Kuchunguza Ukuzaji wa Wino Zinazotegemea Maji na Utafiti wa Inks za Polyurethane zinazotumia Mazingira rafiki kwa Maji.

Uchafuzi wa hewa umekuwa tatizo kubwa kwa muda mrefu, huku utoaji wa gesi zenye sumu kama vile VOC zikiwa wachangiaji muhimu pamoja na matukio asilia kama vile dhoruba za vumbi. Kadiri ufahamu wa ulinzi wa mazingira unavyoongezeka na sera mbalimbali za kitaifa zikitekelezwa, sekta ya uchapishaji, mtoaji mkuu wa VOC, imekabiliwa na mageuzi yasiyoepukika. Kwa hivyo, inks za uchapishaji ambazo ni rafiki wa mazingira zimekuwa kitovu cha utafiti wa tasnia ya uchapishaji ya kimataifa. Miongoni mwa inks zinazopatikana kwa mazingira rafiki, ikiwa ni pamoja na inks za maji, inks zinazotibika kwa nishati, na inks za mafuta ya mboga, inks za maji ndizo zinazotumiwa zaidi. Wino zinazotokana na maji zina kiwango cha chini cha vimumunyisho vya kikaboni, vinavyopunguza utoaji wa VOC na kupatana na kanuni za ulinzi wa mazingira. Hata hivyo, wino zinazotegemea maji pia zina shida kama vile kukausha polepole na nyakati za kuponya na upinzani duni wa maji na alkali, hivyo kupunguza matumizi yake katika inks za jadi za viwandani. Kwa hivyo, kuboresha udhaifu huu kupitia urekebishaji wa resin imekuwa lengo muhimu. Karatasi hii inaangazia ukuzaji na utumiaji wa wino unaotokana na maji, utafiti wa marekebisho ya resini, maendeleo katika utafiti wa uchapishaji wa wino kwa kutumia polyurethanes za maji, na matarajio ya siku zijazo katika uwanja huu.

• Majaribio

1. Uendelezaji wa Inks za Maji

Inks zina historia ndefu, zinazojitokeza pamoja na uvumbuzi wa uchapishaji. Baada ya kuanzishwa kwa Lithol Red Pigment mwaka wa 1900, wino zilienea, na kusababisha nchi kuwekeza katika utafiti wa wino. Wino zinazotokana na maji ni derivative kutokana na mahitaji ya juu ya utendakazi wa wino. Utafiti kuhusu wino unaotokana na maji ulianza nje ya nchi katika miaka ya 1960, hasa ili kuharakisha viwango vya uchapishaji na kupunguza utegemezi wa malighafi inayotokana na mafuta ya petroli. Wino hizi zilitumia misombo ya kikaboni kama vile benzini na shellac au lignosulfonate ya sodiamu kama nyenzo kuu ili kukidhi mahitaji ya uchapishaji wakati huo. Katika miaka ya 1970, watafiti walitengeneza resin ya polima ya emulsion yenye ganda la msingi na muundo wa mtandao kwa kupolimisha monoma za akriliki kwa styrene, kudumisha kung'aa kwa wino na upinzani wa maji wakati wa kukidhi mahitaji ya mazingira. Hata hivyo, ufahamu wa mazingira ulipoongezeka na sheria kali zaidi za mazingira zilipotungwa, uwiano wa viumbe hai wa benzini katika wino ulipungua. Kufikia miaka ya 1980, nchi za Ulaya Magharibi zilianzisha dhana na teknolojia za "uchapishaji wa wino wa kijani" na "uchapishaji mpya wa wino wa maji."

