自交联水溶性丙烯酸树脂及柔性版四色套印水性油墨
水性油墨的现状以及发展研究
水性油墨的现状以及发展研究发布时间：2021-07-14T03:09:02.847Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：马顺堃何理[导读] 需要应用到水性油墨的主要领域主要有柔印和凹印。
在凹印方面，美国有80%的凹印印刷使用水性油墨，有40%的塑料印刷使用水性油墨，凹版印刷使用水性油墨的占比越来越高，在英国，已经明令禁止印刷的时候，使用溶剂型油墨，国内使用水性油墨印刷的占比也有35%，这些都使得水性油墨的优点被越来越多的人看到，也就使得人们越来越需要具备优良性能的水性油墨。
内蒙古工业大学摘要：本文主要针对当前使用的水性油墨展开了分析，对水性油墨的现状以及发展的趋势进行了详细的介绍，并结合实际的问题，提出了几点解决办法，希望可以促进水性油墨的发展。
关键词：水性油墨；印刷；现状及趋势引言：需要应用到水性油墨的主要领域主要有柔印和凹印。
在凹印方面，美国有80%的凹印印刷使用水性油墨，有40%的塑料印刷使用水性油墨，凹版印刷使用水性油墨的占比越来越高，在英国，已经明令禁止印刷的时候，使用溶剂型油墨，国内使用水性油墨印刷的占比也有35%，这些都使得水性油墨的优点被越来越多的人看到，也就使得人们越来越需要具备优良性能的水性油墨。
一、水性油墨的发展研究（一）水性油墨在国外的发展研究水性油墨出现的时间已经比较长了，在上世纪60年代，就已经有人开始进行对水性油墨的研究，其研究主要可以概括为两个阶段，最初是将马来酸改性树脂作为水性油墨的第一代连接料，使用松香的水墨产品是水性油墨的第一代产品，随着材料的进步，使用溶剂型苯乙烯丙烯酸共聚树脂作为水性油墨的第二代油墨连接料，而第三代油墨，也就是现代阶段的油墨，主要使用的材料是聚合乳液树脂，目前这种油墨使用的范围越来越广泛。
在最初的设计中，关键研究的内容是对水性连接料的开发设计，但是，伴随着聚合乳液树脂在油墨中的应用，使得水性油墨的干燥性以及光泽性都有了一定程度的提高，这一原因使得水性油墨的技术得到了一定的发展，使得水性油墨进了全新的发展阶段。
水性油墨的研究现状及其发展趋势
水性油墨的研究现状及其发展趋势时劲松; 周国强【期刊名称】《《染整技术》》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】5页(P6-10)【关键词】水墨; 环保; 连接料; 印刷【作者】时劲松; 周国强【作者单位】无锡洪汇新材料科技股份有限公司江苏无锡214196【正文语种】中文【中图分类】TS194.2随着中国经济的快速增长，人民生活水平显著提高，环保意识逐渐加强，消费者对食品、医药、烟酒、化妆品、玩具等包装用油墨提出了更高的要求。
近年来，政府和社会各界高度重视“环保印刷”、“绿色印刷”，相继颁布了《国务院大气污染防治行动计划》和《挥发性有机物污染物（VOCs）污染防治技术政策》等文件，将对VOCs的排放与控制纳入规范化管理[1]。
水性油墨（简称“水墨”）是以水作为溶剂配制而成的油墨，水的质量分数一般要超过70%才能称之为水墨。
作为新型“绿色”印刷材料[2-3]，水墨具有2个显著的特点：一是黏度低，流动性好；二是不使用有机溶剂，这对于环保及身体健康很重要。
水墨虽然有着十分明显的优势，但目前国内生产的水墨普遍具有干燥速度慢、抗水抗碱性差、光泽度低等缺点，这抑制了其快速发展和运用。
通过查阅大量文献，本文指出了水墨应用市场未来的发展方向，从而促进我国水墨印刷市场的健康发展。
