CN102286230B

CN102286230B - 一种紫外光固化油墨及其制备方法

Info

Publication number: CN102286230B
Application number: CN 201110272856
Authority: CN
Inventors: 张立伟; 张伟; 李玉良; 刘志刚; 冯岩
Original assignee: Harbin Dadongfang New Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Harbin Dadongfang New Materials Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102286230A

Abstract

本发明涉及一种紫外光固化油墨及其制作方法，油墨包含质量百分含量30-60％的光敏树脂、15-45％的活性单体、1-10％的紫外光引发剂、10-20％的颜料以及0.5-2％的助剂，是一种在一定波长的紫外光照射下，油墨内的连结料发生交联反应，从液态转变成固态完成固化的油墨。本发明的紫外光固化油墨光固化时间短，不需加热，节约能源消耗；油墨中无挥发性有机溶剂VOC，对大气无污染；体系的粘度受温度变化影响较小，可以在较宽的温度范围内加工使用；固含量高，在硬质底材和软质底材都能得到很好的印刷效果，适合多种生产方式和生产要求，综合性能优良。

Description

一种紫外光固化油墨及其制备方法

技术领域

本发明是涉及一种紫外光固化油墨，以及该紫外光固化油墨的制备方法。

背景技术

紫外光固化油墨(简称UV油墨)主要由光敏树脂(齐聚物)、活性稀释剂(活性单体)、紫外光引发剂、颜料、填料和其他油墨助剂组成。光敏树脂的分子结构中带有不饱和化学键，因此能够交联固化成膜，光敏树脂是连结料，是油墨的功能性成份，决定了油墨和涂膜的性质；活性稀释剂的主要作用是：一、降低体系粘度，使油墨具有良好的流动性；二、活性稀释剂同样含有不饱和结构，因此能够与光敏树脂发生聚合；紫外光引发剂的作用是吸收紫外光光子的能量后产生自由基或阴/阳离子，使光敏树脂与活性稀释剂发生聚合反应，最终使油墨固化成膜。因此，紫外光固化油墨是指在一定波长的紫外光照射下，油墨内的连结料发生交联反应，从液态转变成固态完成固化的油墨。

紫外光固化油墨最近一段时间有了长足的发展，其主要优点是：固化时间短，因此不必使用喷粉，能提高生产效率；由于不用加热就能干燥，所以不需要烘箱，与热固着型油墨相比，可大幅度减少干燥时间，节省能源消耗；印品的各种耐抗性好，干燥后墨膜结实；由于油墨在机器上的稳定性好，所以印刷品的性质稳定；油墨中无挥发性有机溶剂VOC，不会污染大气，印刷品几乎无臭；因为是固体含量100％的油墨，所以能进行厚膜印刷；可在廉价纸张上印刷，也可在非吸收性材料如金属材料、塑料、硅酸盐制品等上印刷。这样，从高速印刷、环境保护和节约能源等方面考虑，紫外光固化油墨均优于其他类型油墨。但在实际应用中紫外光固化油墨还存在一些不足之处：油墨的成本较高；油墨中的一些组份对皮肤有刺激性；固着速度因油墨的种类和墨膜厚度而异；固着不足或固着过度时，油墨皮膜容易发生缺陷；紫外线辐射会产生臭氧，紫外线发生部分会有少量X射线，这些对人体是有害的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外光固化油墨及其制作方法，该油墨无挥发性溶剂、对环境污染小、能源消耗少、固化速度快，流动性佳、制备工艺简单。

本发明中的紫外光固化油墨，由光敏树脂、活性单体、紫外光引发剂、颜料、助剂按以下质量百分比组成：

所述的光敏树脂指环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯的混合物，所述的环氧丙烯酸树脂指双官能基芳香族环氧丙烯酸酯低聚物UE-13、脂肪族环氧丙烯酸酯齐聚物LR-8765或自制环氧丙烯酸树脂，其具体方法如下：

将环氧树脂E-44装入带有回流冷凝器的反应釜内，开搅拌，依次加入丙烯酸、对苯二酚、N，N′-二甲基苄胺，加热升温，同时通入二氧化碳或氮气保护。当温度升至70℃左右，停止加热，反应物开始聚合(放热反应，停止加热后自动升温)，温度到110℃时，小心控制在110-120℃反应2h，取样测酸值(每隔20min取样一次)，直到酸值降至10mgKOH/g时，通过夹套降温至70℃以下，即可过滤出料。

