CN104804527A - 一种紫外光固化油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种紫外光固化油墨，由下述重量配比的组分组成：聚氨酯丙烯酸酯24－35%；环氧丙烯酸酯14－25%；二缩三丙二醇二丙烯酸酯15－25%；三丙烯酸丙烷三甲醇酯15－25%； 1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮] 0.5－2.5%；聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮] 0.5－1.5%；聚二甲基硅氧烷0.1－1%；聚醚改性聚硅氧烷0.1－1%；聚乙烯蜡1－5%。本发明还提供上述紫外光固化油墨的一种制备方法。本发明的紫外光固化油墨印刷、固化后可形成具有皱纹效果的油墨印刷层，该油墨印刷层具有良好的耐黄变性能，且具有良好的耐折性。
Description
技术领域
本发明涉及油墨组合物，具体涉及一种紫外光固化油墨及其制备方法。
背景技术
UV丝印皱纹工艺是目前印刷行业中普遍采用的一种印刷工艺，该工艺的装饰性强，能使印刷品具有很好的金属感，视觉冲击力强，能吸引消费者眼球，可提高印刷品的附加值。
然而，现有的用于UV丝印皱纹工艺的紫外光固化油墨(UV油墨)普遍存在一明显的缺陷，即应用在底色比较浅的卡纸或白卡纸上形成油墨印刷层后，印刷品若放置在自然光线下被晒，其油墨印刷层在很短时间内(如1小时)就会完全变成黄色，耐黄变性能极差(参见表1)。而有些紫外光固化油墨虽然较好地克服了油墨印刷层耐黄变性能差的问题，但油墨印刷层较脆，弯折时容易发生爆裂，耐折性差(参见表2)。另外，大多数紫外光固化油墨往往还存在有机挥发物超标的问题。
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备方法，这种紫外光固化油墨印刷、固化后所形成的油墨印刷层具有良好的耐黄变性能和耐折性。采用的技术方案如下：
一种紫外光固化油墨，其特征在于由下述重量配比的组分组成：
聚氨酯丙烯酸酯24－35％；
环氧丙烯酸酯14－25％；
二缩三丙二醇二丙烯酸酯15－25％；
三丙烯酸丙烷三甲醇酯15－25％；
1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]0.5－2.5％；
聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]0.5－1.5％；
聚二甲基硅氧烷0.1－1％；
聚醚改性聚硅氧烷0.1－1％；
聚乙烯蜡1－5％。
上述聚氨酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯都是含有“C＝C”不饱和双键的低分子树脂，是紫外光固化油墨的连接料，印刷后使油墨能在承印物表面上干燥、固着并成膜，两者的组合使用使固化后形成的油墨印刷层(俗称墨膜)具有极佳的耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性，以及较高的硬度。
上述二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯作为紫外光固化油墨的反应稀释剂，可以降低油墨粘度，起分散作用，并参与UV油墨的固化反应，可提高UV油墨的固化速度，增强油墨印刷层的附着力。
上述1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]的结构式为：
上述紫外光固化油墨中，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]共同作为光引发剂，其中，聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]是超耐黄变光引发剂，使油墨印刷层具有较佳的耐黄变性能，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]则反应活性较低，可提高善油墨印刷层的耐折性。在紫外光的照射下，光引发剂(1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮])吸收能量产生自由基，自由基在高速活动下，与聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯产生碰撞，将能量传递给聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯，使其打开双键，进行交联反应固化。将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]共同添加到油墨中，能够使该紫外光固化油墨印刷后所形成的油墨印刷层同时具有良好的耐黄变性能和耐折性。
优选上述聚二甲基硅氧烷(即二甲基硅油)的分子式是(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)3，其中n为5－100的自然数。上述聚二甲基硅氧烷能够防止油墨层出现发花现象。
上述聚醚改性聚硅氧烷的主要作用是降低表面张力，润湿底材，更好地防缩孔，提高墨层的流平性能，并且能够起消泡作用。
上述聚乙烯蜡可改进油墨的耐磨性，并可起到消光作用，使油墨印刷层具有更好的光泽和立体感。
上述紫外光固化油墨应用于印刷工艺，其起皱原理是：紫外光固化油墨印刷到承印物上后形成油墨层；随后利用低压汞灯发射出的波段在200－300纳米的紫外光照射油墨层，由于该波段的紫外光基本在油墨层表层被完全吸收，无法穿透到油墨层底层，因此在油墨层表层产生固化收缩而形成皱纹，但油墨层底层此时没有发生反应；接着利用常规UV灯发射出的波段在360纳米以上的紫外光进一步照射油墨层，将油墨层彻底固化，形成具有皱纹效果的油墨印刷层。
本发明还提供上述紫外光固化油墨的一种制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)按比例配备聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡；
(2)将聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯放入烘箱，加热至50－80℃，备用；
(3)分别将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]在80－120℃的温度下熔解为液体，然后将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合在一起并进行搅拌，使1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合均匀，备用；