1 国内外水墨的发展状况1.1 国外水墨的发展国外对水墨的研究始于20 世纪60 年代，先后经历了3 个阶段：（1）以松香、马来酸改性树脂为连接料的水墨产品；（2）以溶剂型苯乙烯-丙烯酸共聚树脂为连接料的水墨产品；（3）以聚合乳液树脂为连接料的水墨产品。
在第一代产品中，水性连接料树脂的设计和开发是水墨发展的技术关键[4]。
随着丙烯酸-苯乙烯共聚制备具有核-壳结构和网状结构的聚合乳液树脂投入使用，在很大程度上改善了油墨的光泽度，提升了干燥性，还促进了水墨的发展，使其进入了一个全新的发展阶段[5]。
20世纪80年代，欧美国家率先提出、倡导绿色印刷；2000 年，英国立法禁止使用溶剂型油墨印刷食品包装薄膜；21 世纪初，美国就规定了柔印水墨是唯一一种经美国食品药品协会（FDA）认证的无毒油墨。
水性油墨的组成成分及特点
水性油墨的组成成分及特点一、水性油墨的组成及特点同一般印刷油墨组成一样，水性油墨通常也有着色剂，连结料，辅助剂等成分组成。
着色剂是水性油墨的呈色物质，给油墨一特定颜色。
在柔印中为使印迹色彩艳丽，其着色剂一般选用化学稳定性好，着色力高的颜料；连结料由水，树脂，胺类化合物及其他有机溶剂组成。
树脂为水性油墨中最重要的成分，通常使用水溶性丙烯酸树脂，连结料成分直接影响油墨的附着功能，干燥速度，防粘脏性能等。
同时也影响油墨光泽及传墨性，胺类化合物主要维持水性油墨的碱性PH值，使丙烯酸树脂提供更好的印刷效果，水或其它有机溶剂主要是溶解树脂，调节油墨的粘度及干燥速度；辅助剂主要包括有：消泡剂，阻滞剂，稳定剂，冲淡剂等几种。
由于水性油墨是一种皂组合物，使用中易产生气泡，因此要加入硅油作为消泡剂，来抑制和消除气泡，同时提高油墨的传递性能。
阻滞剂用于抑制水性油墨的干燥速度，防止油墨在网纹辊上干固，减少糊版。
稳定剂可以调节油墨PH值，也可作稀释剂来降低油墨的粘度。
冲淡剂是用来减淡水性油墨的颜色，也可作为一种亮光剂，提高水性油墨的亮度。
另外水性油墨中还要加入一些蜡质来增加其耐磨性。
二、水性油墨的PH值水性油墨的PH值直接关系到水性油墨的粘度，干燥性等印刷适性。
实验表明，水性油墨的粘度随PH值的下降而线性升高，其干燥性随PH值的逐渐升高而线性降低。
水性油墨的PH值主要依靠胺类化合物维持，印刷过程中胺类物质的挥发，使PH值下降，从而引起油墨粘度上升，转移性差，干燥加快，堵塞网纹辊，出现糊版故障。
因此要保持水性油墨PH值稳定，一方面要尽量避免胺类物质外泄，例如盖好油墨槽的上盖。
另一方面要定时定量的添加稳定剂。
通常水性油墨的PH值应保持在8.0-9.5之间，PH 值过高过低均影响印刷质量，PH值过低时，影响丙烯酸树脂的印刷性能发挥；PH值过高时，油墨干燥缓慢，易出现印品背面粘脏和抗水性差的问题。
三、水性油墨使用中的问题水性油墨在干燥之前可与水混合一旦油墨干固后，则不再溶于水和油墨。
丙烯酸树脂水性油墨配方设计及优化
丙烯酸树脂水性油墨配方设计及优化一、实验药品仪器表2主要化学试剂名称规格生产厂家丙烯酸树脂佛山市红树水性印涂材料有限公司三乙胺工业级飞翔化工（张家港）有限公司乙醇胺化学纯上海凌峰化学试剂有限公司2-氨基-2-甲基-1-丙醇分析纯阿拉丁试剂（中国）有限公司无水乙醇，分析纯天津北联精细化学品开发有限公司顺丁烯二酸分析纯阿拉丁试剂（中国）有限公司对苯二胺分析纯天津北联精细化学品开发有限公司硬脂酸铝分析纯上海凌峰化学试剂有限公司表3主要仪器名称生产厂家电动搅拌器常州澳华仪器有限公司分散机FSJ-400 上海全简机电有限公司恒温加热磁力搅拌器巩义市予华仪器有限公司冰箱容声冰箱真空烘箱宁波恒固电器有限公司NDJ-5S数字式旋转粘度计上海羽通仪器仪表厂电子天平上海精密科学仪器有限公司二、实验利用粉碎机将块状水溶性丙烯酸树脂打成粉末备用。
将实验需要的各种原料按制作配方中的比例进行称取。
