环保水性油墨及其废水处理

第31卷第5期206年5月上海化工ShanghalChemicallndustry。23·环保水性油墨及其废水处理蔡炎兴张振家上海交通大学环境科学与工程学院(上海200240)摘要回顾了水性油墨开发应用的发展历史，撕了当娜性油墨的环保安全锹‘艺的研究和应用情况进行了阐述，并分析了各种处理工艺的优缺点和适应性。对目前水性油墨废水处理工关健词水性油墨环保安全废水中图分类号X7%0前言1，]在20世纪60年代中期，由于环境保护的要求和石油原材料的紧张，一些发达国家逐步限制使用石油产品用于制造印刷油墨。人们开始水性油墨的研究和应用。最初，水性油墨主要使用糊精、虫胶、酪素、木质酸钠等物质作为连接料，用于一些低档的印刷品，如一般书籍、杂志等，在一些瓦楞纸等印刷性能要求低的行业也开始使用。到了60年代末期，随着材料科学的发展，松香改性马来酸树脂的合成技术取得成功，取代了虫胶、酪素等材料，成为水性油墨的主要连接料，基本能满足当时印刷的需要。到了20世纪70年代，由于大气污染成为世界性的问题。各国油墨研发人员又研制出以苯乙烯一丙烯酸共聚树脂为连接料的新一代水性油墨。日本和西欧的纸箱包装行业，水性油墨的使用比率都高于90%[2]。目前，水性油墨的应用领域被不断拓宽，逐步在柔性版印刷领域使用。最具竞争力的应用领域是在牛奶和饮料复合纸包装上，并获得了巨大成功。虽然水性油墨经历了多次的技术更新，并在一些发达国家有较广泛的应用和快速的发展。但是，我国水性油墨的应用并不十分普及，与发达国家相比仍有相当差距。在我国，目前水性油墨应用于包装行业仅占整个油墨使用量的7%左右13]。随着国内包装行业的不断发展和社会进步。据预测，到2010年，我国的水性油墨将占油墨总消耗量的25%一30%[slo1主要成分如同其他液体油墨(如溶剂型油墨)一样，水性油墨主要由色料、连接料、溶解载体、助剂等组成，其主要成分和含量如下[4]:色料(颜料或染料):12%一40%;连接料(树脂):20%一28%;溶解载体(水和少量醇):3%一50%;助剂(消泡剂等):3%一4%;碱(胺或氨):4%一6%。1.，色料色料能够赋予油墨一定的颜色，它选择性地吸收进而散射出一定波长的光波，从而呈现特定的颜色。同时又具有耐抗性，如耐光性、耐高温性和耐气候性等。通常水性油墨中使用的色料是耐碱性强的颜料或染料，在水中有较好的分散性。与溶剂型油墨相比，水性油墨的色料要求更高，要求体轻、柔软、不腐蚀、色彩饱和度高、色泽艳丽纯正，并与连接料有良好的亲和性、润湿性和分散性，在成品中不会发生凝聚、沉淀并有良好的流动性，不会发生变色和褪色现象。通常使用的有:耐晒大红、永固红(红色)，联苯胺黄、耐晒黄、永固橘黄(黄色)，酞青兰(兰色)，涂料用钦白粉(白色)、炭黑(黑色)等。1.2连接料作用是分散色料，与承印物产生粘附作用形成牢固的印迹，在油墨干燥成膜后形成一定的光泽度。通常要求连接料在油墨成品时可以被水溶解，而在印刷干燥后变成不溶于水的物质。通常是一种酸性树脂的碱溶液，在溶液中加入适量的碱(氢氧化胺或氨水)，两者经过化学作用后形成可溶性树脂盐，在油墨印刷干燥过程中，氨挥发后连接料又变为不溶于水。目前普遍采用丙烯酸树脂或醇酸树脂等。，.3溶解载体水性油墨以水和少量醇(<5%)作为溶解载体，作者简介:蔡炎兴男1970年生工程师2001年华东理工大学毕业现上海交通大学在读硕士生从事废水处理研究·24·上海化工第31卷主要作用是溶解连接料、色料，调节粘度，调节干燥速度和促进承印物表面的润湿性等。少量醇的作用是加快油墨的干燥速度，降低油墨表面张力，防止起泡等。通常使用乙醇或异丙醇。，.4助剂主要包括:消泡剂、润湿剂、表面活性剂、粘附促进剂、杀菌剂等。消泡剂在水性油墨中是不可或缺的成分，否则油墨在承印物表面会产生微小的气泡。润湿剂的作用是为印刷品提供耐磨性，减少油墨膜层的玻璃化现象，较多使用的是聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。表面活性剂可以降低油墨的表面张力，提高油墨润滑能力，改善印刷适应性，以适应不同承印物和印刷机的性能。粘附促进剂用来提高油墨的粘附能力，在一些较特殊的承印物上被使用。因为水性油墨中水的存在，很容易产生细菌的滋生，为增加保质期，添加杀菌剂是必须的。，.5碱碱性物质是为了促进树脂连接料溶解于水，调节水性油墨pH值。都采用有机胺或氨水。2环保安全特性水性油墨区别于溶剂型油墨最大的特点在于所用的溶解载体。溶剂型油墨的溶解载体是有机溶剂，如甲苯、乙酸乙醋、乙醇等，而水性油墨的溶解载体是水和少量的醇(约3%一5%)。由于用水作溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点:安全、无毒、无害、不燃不爆、几乎无挥发性有机气体产生。主要表现在以下四个方面:2.1对大气环境无污染由于水性油墨用水作溶解载体，所以无论是在其生产过程中，还是被用于印刷时