(4)将步骤(1)配备的聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡，以及步骤(2)备用的物料、步骤(3)备用的物料加入搅拌桶中，并搅拌至混合均匀，得到紫外光固化油墨。
上述步骤(2)中，经过加热，可降低聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯的粘性，增强其流动性。
上述紫外光固化油墨用于印刷时，在承印物上形成油墨层后，进行UV起皱及固化；在此基础上，还可利用红外线干燥装置进一步对承印物加热，将油墨层中的丙酮蒸发出来后由排风系统抽走，以降低印刷品的丙酮含量。
本发明的紫外光固化油墨印刷、固化后可形成具有皱纹效果的油墨印刷层，该油墨印刷层具有良好的耐黄变性能，在光线下被晒不易变黄，同时具有良好的耐折性，弯折时不易发生爆裂现象。本发明的紫外光固化油墨可用于UV丝网印刷(丝印)，也可用于凹版印刷(凹印)。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，紫外光固化油墨的制备方法包括下述步骤：
(1)按下述重量比例配备聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、聚二甲基硅氧烷(聚二甲基硅氧烷的分子式是(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)3，其中n为5－100的自然数)、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡：聚氨酯丙烯酸酯30％，环氧丙烯酸酯20.5％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯20％，三丙烯酸丙烷三甲醇酯20％，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]2.5％，聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]1％，聚二甲基硅氧烷0.5％，聚醚改性聚硅氧烷0.5％，聚乙烯蜡5％；
(2)将聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯放入烘箱，加热至60℃，备用；
(3)分别将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]在100℃的温度下熔解为液体，然后将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合在一起并进行搅拌，使1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合均匀，备用；
(4)将步骤(1)配备的聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡，以及步骤(2)备用的物料、步骤(3)备用的物料加入搅拌桶中，并搅拌至混合均匀，得到紫外光固化油墨。
得到的紫外光固化油墨由下述重量配比的组分组成：聚氨酯丙烯酸酯30％；环氧丙烯酸酯20.5％；二缩三丙二醇二丙烯酸酯20％；三丙烯酸丙烷三甲醇酯20％；1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]2.5％；聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]1％；聚二甲基硅氧烷0.5％；聚醚改性聚硅氧烷0.5％；聚乙烯蜡5％。
上述紫外光固化油墨应用于印刷工艺：首先，将紫外光固化油墨印刷到承印物上后形成油墨层；随后利用低压汞灯发射出的波段在200－300纳米的紫外光照射油墨层(照射时间0.6秒)，在油墨层表层产生固化收缩而形成皱纹，但油墨层底层此时没有发生反应；接着利用常规UV灯发射出的波段在360纳米以上的紫外光进一步照射油墨层(照射时间0.06秒)，将油墨层彻底固化，形成具有皱纹效果的油墨印刷层；随后利用红外线干燥装置进一步对承印物加热，将油墨层中的丙酮蒸发出来后由排风系统抽走，以降低印刷品的丙酮含量。
实施例2
本实施例中，紫外光固化油墨的制备方法包括下述步骤：
(1)按下述重量比例配备聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、聚二甲基硅氧烷(聚二甲基硅氧烷的分子式是(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)3，其中n为5－100的自然数)、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡：聚氨酯丙烯酸酯35％，环氧丙烯酸酯15％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯18.9％，三丙烯酸丙烷三甲醇酯25％，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]1.5％，聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]0.5％，聚二甲基硅氧烷1％，聚醚改性聚硅氧烷0.1％，聚乙烯蜡3％；
(2)将聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯放入烘箱，加热至50℃，备用；
(3)分别将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]在120℃的温度下熔解为液体，然后将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合在一起并进行搅拌，使1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合均匀，备用；
(4)将步骤(1)配备的聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡，以及步骤(2)备用的物料、步骤(3)备用的物料加入搅拌桶中，并搅拌至混合均匀，得到紫外光固化油墨。
得到的紫外光固化油墨由下述重量配比的组分组成：聚氨酯丙烯酸酯35％，环氧丙烯酸酯15％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯18.9％，三丙烯酸丙烷三甲醇酯25％，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]1.5％，聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]0.5％，聚二甲基硅氧烷1％，聚醚改性聚硅氧烷0.1％，聚乙烯蜡3％。