将实验所需的纯净水倒入500ml三口瓶中以一定转速200r/min进行搅拌，用一药匙以1g/0.5min的速度将水溶性丙烯酸树脂粉末往三口瓶中进行投料，用胶头滴管以0.4ML/0.5min的速度分别将乙醇和氨化试剂进行投料，最后将所需助剂一次性投入（若实验组中没有助剂可省掉此步骤）。
由投料结束开始用秒表计时稳定转速在规定时间内搅拌，搅拌结束后将制得试样从三口瓶中转移到具有剪切、搅拌、乳化功能的分散机FSJ-400。
将所制得的水溶性树脂乳液（水性连接料）加入炭黑颜料色浆（由炭黑粉末用颜料粉碎机处理而得）用具有剪切、搅拌、乳化功能的分散机FSJ-400 以280r/minI进行搅拌分散30min，搅拌结束后将制得试样从三口瓶中倒出，以一次性塑料杯在室温恒温存放。
三、各种应用性能测试(一)稳定性测试 ①检验原理对油墨进行一定时间的冷冻盒加热试验，观察油墨胶化情况或反粗现象。
在规定压力下，经一定时间，所扩展成圆柱体直径大小，以毫米表示。
复合丙烯酸树脂水性柔版油墨的研制详解
复合丙烯酸树脂水性柔版油墨的研制摘要：合成适合水性油墨制备要求的丙烯酸乳液树脂与顺酐加成松香树脂，选用合理的水复合溶剂体系，在中和剂作用下丙烯酸树脂与顺酐加成树脂复合制备水性连结料，利用此复合水性连结料与优质颜料、填料和助剂通过分散研磨生产出水性柔版油墨。
关键词：丙烯酸树脂复合连结料水性柔版油墨1 引言溶剂型油墨中所含的有机挥发物(VOC)大多易燃有毒，会对环境造成严重的污染进而危害人类的健康。
长期吸入有机挥发物会导致疲劳乏力、记忆衰退甚至死亡。
VOC直接排放到大气中，在紫外线的辐射下会产生光化学烟雾或形成酸雾，有些有机挥发物还会对大气臭氧层造成破坏。
为了限制印刷油墨中VOC对环境的污染和危害，自二十世纪六十年代以来世界各国相继颁布实施了有关的法律法规，对油墨中VOC的排放量作了严格的规定，同时油墨科技工作者也在不断地开发微含或不含VOC的、符合环保要求并能满足印刷适性的新型油墨，水性油墨应运而生。
水性油墨经过数十年的开发研究，在性能和应用方面得到了长足的发展，水性油墨以水为主，配以无毒或低毒的有机溶剂作为溶剂和稀释剂，不仅价格低廉、印刷适性良好，且无毒、芳香、安全、对环境友好，倍受印刷界的青睐。
不同水性油墨品种因所采用的主成膜树脂不同而具有不同的性能和应用。
目前，应用比较成功的主要有用于包装装潢印刷的顺酐加成松香树脂水性柔版油墨、丙烯酸树脂柔版及凹版水性油墨、水性豆油醇酸树脂油墨和水性环氧树脂塑凹油墨等。
从应用的情况看，在水性油墨配方结构中采用单一品种的主成膜树脂很难达到产品综合性能的优化表征。
本课题通过对合成材料进行精心筛选，对合成工艺路线进行优化组合，得到丙烯酸树脂和顺酐加成松香树脂，将二者在中和剂存在下于水复合溶剂体系中形成均一稳定的水性连结料，采用此连结料与着色颜料、填料和助剂经过分散研磨得到综合性能优良的水性柔版油墨。
2 实验研制2.1 水性复合连结料的制备2.1.1 丙烯酸乳液的合成2.1.1.1 主要原料丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、过硫酸铵、乳化剂、OP-10蒸馏水。
什么是水性油墨及作用简介
什么是水性油墨及作用简介水性油墨简称为水墨，柔性版水性墨也称液体油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。
水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
水性油墨是目前国内外绝大部分柔版包装印刷所采用的油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。
