RU
EN
CN
Акриловые и полиуретановые чернила на водной основе
С бурным развитием технологий зеленой печати акриловые и полиуретановые водные чернила стали двумя основными системами, широко используемыми в упаковке, текстиле, электронике и других областях благодаря их низким выбросам ЛОС и безопасным, экологически чистым свойствам. Хотя обе относятся к категории водных чернил, их фундаментальные различия в химической структуре и механизмах отверждения приводят к значительным различиям в физических свойствах, экологических характеристиках и сценариях применения. Опираясь на более чем десятилетний опыт работы в полиграфической промышленности, в этой статье анализируются различия между этими двумя системами чернил от молекулярного уровня до практических приложений, включая авторитетные данные испытаний для предоставления научной справки для выбора отрасли.
I. Различия в химической структуре и механизмах реакций
| Свойство | Акриловые чернила на водной основе | Полиуретановые чернила на водной основе |
|---|---|---|
| Основная структура цепи | Линейный полимер с одинарными связями CC | Чередующийся сополимер с уретановыми связями |
| Механизм сшивания | Физическое пленкобразование (испарение воды) | Химическая сшивка (реакция изоцианата) |
| Функциональные группы | Карбоксильные группы (-COOH) | Изоцианатные группы (-NCO) |
| Температура отверждения | Окружающая среда - 80℃ | 80-140℃ (вызывает химическую сшивку) |
| Распределение молекулярной массы | Широкий (PDI=2,5-3,5) | Узкий (PDI=1,8-2,2) |
| Микроскопическая характеристика | Спектроскопия FTIR : сильный пик C=O при 1720 см⁻¹. Визуализация TEM : размер частиц эмульсии 100-200 нм. | Спектроскопия FTIR : характерный пик NCO при 2270 см⁻¹ Визуализация TEM : однородный размер частиц эмульсии 50-80 нм |
На молекулярном уровне акриловые чернила полагаются на физическое пленкообразное образование карбоксильных групп, высыхающих при комнатной температуре; полиуретановые чернила образуют сшитую сеть через изоцианатные группы, требуя высоких температур для запуска реакции. Эти фундаментальные различия напрямую влияют на свойства пленкообразования, устойчивость к атмосферным воздействиям и методы обработки.
II. Сравнение испытаний физических свойств
| Тестовый элемент | Акриловые чернила на водной основе | Полиуретановые чернила на водной основе | Стандарт теста |
|---|---|---|---|
| Адгезия (ПЭТ) | 2B (испытание поперечным надрезом) | 4Б | ASTM D3359 |
| Устойчивость к этанолу (потертости) | 50 руб (неудача) | 200 руб. (без сдачи) | ГБ/Т 23989-2009 |
| Устойчивость к атмосферным воздействиям (ΔE@500ч) | 5.2 | 1.8 | ИСО 11341 |
| Твёрдость поверхности | HB (твердость карандаша) | 2H | ИСО 15184 |
| Скорость высыхания (25℃) | 18 секунд (высыхание на ощупь) | 45 секунд (полное отверждение) | ASTM D1640 |
Данные испытаний показывают, что полиуретановые чернила превосходны по адгезии, химической стойкости, погодостойкости и твердости благодаря своей плотной сшитой пленочной структуре. Акриловые чернила, однако, доминируют по эффективности высыхания с 18-секундным временем высыхания на ощупь, что идеально подходит для сценариев, чувствительных к скорости высыхания.
III. Экологические показатели и стандарты соответствия
1. Сравнение опасных веществ (ppm)
| Вещество | Акриловая система | Полиуретановая система | Нормативный предел |
|---|---|---|---|
| Эфиры гликоля | 1200 | Не обнаружено | EPA ≤500 (TSCA) |
| АПЭО | Положительный | Отрицательно | Приложение XVII к REACH |
| Свободный формальдегид | 8 | <0,5 | ГБ 38507-2020 |
2. Оценка жизненного цикла (ОЖЦ)
| Индикатор | Акрил (/кг чернил) | Полиуретан (/кг чернил) |
|---|---|---|
| Углеродный след | 2,8 кг CO₂экв. | 3,5 кг CO₂экв. |
| Потребление невозобновляемых ресурсов | 4.3МДж | 5.7МДж |
| Экотоксичность пресной воды | 0,45 КТЕ | 0,62CTUe |
По экологическим показателям полиуретановые системы соответствуют строгим международным нормам (например, REACH, TSCA) из-за отсутствия в них гликолевых эфиров и APEO. Акриловые системы имеют немного лучший углеродный след и пресноводную экотоксичность, но требуют внимания к избыточным опасным веществам.