Sekta ya wino ya Uchina ilianza mwishoni mwa Enzi ya Qing kwa utengenezaji wa sarafu, ikitegemea sana wino zilizoagizwa kutoka nje hadi 1975, wakati Kiwanda cha Wino cha Tianjin na Kiwanda cha Wino cha Gangu kilitengeneza na kutoa wino wa kwanza wa ndani wa maji. Kufikia miaka ya 1990, Uchina ilikuwa imeagiza zaidi ya laini 100 za uchapishaji za flexo, na kuendeleza kwa haraka matumizi ya wino wa maji. Mnamo mwaka wa 2003, Taasisi ya Utafiti wa Teknolojia ya Viwanda ya China ilifanikiwa kutengeneza bidhaa zinazohusiana, na mapema mwaka wa 2004, Kampuni ya Shanghai Meide ilizalisha wino wa kuweka joto la chini unaokidhi viwango vya Kijapani na Ujerumani. Ingawa utafiti wa China kuhusu wino unaotokana na maji ulipata maendeleo ya haraka mwanzoni mwa karne ya 21, nchi za Magharibi zilikuwa tayari zimepata maendeleo makubwa: karibu 95% ya bidhaa za flexo na 80% ya bidhaa za gravure nchini Marekani zilitumia wino za maji, wakati Uingereza. na Japani ilipitisha wino wa maji kwa ajili ya ufungaji wa chakula na dawa. Kwa kulinganisha, maendeleo ya China yalikuwa ya polepole.

Ili kukuza soko zaidi, Uchina ilianzisha kiwango cha kwanza cha wino kinachotegemea maji mnamo Mei 2007 na mnamo 2011 ilitetea "maendeleo ya uvumbuzi wa kijani kibichi," ikilenga kuchukua nafasi ya wino zinazotegemea kutengenezea kwa wino za maji. Katika "Mpango wa 13 wa Miaka Mitano" wa 2016 kwa tasnia ya uchapishaji, "utafiti juu ya nyenzo za mazingira zenye msingi wa maji" na "uchapishaji wa kijani kibichi" ulikuwa mambo muhimu. Kufikia 2020, utangazaji wa kitaifa wa uchapishaji wa kijani na kidijitali ulipanua soko la wino linalotegemea maji.

2. Utumiaji wa Inks za Maji

Mwanzoni mwa karne ya 20, Marekani ilitumia kwa mara ya kwanza wino za maji katika uchapishaji wa flexo. Kufikia miaka ya 1970, wino wa ubora wa juu wa chokaa ulitumiwa sana kwa karatasi mbalimbali za ufungaji, rafu nene za vitabu, na kadibodi. Katika miaka ya 1980, wino za uchapishaji wa skrini zinazong'aa na za matte zilitengenezwa nje ya nchi, na kupanua matumizi yake kwa vitambaa, karatasi, PVC, polystyrene, foil ya alumini na metali. Hivi sasa, kwa sababu ya sifa za rafiki wa mazingira, zisizo na sumu na salama, wino wa maji hutumiwa zaidi katika uchapishaji wa ufungaji wa chakula, kama vile vifungashio vya tumbaku na chupa za vinywaji. Kadiri sheria za mazingira zinavyoboreka, utumiaji wa wino unaotokana na maji unaendelea kubadilika na kuimarika. China pia inaendelea kukuza matumizi yao katika tasnia ya uchapishaji.

• Matokeo na majadiliano

1. Utafiti juu ya Marekebisho ya Resin

Utendaji wa wino huathiriwa na tofauti za resin. Kwa ujumla, resini za wino za maji kwa kawaida ni polyurethane, emulsion za akriliki zilizobadilishwa, au resini za polyacrylic. Resini za polyurethane (WPU) za maji, na gloss ya juu, hutumiwa sana katika uchapishaji wa ufungaji. Kwa hivyo, kuimarisha utendaji wa WPU ili kuboresha urafiki wa mazingira wa wino unaotokana na maji na mng'ao imekuwa jambo linalolengwa katika tasnia ya uchapishaji.

2. Kurekebisha Polyurethanes za Maji

Polyurethanes zinazotokana na maji, zinazojumuisha polyoli zenye uzito wa chini wa Masi, zinaweza kuainishwa katika aina za polyester, polyether na mseto. Kulingana na mali tofauti za polima za polyester na polyether, nguvu zao na utulivu hutofautiana. Kwa ujumla, polyurethanes za polyetha zina nguvu na uthabiti wa chini kuliko polyurethanes za polyester lakini zinaonyesha upinzani bora wa joto la juu na hazielekewi na hidrolisisi. Kwa mfano, kuongeza "uthabiti" wa wino kwa kutumia polyethilini glikoli monomethyl etha inaboresha sifa zake za kustahimili. Walakini, hii ni sehemu ya kumbukumbu tu. Taasisi mbalimbali za utafiti zinatumia mbinu tofauti ili kuboresha vipengele maalum vya WPU.