水溶性树脂是水性墨的连结料，国内常选用水溶性丙烯酸改性树脂作连结料，其耐热性、耐候性、耐化学性、耐污染和光泽度等均具有显著的优势，无论直接分散溶解还是合成高分子乳液，均表现出优良的性能，水性油墨不含挥发性有机溶剂，不仅可减少印品残留的毒性，而且能防止因静电与易燃溶剂接触而起火。
水性油墨不仅是一种新型“绿色”印刷油墨，而且是替代苯溶性油墨的最佳产品。
现在水墨与油墨的适用范围不尽相同，油墨以胶印为主，水墨以柔印、凹印为主。
在欧美和日本等发达国家，水墨已经逐步取代油墨，成为除胶印外的其它印刷方式的专用墨。
以美国为例，95%的柔版印刷品采用水墨，80%的凹版印刷品采用水墨。
在国外得到广泛应用的水墨除了具有环保性外，本身性能也非常优越：墨色稳定、亮度高、着色力强、不腐蚀版材，印后附着力强，干燥速度可调，耐水性强、四色套印及专色印刷均可使用等等。
水墨在我国的开发和应用起步都较晚，但发展很快，尤其是近几年更是以成倍的速度迅猛发展。
伴随着水墨需求的增加，国产水墨的质量也得
到提高。
传统意义上水墨存在的干燥慢、光泽差、不耐水、印不实等缺点，现已得到了明显的改善。
在进口水墨价格普遍偏高的情况下，价廉物美的国产水墨已逐渐占领市场。
水性油墨配方
文章摘取自上海微谱化工技术服务有限公司-吴杰工程师概述水分散型的连结料是在水中通过乳化的单体聚合所得，它是两相体系，其中油相以颗粒状在水相中分散，虽不能够被水溶解，但能够被水稀释，所以也可以认为是水包油乳液型。
参考配方水性柔性凸版油墨的连接料用树脂，以前曾使用阿拉伯胶树胶、纸浆废液、虫胶、糊精、蛋白等，现在则主要使用的是丙烯酸系树脂，从而改善了油墨的应刷适性、印刷效果、耐水性、耐磨擦性和黏着性，不仅是纸，就是塑料、铝箔等材料也能用水性油墨印刷。
水性油墨用的水性树脂有三种类型。
简介水溶性树脂像糊精、阿拉伯树胶、羟乙基纤维素那样，指的是树脂本身就是水溶性物质。
由于用这类树脂制造的油墨耐水性差，所以这类树脂不能作为水性油墨的主要原料，但是为了调节油墨的流动性和保护胶态，有时也将其适当添加到油墨中。
水溶化树脂也称为碱性可溶性树脂，作为水性油墨配方连接料用树脂是很重要的。
在分子结构中具有COOH的非水溶性树脂中，加入水融化剂如氨水、有机胺类，使其呈碱性，生成氨盐或胺盐后，树脂被离子化，被水溶化后成为胶态溶液，与颜料、填充料、助剂等制成水性油墨。
印刷后油墨在干燥过程中氨盐或胺盐分解，氨或有机胺蒸发，使水融化树脂恢复原来的非水溶性树脂，形成耐水性的油墨皮膜。
水性油墨配方使用的水溶化树脂有丙烯酸共聚树脂、松香马来酸树脂、松香富马酸树脂、苯乙烯马来酸树脂等高等酸值树脂。
在水性油墨中还加入了乙醇、异丙醇、正丙醇，或者再加入少量熔纤剂，其作用是能够降低油墨的表面张力，并能良好地湿润被染体，帮助树脂溶解，加快干燥速度，停止或减少泡沫产生等（水性油墨配方分析）。
另外，还可按照需要加入蜡类、分散剂、消泡剂、增塑剂、增稠剂、防腐剂防霉剂等添加剂。
分类一、水性柔版油墨配方的组成特点性能水性柔性版油墨由水性连接料、颜料及填充料、水、醇、助剂等组成，属于挥发干燥形式的液状油墨。
水溶性的树脂和共聚物乳液在水性油墨体系中的主要作用是：油墨中的成膜物质把颜料粘附在承印物上，且给油墨以相当的身骨；使油墨在承印物上有足够的流平性、铺展性和光泽。
水性油墨
水性油墨Water-based ink[编辑本段]水性油墨简介水性油墨简称为水墨，柔性版水性墨也称液体油墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。