所述的聚氨酯丙烯酸酯指脂肪族聚氨酯丙烯酸酯SU-500、芳香族聚氨酯丙烯酸酯SU-710、SU-7206、SU-88或双官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物UR-21、UR-22、UR-23、UR-25。

所述的活性单体指二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(DEGDM)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、甲基丙烯酸四氢呋喃甲酯(THFFA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)、3-羟-2，2-二甲基-3-羟-2，2-二甲基丙酯二丙烯酸酯(HPHPDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、丙烯酸异辛酯(IOA)、N-乙烯基咔唑(NVC)、C8-C10丙烯酸酯(ODA)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯(PHEA)中的一种或几种。

所述的紫外光引发剂指二苯甲酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、2，2-二甲氧基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯氧化膦、蒽醌、2-乙基蒽醌、2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或几种。

所述的颜料指炭黑、钛白粉(R型)、酞菁蓝、酞菁绿、永固红、耐晒深红等。颜料应具有较好的耐光性、耐热性、耐溶剂性、透明性好、色彩鲜艳、色浓度高、容易分散等特点。

所述的稳定剂(也称阻聚剂)指对苯醌、对苯二酚、对甲氧基苯酚、2，4，6-二叔丁基对甲苯酚等，它能用来减少紫外光固化油墨在储存时发生热聚合，以提高产品储存稳定性。

所述的蜡指天然蜡或聚合蜡，如聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、氯化蜡、高分子脂肪酰胺、棕榈蜡、微晶蜡等，它能使油墨皮膜光滑，提高耐摩擦性，降低油墨粘性，提高油墨耐水性、斥水性。

所述的消泡剂指改性醇和聚硅氧烷的混合物，该助剂抑泡、破泡效果突出，效率高而持久，能长期防治体系产生泡沫，不影响光泽、颜色，不会使涂膜产生缩孔及鱼眼。

所述的流平剂指有机硅表面活性剂BYK-3530，在紫外光固化油墨中定向与墨膜与底材间的界面，它的丙烯酸官能基与聚合物交联成网状结构，而被永久性固定在墨膜表面，这样就防止了有机硅表面活性剂的迁移，并能强烈降低表面张力而改进对底材的润湿性。

本发明所述一种紫外光固化油墨的具体制备方法，包括以下步骤：

将环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯充分混合，控制温度为40-60℃，将该混合树脂搅拌均匀成浆状，再加入活性单体、紫外光引发剂、稳定剂、蜡、流平剂、消泡剂，继续搅拌2-3h，然后加入颜料，控制转速为400-1000rpm，温度为40-60℃，继续搅拌使其分散均匀，用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得到紫外光固化油墨。

本发明中一种紫外光固化油墨具有以下优点：

(1)油墨的固化速度提高，不需加热，可大幅度减少干燥时间，节约能源消耗；

(2)油墨颜色艳、光泽好、流动性好；

(3)油墨中无挥发性有机溶剂VOC，不会污染大气，印刷品几乎无臭；

(4)油墨体系的粘度受温度变化影响较小，可以在较宽的温度范围内加工和使用；

(5)油墨在硬质底材和软质底材都可以取得很好的印刷效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。除非特别限定，实施例中“％”表示“质量％”

实施例1

制备一种紫外光固化油墨，本实施例的原料组成成份如下：

据以上的具体配方数据进行紫外光固化油墨的制备，所述的光敏树脂指环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯的混合物，所述的环氧丙烯酸树脂指自制环氧丙烯酸树脂，其具体方法如下：

将环氧树脂E-44装入带有回流冷凝器的反应釜内，开搅拌，依次加入丙烯酸、对苯二酚、N，N′-二甲基苄胺，加热升温，同时通入二氧化碳或氮气保护。当温度升至70℃，停止加热，反应物开始聚合(放热反应，停止加热后自动升温)，温度到110℃时，小心控制在110℃反应2h，取样测酸值(每隔20min取样一次)，直到酸值降至10mgKOH/g时，通过夹套降温至70℃以下，即可过滤出料。

