CN103937324A

CN103937324A - 一种自由基聚合亲水性涂层材料及其在印刷版材制备中的应用

Info

Publication number: CN103937324A
Application number: CN201410108601.4A
Authority: CN
Inventors: 沙栩正; 杨明; 宋延林
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-07-23

Abstract

本发明公开了一种自由基聚合亲水性涂层材料及其在印刷版材制备中的应用。所述的亲水性涂层材料由15-45%的双键单体、1-5%的自由基引发剂、50-80%的纳米级或微米级亲水粒子组成。本发明所述的亲水性涂层材料无须使用到臭味、有毒性、高沸点的有机溶剂，避免了有机溶剂挥发排放到大气中，不会对大气环境造成污染。另外，版材生产人员也不会因要长期接触有机溶剂而导致身体健康特别是神经系统会受到极大的损害。由本发明所述的亲水性涂层材料制备得到印刷版材，无须对版基进行砂目化处理，有效避免了因墨水易于扩散所致印刷品印刷质量下降，同时避免了对铝版进行电解和氧化产生的废酸、废碱液对环境造成的污染，同时用水量节约70%，用电量节省约70%。

Description

一种自由基聚合亲水性涂层材料及其在印刷版材制备中的应用

技术领域

本发明属于印刷版材制备技术领域，具体来说，涉及到一种自由基聚合亲水性涂层材料及其在印刷版材制备中的应用。

背景技术

印刷行业是对我国国民经济有重要影响的行业之一。之前，我国的印刷制版工艺是基于感光成像的原理，类似传统的胶卷照相过程，需要曝光、冲洗等处理过程和避光操作，带来极大的环境污染和资源浪费。为加快实施绿色印刷战略，促进我国印刷产业发展方式转变，开发和推广环保型先进印刷技术和材料已经成为全球印刷业发展的主流方向。喷墨打印直接制版技术，一种利用喷墨打印设备在处理后的金属版基或聚合物版基上直接喷涂影像的技术，渐渐出现并开始占主导地位。例如，中国专利（201010533383）就公开了一种用于喷墨打印直接制版技术的水基墨水及其制备方法。为避免了化学冲洗过程和繁琐工艺，已有人员进一步改良开发出纳米材料打印直接制版技术，其流程为：首先将图文信息处理后通过计算机传递到喷墨打印机上，喷墨打印机将图文信息打印在已涂布涂层或只具有砂目、不带有涂层的铝版基上，图文部分由纳米复合转印材料组成，上机印刷时亲油，非图文部分亲水，通过亲油亲水的反差实现图文信息的转印。例如，中国专利（201110147573.3）就提及了一种“非感光、无污染、低成本”的纳米材料制版技术：通过纳米粒子复合转印材料和纳微米结构版材的应用,将图文信息直接打印到印版上，形成了亲油墨的图文区和亲水的空白区，直接进行印刷。纳米材料打印直接制版技术避免了曝光、显影等后处理过程，所得印版上机印刷后分辨率高及耐印力较好。

涉及纳米材料打印直接制版技术时，用的涂层材料多为疏水性的，常需使用到异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等臭味、有毒性、高沸点的有机溶剂。有机溶剂挥发排放到大气中，可以形成比二氧化碳影响更为严重的温室效应，而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境。另外，版材生产人员长期接触有机溶剂，在含有高浓度VOC的环境中工作，身体健康特别是神经系统会受到极大的损害。即使现有部分采用亲水性涂层，但其仅使用于凹印和柔印领域，且凹印和柔印的制版费用也比较昂贵，这也导致亲水性涂层的使用得到大大的限制。此外，纳米材料打印直接制版技术的一个重要环节就是对版基进行砂目化处理，使其表面具有一定的粗糙度，以提高版基的耐印力及分辨力。但是，目前的大部分砂目处理化方法会使喷墨打印直接制版墨水易于扩散，印刷品印刷质量下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无溶剂的自由基聚合亲水性涂层材料及其在免砂目化印刷版材制备中的应用。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料按质量份计算，由15-45%的双键单体或其预聚物、1-5%的自由基引发剂、50-80%的纳米级或微米级亲水粒子组成。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的双键单体或其预聚物选自C1-C18的单官能团双键单体或其预聚物，或者C1-C18的双官能团双键单体或其预聚物。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的双键单体或其预聚物选自乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、丁烯酸、丁烯醇、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丁二烯、异戊二烯、1,10-十一碳二烯、烯丙基二乙氧基硅烷、双酚S二烯丙醚或者上述双键单体的预聚物中的一种或几种。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的亲水粒子为粘土、硅溶胶、氧化锌、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化镉、氧化钒、二氧化铈、氧化锆中的一种或几种。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的亲水粒子的粒径为1nm-3000nm。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的自由基引发剂选自异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、二苯甲酮、双苯甲酰基苯基氧化膦、硫代丙氧基硫杂蒽酮、亚硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、schisdilactoneH中的一种或几种。

本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料，所述的自由基引发剂为过硫酸钾和schisdilactoneH。

将上述的自由基聚合亲水性涂层材料应用于制备免砂目化印刷版材。

所述免砂目化印刷版材由自由基聚合亲水性涂层材料涂覆在版基之上后经紫外光固化得到；所述版基选自金属板、塑料板或复合材料板。

与现有技术相比，本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料无须使用到臭味、有毒性、高沸点的有机溶剂，避免了有机溶剂挥发排放到大气中，不会对大气环境造成污染。另外，版材生产人员也不会因要长期接触有机溶剂而导致身体健康特别是神经系统会受到极大的损害。由本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料制备得到印刷版材，无须对版基进行砂目化处理，有效避免了因墨水易于扩散所致印刷品印刷质量下降等缺陷，同时避免了对铝版进行电解和氧化产生的废酸、废碱液对环境造成的污染，同时用水量节约70%，用电量节省约70%。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料及在免砂目化印刷版材制备中的应用做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