Kwa mfano, mwaka wa 2010, resini za epoksi zenye ukakamavu wa hali ya juu na nguvu ya athari zilichaguliwa kushughulikia mnato wa wino na masuala ya kushikamana, na hivyo kuimarisha uimara wa wino. Mnamo mwaka wa 2006, utafiti uliochapishwa na Chuo Kikuu cha Kemikali cha Beijing ulitumia polyurethane yenye ethylene glikoli kuunda resin maalum yenye sehemu ndefu laini, kuboresha kunyumbulika kwa wino na kuimarisha kwa njia isiyo ya moja kwa moja wino unaotegemea maji. Baadhi ya timu hupata matokeo ya urekebishaji kwa kuongeza viambata vya kemikali: kujumuisha silika au organosilicon ili kuboresha WPU, hivyo kusababisha uimara wa mkao wa wino kuimarishwa. poliurethane ya nitrili ya kaboksili-iliyokomeshwa hutumika kuboresha utendakazi wa kupinda wino na mnato, kukabiliana na mazingira changamano zaidi.

Kwa hivyo, watafiti kwa kawaida huchagua poliesta maalum kulingana na sifa za wino, wakitumia poliasidi na polioli zinazofaa ili kuunganisha poliesta zinazostahimili joto, kuanzisha vikundi vya polar vyenye mshikamano mkali, kuchagua malighafi zinazofaa ili kuboresha ung'aavu wa poliurethane, na kutumia viunganishi vya kuunganisha ili kuongeza wambiso wa WPU. unyevu na upinzani wa joto.

3. Marekebisho ya Upinzani wa Maji

Kwa kuwa wino hutumiwa hasa kwa ufungashaji wa nje na mara kwa mara hugusa maji, upinzani duni wa maji unaweza kusababisha ugumu uliopunguzwa, kung'aa, na hata kuchubua au uharibifu wa wino, na kuathiri sana utendakazi wa kuhifadhi. Kuboresha upinzani wa maji wa WPU huongeza utendaji wa uhifadhi wa wino kwa kutumia polioli zenye ukinzani mzuri wa maji kama nyenzo. Kwa mfano, kurekebisha WPU na monoma za akriliki au kurekebisha maudhui ya resin ya epoxy kunaweza kuboresha upinzani wa maji wa wino.

Mbali na kutumia polima zinazostahimili maji mengi kuchukua nafasi ya poliurethane ya kawaida, watafiti mara nyingi huongeza vitu vya kikaboni au isokaboni ili kufikia athari inayotaka. Kwa mfano, kujumuisha silika nanoscale kwenye resini huongeza upinzani wa maji na nguvu, njia inayotumika sana katika utengenezaji wa wino. "Mbinu ya emulsion ya upolimishaji" huunda PUA ya mchanganyiko ili kuboresha upinzani wa maji, wakati mbinu kama vile urekebishaji wa polyethilini glikoli monomethyl etha na usanisi wa asetoni wa WPU iliyobadilishwa organosilicon huongeza upinzani wa maji.

4. Marekebisho ya Upinzani wa Halijoto ya Juu

Kwa ujumla, upinzani wa halijoto ya juu wa WPU ni dhaifu kiasi, na hivyo kupunguza upinzani wa joto wa wino unaotegemea maji. Polyether polyurethanes kawaida huwa na upinzani bora zaidi wa joto la juu kuliko polyurethanes ya polyester kutokana na idadi ya vifungo viwili. Kuongeza polima za mnyororo mrefu au esta/etha za benzini kama monoma za upolimishaji huboresha upinzani wa joto la juu wa polima na hivyo basi, kustahimili joto la wino kutokana na maji. Kando na kutumia polyurethanes za polyetha za mnyororo mrefu, timu zingine hutumia vifaa vya mchanganyiko kuongeza ugumu na kuongeza upinzani wa halijoto ya juu. Kwa mfano, kuongeza antimoni ya oksidi ya nano bati kwenye WPU iliyosanisishwa kutoka DMPA, polyetha 220, na IPDI huwezesha safu za wino kunyonya joto, kuboresha upinzani wa halijoto ya juu. Kuongeza silika airgel kwa polyurethane pia hupunguza conductivity ya mafuta na huongeza upinzani wa joto la wino.

