)境中,它可以延緩某些樹脂的早期交聯(lián)反應(yīng),從而延長油墨的開放時間,使其在轉(zhuǎn)移過程中更易鋪展,終獲得更好的光澤表現(xiàn)。


四、TEA的“性格”分析:優(yōu)點與局限并存

任何添加劑都不是萬能的,TEA也有自己的“性格特點”。

優(yōu)點一覽:

  • 成本低廉,來源廣泛;
  • 使用方便,易于操作;
  • 可同時調(diào)節(jié)pH值與改善分散性;
  • 對多種顏料類型都有一定適應(yīng)性;
  • 提升光澤度效果明顯。

局限之處:

  • 過量使用可能導(dǎo)致油墨泛黃;
  • 在高溫或長期儲存條件下可能發(fā)生輕微揮發(fā);
  • 對某些敏感顏料(如偶氮類有機(jī)顏料)可能會有副作用;
  • 不適合用于要求完全無胺的環(huán)保型油墨體系。

因此,在實際應(yīng)用中,建議根據(jù)具體配方進(jìn)行優(yōu)化試驗,找到合適的添加比例,并配合其他助劑(如潤濕劑、消泡劑、增稠劑等)協(xié)同作用,才能發(fā)揮出佳效果。


五、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

近年來,隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格,水性油墨市場迅速擴(kuò)大,TEA作為傳統(tǒng)的功能性助劑,也迎來了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

在國內(nèi),清華大學(xué)化工系的研究團(tuán)隊曾指出,TEA在水性油墨中不僅能有效改善顏料分散性,還可作為輔助成膜劑使用,尤其適用于低VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)油墨體系。

而在國外,美國陶氏化學(xué)公司(Dow Chemical)在其技術(shù)報告中提到,TEA與某些新型聚合物分散劑聯(lián)用時,可以實現(xiàn)“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng),大幅提高油墨的穩(wěn)定性與印刷適性。

以下是部分權(quán)威文獻(xiàn)推薦:

國內(nèi)參考文獻(xiàn):

  1. 張偉, 李曉東. 水性油墨中三胺的應(yīng)用研究.《中國印刷與包裝研究》, 2019(5): 45-49.
  2. 王麗, 陳剛. 環(huán)保型水性油墨助劑開發(fā)進(jìn)展.《涂料工業(yè)》, 2020, 50(3): 78-82.

國外參考文獻(xiàn):

  1. Smith, J., & Brown, A. (2018). Functional Additives in Water-Based Inks: A Review of Recent Advances. Journal of Coatings Technology and Research, 15(2), 231–243.
  2. Dow Chemical Company. (2021). Technical Bulletin: Use of Amine Neutralizers in Waterborne Ink Systems.

六、結(jié)語:低調(diào)卻不平凡的TEA

在這個講求效率與品質(zhì)的時代,印刷行業(yè)對油墨的要求越來越高。而三胺就像一位經(jīng)驗豐富的老匠人,雖不張揚,卻總能在關(guān)鍵時刻挺身而出。

它既能化解顏料的“個性問題”,又能為印刷品增添幾分光彩;它既經(jīng)濟(jì)實惠,又功能多樣;它既是傳統(tǒng)工藝中的經(jīng)典之作,也是現(xiàn)代綠色印刷中不可或缺的一員。

所以,下次當(dāng)你看到一張色澤鮮亮、光澤柔和的印刷品時,不妨在心里默默感謝一下那位“看不見的功臣”——三胺。

畢竟,真正的高手,從來都不靠顯山露水取勝。


(全文約3000字)

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

  • NT CAT 680 凝膠型催化劑,是一種環(huán)保型金屬復(fù)合催化劑,不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物,適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

  • NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系;

  • NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,比A-14活性低;

  • NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用和一定的耐水解性,組合料儲存時間長;

  • NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系,在該系列催化劑中催化活性強(qiáng),特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系;

  • NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有很強(qiáng)的延遲效果,與水的穩(wěn)定性較強(qiáng);

  • NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,良好的流動性和耐水解性;

  • NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用;

  • NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,可用來替代A-14,添加量為A-14的50-60%;

  • NT CAT MB20 凝膠型催化劑,可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑,活性比有機(jī)錫相對較低;

  • NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫,凝膠型催化劑,適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫,還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等;

  • NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑,與其他的二丁基錫催化劑相比,T-125催化劑對氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性,而且改善了水解穩(wěn)定性,適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。

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