上述紫外光固化油墨应用于印刷工艺：首先，将紫外光固化油墨印刷到承印物上后形成油墨层；随后利用低压汞灯发射出的波段在200－300纳米的紫外光照射油墨层(照射时间0.8秒)，在油墨层表层产生固化收缩而形成皱纹，但油墨层底层此时没有发生反应；接着利用常规UV灯发射出的波段在360纳米以上的紫外光进一步照射油墨层(照射时间0.08秒)，将油墨层彻底固化，形成具有皱纹效果的油墨印刷层；随后利用红外线干燥装置进一步对承印物加热，将油墨层中的丙酮蒸发出来后由排风系统抽走，以降低印刷品的丙酮含量。
实施例3
本实施例中，紫外光固化油墨的制备方法包括下述步骤：
(1)按下述重量比例配备聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、聚二甲基硅氧烷(聚二甲基硅氧烷的分子式是(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)3，其中n为5－100的自然数)、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡：聚氨酯丙烯酸酯25％，环氧丙烯酸酯25％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25％，三丙烯酸丙烷三甲醇酯21％，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]0.5％，聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]1.5％，聚二甲基硅氧烷0.1％，聚醚改性聚硅氧烷0.9％，聚乙烯蜡1％；
(2)将聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯放入烘箱，加热至80℃，备用；
(3)分别将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]在80℃的温度下熔解为液体，然后将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合在一起并进行搅拌，使1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合均匀，备用；
(4)将步骤(1)配备的聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡，以及步骤(2)备用的物料、步骤(3)备用的物料加入搅拌桶中，并搅拌至混合均匀，得到紫外光固化油墨。
得到的紫外光固化油墨由下述重量配比的组分组成：聚氨酯丙烯酸酯25％，环氧丙烯酸酯25％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯25％，三丙烯酸丙烷三甲醇酯21％，1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]0.5％，聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]1.5％，聚二甲基硅氧烷0.1％，聚醚改性聚硅氧烷0.9％，聚乙烯蜡1％。
上述紫外光固化油墨应用于印刷工艺：首先，将紫外光固化油墨印刷到承印物上后形成油墨层；随后利用低压汞灯发射出的波段在200－300纳米的紫外光照射油墨层(照射时间1秒)，在油墨层表层产生固化收缩而形成皱纹，但油墨层底层此时没有发生反应；接着利用常规UV灯发射出的波段在360纳米以上的紫外光进一步照射油墨层(照射时间0.1秒)，将油墨层彻底固化，形成具有皱纹效果的油墨印刷层；随后利用红外线干燥装置进一步对承印物加热，将油墨层中的丙酮蒸发出来后由排风系统抽走，以降低印刷品的丙酮含量。
实施例1－3的紫外光固化油墨在承印物上印刷、固化后形成的油墨印刷层，得到印刷品，对印刷品上的油墨印刷层的耐黄变性能及耐折性进行测试，其测试结果如下表1和表2所示。
表1耐黄变性能测试结果
表2耐折性测试结果
从表1可以看出，本发明的紫外光固化油墨印刷、固化后形成的油墨印刷层，经耐晒仪晒13小时后仍看不出有变黄的现象。从表2可以看出，本发明的紫外光固化油墨印刷、固化后形成的油墨印刷层，经多次反复折叠后，其折叠处仍不会爆裂开，耐折性好。由此可见，本发明的紫外光固化油墨具有良好的耐黄变性能和耐折性。
Claims (3)
1.一种紫外光固化油墨，其特征在于由下述重量配比的组分组成：
聚氨酯丙烯酸酯24－35%；
环氧丙烯酸酯14－25%；
二缩三丙二醇二丙烯酸酯15－25%；
三丙烯酸丙烷三甲醇酯15－25%；
1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮] 0.5－2.5%；
聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮] 0.5－1.5%；
聚二甲基硅氧烷0.1－1%；
聚醚改性聚硅氧烷0.1－1%；
聚乙烯蜡1－5%。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化油墨，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷的分子式是 (CH3)3SiO[(CH3)2SiO]nSi(CH3)3，其中n为5－100的自然数。
3.权利要求1或2所述的紫外光固化油墨的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）按比例配备聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸丙烷三甲醇酯、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡；
（2）将聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯和三丙烯酸丙烷三甲醇酯放入烘箱，加热至50－80℃，备用；
（3）分别将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]在80－120℃的温度下熔解为液体，然后将1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合在一起并进行搅拌，使1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]和聚合[2-羟基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮]混合均匀，备用；
（4）将步骤（1）配备的聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和聚乙烯蜡，以及步骤（2）备用的物料、步骤（3）备用的物料加入搅拌桶中，并搅拌至混合均匀，得到紫外光固化油墨。
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