所述的聚氨酯丙烯酸酯指脂肪族聚氨酯丙烯酸酯SU-500；所述的活性单体指二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)；所述的紫外光引发剂指2，2-二甲氧基-苯基甲酮；所述的颜料指炭黑；所述的稳定剂指对苯二酚；所述的蜡指聚乙烯蜡；所述的消泡剂指改性醇和聚硅氧烷的混合物；所述的流平剂指有机硅表面活性剂BYK-3530。

将环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯充分混合，控制温度为40℃，将该混合树脂搅拌均匀成浆状，再加入活性单体、紫外光引发剂、稳定剂、蜡、流平剂、消泡剂，继续搅拌3h，然后加入颜料，控制转速为500rpm，温度为40℃，继续搅拌使其分散均匀，用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得到紫外光固化油墨。

实施例2

制备一种紫外光固化油墨，本实施例的原料组成成份如下：

据以上的具体配方数据进行紫外光固化油墨的制备，所述的光敏树脂指环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯的混合物，所述的环氧丙烯酸树脂指双官能基芳香族环氧丙烯酸酯低聚物UE-13；所述的聚氨酯丙烯酸酯指芳香族聚氨酯丙烯酸酯SU-710；所述的活性单体指二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和甲基丙烯酸四氢呋喃甲酯(THFFA)；所述的紫外光引发剂指2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮；所述的颜料指耐晒深红；所述的稳定剂指2，4，6-二叔丁基对甲苯酚；所述的蜡指微晶蜡；所述的消泡剂指改性醇和聚硅氧烷的混合物；所述的流平剂指有机硅表面活性剂BYK-3530。

将环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯充分混合，控制温度为60℃，将该混合树脂搅拌均匀成浆状，再加入活性单体、紫外光引发剂、稳定剂、蜡、流平剂、消泡剂，继续搅拌2h，然后加入颜料，控制转速为800rpm，温度为60℃，继续搅拌使其分散均匀，用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得到紫外光固化油墨。

Claims

1.一种紫外光固化油墨，由以下质量比的原料组成：

其中，所述的光敏树脂指环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯的混合物，所述的环氧丙烯酸树脂指双官能基芳香族环氧丙烯酸酯低聚物UE-13、脂肪族环氧丙烯酸酯齐聚物LR-8765。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化油墨，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯指脂肪族聚氨酯丙烯酸酯SU-500、芳香族聚氨酯丙烯酸酯SU-710、SU-7206、SU-88或双官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物UR-21、UR-22、UR-23、UR-25。

3.根据权利要求1所述的紫外光固化油墨，其特征在于，所述的活性单体指二季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯（DEGDM)、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA)、甲基丙烯酸四氢呋喃甲酯（THFFA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA)、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯（HEMAP）、3-羟-2，2-二甲基-3-羟-2，2-二甲基丙酯二丙烯酸酯（HPHPDA)、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA)、丙烯酸异辛酯（IOA)、N-乙烯基咔唑（NVC)、C8-C10丙烯酸酯（ODA)、2-苯氧基乙基丙烯酸酯（PHEA)中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的紫外光固化油墨，其特征在于，所述紫外光引发剂指二苯甲酮、1-羟基-环己基-苯基甲酮、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、2，2-二甲氧基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯氧化膦、蒽醌、2-乙基蒽醌、2-苯基苄-2-二甲基胺-l-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的紫外光固化油墨，其特征在于，所述颜料指炭黑、钛白粉、酞菁蓝、酞菁绿、永固红、耐晒深红；所述的稳定剂指对苯醌、对苯二酚、对甲氧基苯酚、2，4，6-二叔丁基对甲苯酚；所述的蜡指天然蜡或聚合蜡；所述的消泡剂指改性醇和聚硅氧烷的混合物；所述的流平剂指有机硅表面活性剂BYK-3530。

6.一种制备权利要求1～5任意一项所述紫外光固化油墨的具体方法，包括以下步骤：

将环氧丙烯酸树脂与聚氨酯丙烯酸酯充分混合，控制温度为40-60°C，将该混合树脂搅拌均匀成浆状，再加入活性单体、紫外光引发剂、稳定剂、蜡、流平剂、消泡剂，继续搅拌2-3h，然后加入颜料，控制转速为400-1000rpm，温度为40-60°C，继续搅拌使其分散均匀，用孔径为0.2-2μm的微孔滤膜过滤，即得到紫外光固化油墨。