5. Marekebisho ya Utulivu

Uthabiti wa WPU huathiri pakubwa utendakazi wa uhifadhi wa wino unaotegemea maji. Kando na upinzani wa maji na joto la juu, uzito wa Masi na mpangilio wa muundo ni muhimu. Resini za polyester kwa ujumla ni imara zaidi kuliko resini za polyetha kutokana na vifungo vingi vya hidrojeni katika muundo wa molekuli. Kuongeza vitu vya esta ili kuunda poliurethanes iliyochanganyika huongeza uthabiti, kama vile kutumia isosianati na mtawanyiko wa silane ili kuunda WPU yenye vipengele viwili yenye uthabiti ulioboreshwa na ukinzani wa abrasion. Matibabu ya joto na kupoeza pia kunaweza kuunda vifungo vingi vya hidrojeni, kuimarisha mpangilio wa molekuli na kuimarisha uthabiti wa WPU na utendakazi wa kuhifadhi wino unaotegemea maji.

6. Uboreshaji wa Kushikamana

Ingawa uboreshaji wa WPU huboresha upinzani wa maji, ukinzani wa halijoto ya juu, na uthabiti, WPU bado zinaonyesha mshikamano duni kwa bidhaa za plastiki za polyethilini (PE) kutokana na uzito wa molekuli na polarity. Kwa kawaida, polima au monoma zinazofanana za polarity na uzito wa Masi huongezwa ili kuboresha WPU na kuimarisha ushikamano wa wino wa maji kwa nyenzo zisizo za polar. Kwa mfano, upolimishaji wa WPU na resini ya polyvinyl chloride-hydroxyethyl akrilate inaboresha ushikamano usio na maji kati ya ingi na mipako. Kuongeza resin ya polyester ya akriliki kwa WPU huunda muundo wa kiungo wa kipekee wa Masi, kwa kiasi kikubwa kuimarisha kujitoa kwa WPU. Walakini, njia hizi zinaweza kuathiri sifa za wino asili kama vile gloss. Kwa hivyo, mbinu za viwandani hutibu nyenzo bila kubadilisha sifa ili kuboresha ushikamano wa wino, kama vile nyuso za kuwezesha na elektrodi au matibabu ya moto ya muda mfupi ili kuongeza upenyezaji.

• Hitimisho

Hivi sasa, wino wa maji hutumiwa sana katika ufungaji wa chakula, ufungaji wa dawa, warsha, vitabu, na mipako mingine au programu za uchapishaji. Hata hivyo, vikwazo vyao vya asili vya utendakazi huzuia matumizi mapana zaidi. Kadiri ufahamu wa mazingira na usalama unavyoongezeka kwa kuboreshwa kwa viwango vya maisha, wino zinazotumia maji ambazo ni rafiki kwa mazingira ambazo hupunguza utoaji wa VOC zinazidi kuchukua nafasi ya wino zinazotegemea viyeyusho, na hivyo kutoa changamoto kwa masoko ya jadi ya wino yenye viyeyusho.

Katika muktadha huu, kuimarisha utendaji wa wino kwa kurekebisha resini zinazotokana na maji, hasa polyurethanes zinazotokana na maji, kupitia mbinu bunifu kama vile nanoteknolojia na mseto wa misombo ya kikaboni na isokaboni ni muhimu kwa ukuzaji wa wino unaotegemea maji siku zijazo. Kwa hivyo, utafiti wa kina zaidi juu ya urekebishaji wa resini unahitajika ili kuboresha utendaji wa wino unaotegemea maji kwa matumizi mapana zaidi.