取苯乙烯12g、异丙基丙烯酰胺17g、二苯甲酮5g、粒径40nm的氧化铝81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例2

取甲基丙烯酸羟乙酯21g、过硫酸钾3g、粒径200nm的二氧化硅41g、粒径200nm的氧化锌31g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在塑料版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例3

取甲基丙烯酸二甲胺乙酯17g、异丙基丙烯酰胺15g、过硫酸钾5g、粒径2000nm的二氧化钛81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例4

取甲基丙烯酸二甲胺乙酯17g、异丙基丙烯酰胺15g、过硫酸钾2g、schisdilactoneH3g、粒径20nm的二氧化钛81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例5

取甲基丙烯酸二甲胺乙酯17g、异丙基丙烯酰胺15g、schisdilactoneH3g、粒径20nm的二氧化钛81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例6

取丁烯34g、异丙苯过氧化氢5g、粒径2500nm的二氧化硅81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例7

取苯乙烯17g、异丙基丙烯酰胺15g、叔丁基过氧化氢5g、粒径50nm的粘土81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例8

取丁烯酸预聚体17g、异戊二烯预聚体15g、过硫酸钾5g、粒径50nm的氧化铝40g、粒径30nm的氧化锆41g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例9

取丙烯酰胺预聚体17g、双酚S二烯丙醚15g、过硫酸钾3g、双苯甲酰基苯基氧化膦2g、粒径20nm的硅溶胶30g、粒径30nm的二氧化钛50g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例10

取烯丙基二乙氧基硅烷35g、硫代丙氧基硫杂蒽酮3g、粒径20nm的二氧化铈81g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例11

取双酚S二烯丙醚45g、异丙苯过氧化氢5g、粒径20nm的氧化钒76g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例12

取甲基丙烯酸羟乙酯19g、异戊二烯15g、过硫酸钾5g、粒径20nm的硅溶胶19g、粒径50nm的二氧化钛61g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例13

取丙烯预聚体20g、异戊二烯预聚体15g、二苯甲酮5g、粒径20nm的二氧化铈85g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例14

取苯乙烯35g、叔丁基过氧化氢2g、schisdilactoneH3g、粒径40nm的粘土27g、粒径20nm的硅溶胶36g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例15

取苯乙烯35g、过硫酸钾2g、schisdilactoneH3g、粒径40nm的粘土27g、粒径20nm的硅溶胶36g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

实施例16

取苯乙烯预聚体35g、过硫酸钾2g、二苯甲酮3g、粒径40nm的粘土27g、粒径20nm的硅溶胶36g，混合均匀得到自由基聚合亲水性涂层材料，然后涂覆在铝版基之上后经紫外光固化得到免砂目化印刷版材。

为考察本发明所述的自由基聚合亲水性涂层材料及其制备得到的免砂目化印刷版材性能，对实施例1-5及实施例13-16所述产品在压电喷墨下在25℃时的黏度及表面张力进行测试，结果见表1。schisdilactoneH分子式为C₃₀H₃₈O₁₁，UVλ_max(logε)278(+3.87)。压电喷墨在25℃时最佳黏度为3～20cps，表面张力范围是（2.0～5.0）×10^-2N/m，更理想的范围是（2.2～4.0）×10^-2N/m。

表1：黏度及表面张力范围测试结果

测试产品	黏度	表面张力
			实施例1	14cps	4.3×10^-2N/m
实施例2	12cps	3.9×10^-2N/m
			实施例3	11cps	4.1×10^-2N/m
实施例4	6cps	3.1×10^-2N/m
			实施例5	15cps	4.9×10^-2N/m
实施例13	13cps	4.3×10^-2N/m
			实施例14	14cps	4.7×10^-2N/m
实施例15	7cps	3.3×10^-2N/m
			实施例16	13cps	4.4×10^-2N/m

由上可知，采用本发明配制的自由基聚合亲水性涂层材料不用预先对版基进行砂目化处理，简化了工艺之外，还大大改善了其黏度及表面张力，其中，以实施例4及15所得产品效果最好。

Claims

1.一种自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的自由基聚合亲水性涂层材料按质量份计算，由15-45%的双键单体或其预聚物、1-5%的自由基引发剂、50-80%的纳米级或微米级亲水粒子组成。

2.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的双键单体或其预聚物选自C1-C18的单官能团双键单体或其预聚物，或者C1-C18的双官能团双键单体或其预聚物。

3.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的双键单体或其预聚物选自乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、丁烯酸、丁烯醇、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丁二烯、异戊二烯、1,10-十一碳二烯、烯丙基二乙氧基硅烷、双酚S二烯丙醚或者上述双键单体的预聚物中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的亲水粒子为粘土、硅溶胶、氧化锌、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、氧化镉、氧化钒、二氧化铈、氧化锆中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的亲水粒子的粒径为1nm-3000nm。

6.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的自由基引发剂选自异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、二苯甲酮、双苯甲酰基苯基氧化膦、硫代丙氧基硫杂蒽酮、亚硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、schisdilactoneH中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的自由基聚合亲水性涂层材料，其特征在于，所述的自由基引发剂为过硫酸钾和schisdilactoneH。

8.如权利要求1-7任一所述的自由基聚合亲水性涂层材料在制备免砂目化印刷版材方面的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述免砂目化印刷版材由自由基聚合亲水性涂层材料涂覆在版基之上后经紫外光固化得到；所述版基选自金属板、塑料板或复合材料板。