油墨油墨的心脏——树脂基本知识介绍

油墨的心脏——树脂基本知识介绍
树脂(Resin)自希腊拉丁文Resina而来,其原意即树上之脂(如松香即采自松树之汁)。但随着社会的发展,科学的进步,其概念已不是这么狭小了。今天之所谓树脂,其范围之广是惊人的,几乎举目都是树脂。
按现代的物理学定义,树脂是一种“固态液体”体系或“有机玻璃”状物质,所谓“固态液体”也就是指树脂的非结晶状态,不一定是混合物(尽管多种物质混合是不结晶的最重要条件)。
晶体有明显的熔点,而树脂只有软化区域。树脂产生脆性的温度为Tg,当其慢慢加热失去脆性时,还不是液态,继续加热才能达到液化的温度界线,这时才能从熔融物中抽出丝来,这个温度为Tr,在温度Tg和Tr之间就是软化区域。例如松香的Tg℃为29.5,Tr℃为52.5,Tg-Tr℃为23。树脂变脆的软化区域下限温度Tg也叫冻点。
从物理性能上看,它们的范围可从硬、脆的固体(如玷岜树脂)至不挥发的粘液体(如醇酸树脂)。颜色在黄、棕之间。从化学组成上看,是纯有机化合物,分子组成比较复杂,无明显的熔点,固态树脂大都是无定形的非晶体。
由于树脂具有的分子量,比起植物油等物质来要高得多,因而树脂是高分子材料。
以上这些特性赋于树脂以光泽大、干性好、抗水性强等特点。故现代的印刷油墨制造,已经达到“不可一日无此君”的地步。尤其是合成树脂,它已可以随心所欲地制成各种所需的特性,以满足特殊油墨的制造。印刷油墨的光泽,干性、抗水性、粘性、流变性、印刷性能等,在很大程度上皆取决于树脂的特性。
已经说过,连结料是油墨的心脏,那么,也可毫不夸张地说:树脂是连结料的关键。
树脂的分类,一般分天然树脂与合成树脂两大类。它们之间又可分为硬树脂,软树脂、醇溶性树脂,油溶牲树脂等等,以它们的外观,特性来区别的叫法。
一、天然树脂松香
松香(Rosin或Colophony)分三类,即脂(树胶)松香(Gum Rosin),木松香(Wood Rosin),及木浆浮油松香(Tall Oil Rosin)。过去,还有把生松香也分为一类的,看来殊无必要。把它们分为三类,主要还是指来源上的差别。如树胶松香,是将松树割开后收取的油树脂状的流体,其中含有大量挥发性的松节油类,松香是将松节油类蒸掉后的产品。木松香则是将松树根等松木料破碎后,以溶剂萃取而得的产品。木浆浮油松香则是从造纸的废液中提取出来的。
我国南部闽、粤各省皆盛产树胶松香。
这三类松香的组成基本相似,树胶松香呈暗棕色。因其熔点比较高,故不像后两种容易从醇溶液中晶析出来。木松香的颜色则红一些。通过活性漂土,溶剂,化学品处理后,不仅可改变它们的颜色,且亦使两种松香更为近似。
松香的组成主要是枞(松香)酸(Abietic Acid),约占90%,其它中性物质占10%,分子式:C19H29-COOH。分子量是302。
除了一些脂肪酸和不皂化物外,它还含有一些酐和酯等。
在木浆浮油松香中,枞(松香)酸和脱氢枞(松香)酸约占总数的60%左右,还有40%的其它酸类。一般不含左旋海松(香)酸。这些枞(松动酸类的酸加热时,它们的羧基即起酸催化而发生异构化,从而使其它各种酸类都转变成枞(松香)酸,总量可达95%左右。在这个过程中,会发生某种歧化作用而形成脱氢枞(松香)酸和少量的二氢酸和四氢酸,这些酸不能和海松(香)酸类互换,比起枞(松香)酸型的酸来,更不易氧化。
松香中酸的类型很多,主要是以松香烯为骨架的酸类和以海松香烯为骨架的酸类,以及以湿地松酸为代表的酸类,它们是:
(1)枞(松香)酸 Abietie Acid;(2)新枞(松香)酸 Neoabietic Acid;(3)长叶松酸(右旋松香酸)Plustric Acid;(4)二氢长叶松酸(二氢右旋松香酸)Dihydropaiustric Acid;(5)脱氢枞(松香)酸 Dehydroabietic Acid;(6)二氢枞(松香)酸 Dihydroabieti Acid;(7)四氢枞(松香)酸 Tetrahydroabietic Acid ;(8)左旋海松(香)酸 Laevopimaric Acid ;(9)海松(香)酸 Pimaric Acid;(10)异海松(香)酸 Isopimaric Acid ;(11)8(9)异海松(香)酸 8(9)Isopimaric Acid;(12)二氢海松(香)酸 Dihydropimaric Acid;(13)四氢海松(香)酸 Tetrahydropimaric Acid;(14)山达海松(香)酸 Sandaracopimaric Acid;(15)湿地海松(香)酸 Elliotinoic Acid。
其中(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)、(8)为枞酸型。
松香的化学反应,主要表现在:(1)它是一元酸(单官能酸),它的羧基团可与醇类酯化,而使松香的酸值更低,熔点更高,(2)羧基团还可与金属(如钙、锌等)反应而生成松脂酸盐,这些松脂酸盐的熔点,取决于反应程度,最高者可达160℃上下。铅,锰,钴等亦可与其反应而生成松脂酸盐燥油类,(3)松香的双键也可以氢化,氢化后的松香,就不易氧化了,可以用作增稠剂,(4)可以聚合成二聚体。其酸值与未聚合的近似,唯熔点高得多,可达160℃上下;(5)可与苹果酸酐反应(使松香变成三官能酸),生成高酸值的苹果酸树脂,(6)松香可改变不溶性的酚醛树脂,使之变成油可溶性。松香酸加热后极易变成左旋海松香酸。
有不少天然树脂是可以直接配制连结料制造油墨的,但是,由于松香酸值太高,软化点太低,易氧化,太脆等弊病,故直接用其制造油墨者,殊属罕见,一般都要将松香改性后才能使用。这种改性后的松香,又从天然树脂和合成树脂间分出一类来,叫作部分合成树脂或改性天然树脂。
与油墨工业有关的产品,大致是甘油松香(酯胶),季戊四醇松香,锌、钙松香,苹果酸酑松香,以及松香改性的酚醛树脂等。

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