水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。
[编辑本段]水溶性树脂水溶性树脂或水分散性树脂皆为水性油墨的连接料，它对油墨的粘度、附着力、光泽、干燥及印刷适应性都有很大的影响。
在国内，常采用松香改性马来酸树脂作连接料来制作油墨，但此种油墨仅能用于印刷一般纸箱，满足不了中、高档包装印刷所要求的光泽和耐水性的要求。
氨基甲酸乙酯树脂的稳定性较好，但印刷适应性和可溶性略差一些，其他还有用苯乙烯改性马来酸树脂、水性氨基树脂以及聚乙烯醇和羧甲基纤维素等，这些高分子树脂一般均含有－COOH（羧基）、－OH（羟基）、－NH2（胺基）等亲水基团，经过特定的工艺处理，成为完全溶于水的树脂，可以作为水性油墨的连接料。
但是，依然明显地存在一些不尽人意的地方，且对水性油墨的印刷适应性、光泽度、耐水性等都有不同的影响（见表1）。
马来酸树脂氨基甲酸乙酯树脂水性氨基树脂羧甲基纤维素水溶性丙烯酸树脂颜料分散性中中良良优印刷适应性中中中良优耐湿摩擦性中中良中优耐干摩擦性差中差中优油墨稳定性中良中中优耐热性差差中中极优耐水性差差中差优着色性中中差中良光泽差差中差良由表1可知，选用水溶性丙烯酸改性树脂作水性油墨的连接料，其光泽度、耐候性、耐热性、耐水性、耐化学性和耐污染性等方面均具有显著的优势，在直接分散溶解或合成高分子乳液时，也均能表现出优良的性能。
用该树脂制成油墨，产品可达到国外先进产品的质量水平。
使用水溶性偶氮引发剂作为丙烯酸树脂的主要引发剂后，丙烯酸树脂的性能又得到明显提升。
[编辑本段]水性UV油墨原料1.组成原料：光固化树脂水性UV油墨一般由基料树脂、光引发剂、添加剂和水组成。
基料树脂是油墨体系的主体成分，油墨最终固化膜的性能主要由基料树脂决定。
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四色套印水性油墨 （质量分数）
黄墨 0" ! # — — — 品红墨 — 0% ! # — — %!# A8 ! < 0!# 0!# 0< ! < 蓝墨 — — 00 ! # — %!# A7 ! < 0!# 0!# 0< ! <
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收稿日期：#$$#E$BE"] @ 基金项目：国家 “九五” 技术创新资助项目 （"$AB） @ 作者简介：汤建新 （"ABG—） ， 男， 博士生， 高级工程师； 何农跃 （联系人） ， 男， 博士， 教授， 博士生导师， <NL; ^ T;6 @ ;=6@ 9< @ 万方数据
多色套印方面发展 @ 美国自从 #$ 世纪 D$ 年代开始 实行 “空气清洁法案” 和 “职业安全与健康法案” ， 其 根本目的就是要保持空气清新， 限制有机溶剂和有
自交联水溶性丙烯酸树脂及 柔性版四色套印水性油墨的研究
# 汤建新"，
陈
洪#
# 聂立波"，
何农跃"
（" 东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室， 南京 #"$$AB） 株洲 C"#$$D） （# 株洲工学院包装新材料与技术重点实验室，
摘要：以偶氮二异丁腈为引发剂， 用 )， 将甲基丙烯酸甲酯 （或苯乙 )E二甲基乙醇胺为中和剂， 烯） 、 丙烯酸丁酯、 丙烯酸和 )E羟甲基丙烯酰胺四元单体共聚反应、 合成了适用于柔性版四色套 印水性油墨的分散树脂和成膜树脂， 用上述制备的树脂为连接料， 开发了一组三原色加黑色的四 色套印的水性油墨， 通过对树脂和油墨的各项指标进行检测， 结果表明： 树脂和水性油墨的各项 性能符合国家标准， 重金属含量经香港 -F- 检测符合美国州际立法标准， 有机挥发物含量远低 于国内同类产品 @ 关键词：四元共聚物； 柔性版； 四色套印； 水性油墨 中图分类号：&B!" @ G 文献标识码：* 文章编号："$$" H $G$G （#$$!） $"E$$BDE$C
