隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。自2015年下半年開(kāi)始，全國(guó)各省市陸續(xù)出臺(tái)文件，對(duì)工業(yè)企業(yè)開(kāi)征揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放費(fèi)，作為VOCs排放大戶的包裝印刷企業(yè)成為重點(diǎn)治理對(duì)象。因此，推進(jìn)環(huán)保無(wú)污染的水性油墨的商業(yè)化應(yīng)用也成為必然趨勢(shì)。

水性油墨的組成

水性油墨是以水為分散介質(zhì)的油墨，主要由顏料、水性樹(shù)脂、助劑、水等部分組成。水性油墨是當(dāng)前印刷行業(yè)最為環(huán)保的油墨之一，與溶劑型油墨相比，其優(yōu)勢(shì)主要為氣味小，VOCs排放低，溶劑殘留低，在食品包裝上應(yīng)用更安全等。

 圖1：水性油墨的組成及比例

1、水性樹(shù)脂連接料

樹(shù)脂連接料為油墨在印刷基材上提供牢度，同時(shí)也起著分散顏料的作用，對(duì)油墨性能起決定性作用。水性樹(shù)脂由于具有低毒、不易燃、不含VOCs等特點(diǎn)而受到越來(lái)越多的研究和關(guān)注。水性樹(shù)脂按其在水中的分散狀態(tài)可以分為水溶性樹(shù)脂、水溶膠樹(shù)脂（堿溶性樹(shù)脂）和水分散樹(shù)脂（乳液型樹(shù)脂）。

表一  水性樹(shù)脂分類

（1）水溶性樹(shù)脂

水溶性樹(shù)脂可分為天然樹(shù)脂、改性天然樹(shù)脂和合成樹(shù)脂。目前在油墨中應(yīng)用比較多的水溶性樹(shù)脂有改性松香、纖維素酯以及聚丙烯酸等。大多數(shù)水溶性樹(shù)脂具有價(jià)格便宜、制作工藝簡(jiǎn)單、體系穩(wěn)定、光澤度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于這些高分子樹(shù)脂在水中完全溶解，會(huì)使體系粘度過(guò)高，影響印刷質(zhì)量，同時(shí)水溶性樹(shù)脂成膜后仍具有吸水性，其抗水性也很差。

（2）水溶膠樹(shù)脂

水溶膠樹(shù)脂也叫作堿溶性樹(shù)脂，這類樹(shù)脂的高分子鏈上具有一定量酸性基團(tuán)，這些基團(tuán)在堿性條件下酸性基團(tuán)被中和生成具有水溶能力的高分子鹽，從而形成能在水中均勻分散的水溶膠。這種樹(shù)脂光澤度和透明性比水溶性樹(shù)脂稍差，但抗水性更好。且樹(shù)脂粘度和成膜性更適宜印刷。目前市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣泛的水性聚氨酯和水性丙烯酸樹(shù)脂都可作為凹版印刷油墨連接料使用。

（3）水分散樹(shù)脂

水分散樹(shù)脂是指通過(guò)乳液聚合形成能均勻分散于水中的樹(shù)脂，呈乳白色不透明狀，其顆粒大于水溶膠。由于乳液型樹(shù)脂的分子量較大，其具有較好的力學(xué)性能、干燥性、耐水性、耐腐蝕性。由于其親水性較差，需要加入大量乳化劑，由其作為連接料制作的油墨配方也較復(fù)雜。目前市場(chǎng)上水性丙烯酸乳液體系的油墨在紙質(zhì)基材上應(yīng)用廣泛。

耐水性差、在塑料基材上附著力不佳仍制約著水性油墨的廣泛應(yīng)用。針對(duì)這些問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)出水性復(fù)配乳液。復(fù)配乳液是以親水性高分子低聚物為表面活性劑，與憎水的高分子單體進(jìn)行乳液聚合而得。這種復(fù)合高分子樹(shù)脂既能均勻分散于水相中，又增強(qiáng)了抗水性能。例如，用丙烯酸改性水性聚氨酯制備的水性油墨，能大大改善油墨的干燥性、抗水性等。

2、顏料

顏料決定著水性油墨的色相和色濃度。一般除了黑色、白色、茶色及金屬顏料，大多數(shù)都為有機(jī)顏料。由于水性油墨的樹(shù)脂大多為堿溶性的，所以選用顏料時(shí)，須使用能耐堿性的顏料。但是，水墨中顏料的分布密度較溶劑型油墨要大，而水的表面張力及極性都與溶劑差別大，使得顏料分散較為困難，直接影響到油墨的穩(wěn)定性、粘度和pH值等。通過(guò)添加表面活性劑可增加樹(shù)脂和水對(duì)顏料的潤(rùn)濕性能，從而提高油墨的光澤度和分散穩(wěn)定性。隨著水性環(huán)保油墨的不斷發(fā)展，開(kāi)發(fā)色澤艷麗、穩(wěn)定性好、安全性高的顏料仍是今后的研究方向。

3、助劑

助劑對(duì)水性油墨起著改善性能的作用。目前常用的水性助劑有潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑、pH值穩(wěn)定劑、防腐劑等。

潤(rùn)濕分散劑：潤(rùn)濕分散劑能降低顏料與水性樹(shù)脂乳液的界面張力，提高顏料的分散均勻性和穩(wěn)定性，同時(shí)也能提高油墨的光澤度和遮蓋力。

消泡劑：與溶劑油墨相比，水性油墨在印刷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，影響印刷質(zhì)量。消泡劑能降低油墨的界面張力，抑制氣泡的產(chǎn)生。消泡劑可以在印刷過(guò)程中根據(jù)情況添加。目前常用的消泡劑有有機(jī)硅類和聚醚類。近來(lái)人們開(kāi)發(fā)出的有機(jī)硅-聚醚復(fù)配消泡劑，消泡效果更佳。

pH值穩(wěn)定劑：pH值穩(wěn)定劑起調(diào)節(jié)水墨pH值的作用。當(dāng)pH值過(guò)高時(shí)，堿性太強(qiáng)，油墨的粘度降低，耐水性能變差；當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，油墨的粘度升高，干燥速度加快，會(huì)造成臟版、起泡等缺陷。一般水墨的pH值在8~9.5為宜，常用氨水、乙醇胺來(lái)調(diào)節(jié)。

防腐劑：水性油墨在存儲(chǔ)時(shí)很容易引起細(xì)菌滋生，導(dǎo)致油墨發(fā)霉變質(zhì)。添加防腐劑能有效抑制油墨的變質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期。

隨著我國(guó)包裝印刷行業(yè)在安全、環(huán)保方面投入越來(lái)越多的精力。助劑作為水性油墨重要組成部分，也不斷朝著安全、無(wú)毒、低價(jià)方面不斷發(fā)展。