IV.Различные сценарии применения
| Область применения | Сценарии преимуществ акрила | Сценарии преимуществ полиуретана |
|---|---|---|
| Упаковка для пищевых продуктов | Обычная картонная печать | Реторт-пакеты/упаковка для замороженных продуктов |
| Электроника | Маркировка внешней коробки | Маскирующие краски для печатных плат |
| Текстиль | Недорогая текстильная печать | Высокоэластичные спортивные ткани |
| Строительство и отделка | Печать постеров в помещении | Наружные рекламные пленки, устойчивые к атмосферным воздействиям |
Эти две системы дополняют друг друга: акриловые чернила подходят для недорогих приложений, требующих сушки при комнатной температуре, в то время как полиуретановые чернила незаменимы для высокотемпературных, износостойких и атмосферостойких сред. Например, полиуретановые чернила выдерживают стерилизацию в автоклаве при температуре 121℃ для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, тогда как акриловые чернила отвечают только базовым требованиям печати на картоне.
V. Последние технологические достижения
1. Модернизация акриловой системы
- Наномодификация : добавление аэрогеля SiO₂ (размер частиц <50 нм) увеличивает термостойкость с 80℃ до 120℃, преодолевая традиционные ограничения термостойкости.
- Биооснованное сырье : замена 30% акриловых мономеров производными итаконовой кислоты (полученными в результате ферментации кукурузы) увеличивает содержание биоосновы до 45%, снижая зависимость от материалов на основе нефти.
2. Инновации в области полиуретановых систем
- Светоактивируемое отверждение : внедрение УФ-чувствительных изоцианатов сокращает время высыхания с 45 до 8 секунд, что совместимо с высокоскоростной флексографической печатью (скорость >300 м/мин).
- Самовосстанавливающиеся покрытия : включение динамических дисульфидных связей позволяет устранить более 80% царапин при температуре 50 ℃ в течение 2 часов, продлевая срок службы пленок для наружной рекламы на 30%.
Рекомендация: Чернила на водной основе Zhongzhixing
Компания Huizhou Zhongzhixing Color Technology Co., Ltd., ведущий игрок в отрасли чернил на водной основе, предлагает дифференцированные решения для обеих систем, сочетающие защиту окружающей среды и производительность для адаптации к различным печатным материалам и средам:
- Сертификация безопасности пищевых продуктов : сертифицировано ROHS, FDA и SGS, содержание свободного формальдегида <0,5 ppm, соответствует стандартам безопасности пищевых продуктов GB 4806.14-2023, подходит для прямого контакта с пищевыми продуктами, например, для упаковки бумаги для тортов и алюминиевой фольги.
- Высокая термостойкость и адгезия : серия SC9000 выдерживает температуру до 220 ℃ и обеспечивает адгезию 4B к ПЭТ, БОПП и другим подложкам, отвечая требованиям реторт-пакетов и медицинской упаковки.
- Совместимость с высокоскоростной печатью : флексографские чернила на водной основе поддерживают скорость до 450 м/мин при содержании летучих органических соединений <1%, что значительно превышает отраслевые стандарты.
Продукция Zhongzhixing, приверженная основным ценностям «защиты окружающей среды, эффективности и безопасности», широко используется в упаковке пищевых продуктов, гигиенических материалах (например, подгузниках, картонных упаковках для молока/пива) и служит идеальной альтернативой традиционным чернилам на основе растворителя. Выбирайте Zhongzhixing для передовых технологий и устойчивого развития.