［%］ 性聚合树脂； 成膜乳液聚合采用种子聚合工艺 ，
［"］ 了共聚物的分子量及墨膜的理化性能 ! 水性油墨
使用的水性树脂平均分子量控制在 % ### ; < ### 范围内较佳 ! 组分中 112， &3 均聚物属于硬单体， 因太脆而不能单独成膜； 42 均聚物则属于软单体， 由于太软太粘也不适宜于单独成膜， 只有将二者有 机地结合起来方能达到满意的成膜效果； 22 均聚 物作为反应性单体提供羧基、 胺中和后赋予树脂水 溶性， 羧基含量高， 给聚合物带来良好的水溶性， 但 羧基含量过高也影响水性油墨的成膜性能， 此外，
第 !! 卷第 " 期 2>8?!! )>?" 东 南 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ） #$$! 年 " 月 %4< @ #$$! （ )456748 -9:;<9; 0=:5:><） %&’()*+ &, -&’./0*-. ’)120(-1.3 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
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东南大学学报 （自然科学版）
第 "" 卷
快的产品之一 ! 我国包装印刷领域也不例外， 据专 家预测： 随着数字印刷技术的推广和应用， 今后几 年内水性油墨消耗量将占油墨总耗量的 "#$ ， 水 性油墨将在纸张、 铝箔、 真空镀铝膜、 金银卡纸、 复 合塑料、 金属等基材印刷中全面发展， 特别在烟、 酒、 饮料和其他食品包装上得到广泛地应用 ! 因此， 研究和开发新的环保型水性油墨具有非常重要的 理论和现实意义 ! 作者在研制了 % 种自交联水溶性 丙烯酸聚合树脂和乳液的同时还开发了一组性能 优异的柔性版四色套印水性油墨， 树脂和水性油墨 的各项性能符合国家标准， 重金属含量经香港 &’& 检测符合美国州际立法标准 !
切， 再加入颜料搅拌均匀， 经砂磨机研磨分散到标 准规定的细度 （< ; 0# ! ， 再加入成膜乳液、 水性 =） 蜡及水， 高速搅拌均匀、 过滤即可 ! 0 ! " ! % 四色套印水墨配方 三原色与黑色水性油墨各组份质量分数如表 0 所示 !
表!
油墨组成 套色黄颜料总量 套色红颜料总量 套色蓝颜料总量 套色黑颜料总量
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项目 分散树脂 成膜乳液
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分散树脂及成膜乳液的性能指标
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［<］ ： 璃化温度可按下式计算
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万方数据 性分散树脂、 助剂 （分散剂、 消泡剂、 流平剂） 高速剪
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汤建新， 等： 自交联水溶性丙烯酸树脂及柔性版四色套印水性油墨的研究
水性油墨的主要技术指标
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