CN105331196A - 一种无溶剂型uv喷码油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种无溶剂型UV喷码油墨及其制备方法，涉及油墨，所述无溶剂型UV喷码油墨按重量份数比的组成为：改性水性聚氨酯乳液10～20份、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末10～20份、单体：45～60份、光引发剂：2～6份、色料：3～6份、分散剂：0.1～0.5份、助剂：1～3份、消泡剂0.1～0.3份。所述无溶剂型UV喷码油墨为无溶剂体系，环保无毒无污染，固化速度快、固化率高、分散效果好，附着力好，适用于多种基材，耐溶剂性能好，不掉色，生产效率高、节约能源、降低成本。

Description

一种无溶剂型UV喷码油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨，特别涉及一种无溶剂型UV喷码油墨及其制备方法。

背景技术

随着生产自动化的普及，喷码机作为标识批号、流水号、生产日期、保质期等标志的必须工具得到各行业的广泛应用，具有自动化、生产效率高等优点。

目前喷码机采用的油墨主要是使用苯类、卤代烃类、酯类和酮类为溶剂，存在溶剂气味大、有毒、生产和使用环境恶劣等缺点，危害人体，污染环境带，随着人类社会的进步和环保意识的加强，其使用范围将进一步受到限制直至被环保产品淘汰。

同时一般的喷码油墨大多数非固化形态，对部分材料的附着力有限，存在着耐候性耐溶剂性能差等缺陷。

UV紫外固化工艺具有固化速度快，生产效率高，节省能源、环保等优点，同时具备优异的附着性和耐溶剂、耐候性。

中国专利CN201210408418公开一种用于高速喷墨印刷的黑色UV喷墨油墨及其制备方法。此发明用于喷墨印刷，其承印材料主要为纸张类，在其他领域如PET、PP等塑料瓶和金属不锈钢等材质上附着力差，固化后收缩严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种附着力强、机械强度高、固化率高、分散效果好、环保的无溶剂型UV喷码油墨及其制备方法。

所述无溶剂型UV喷码油墨，按重量份数计，其组成为：改性水性聚氨酯乳液10～20份、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末10～20份、单体：45～60份、光引发剂：2～6份、色料：3～6份、分散剂：0.1～0.5份、助剂：1～3份、消泡剂0.1～0.3份。

所述改性水性聚氨酯乳液的制备方法如下：将有机硅与异佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1：1.1，在70～80℃反应，制成主链含有机硅的—OH封端的预聚物，然后将该预聚物与聚酯二元醇混合后在80℃反应1h后加入二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应得到聚合物预聚体，温度降至50℃，加入丙酮降低体系黏度，加入三乙胺中和成盐，冷却至10℃，加水乳化，同时加入乙二胺进行扩链反应1h，制得有机硅改性水性聚氨酯乳液。

所述聚丙烯酸系吸水性树脂粉末的制备工序如下：

步骤a.丙烯酸中和：向中和反应罐中依次加入去离子水48重量份、乙醇5重量份、氢氧化钠15重量份、丙烯酸32重量份，控制中和反应罐内的温度不超过35℃，搅拌均匀得一中和液；

步骤b.配料：往步骤a的中和液中加入作为内部交联剂的30wt％聚乙二醇二丙烯酸酯水溶液0.28重量份、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5重量份，控制中和反应罐内的温度35℃，搅拌至溶解混合均匀，得到料液备用；

步骤c.加入引发剂：向中和反应罐中加入作为引发剂的2，2’-偶氮-二异丁腈0.22重量份，搅拌约15分钟后，得到料液待用；

步骤d.喷雾聚合：启动预热喷雾聚合干燥机，通入相对湿度为90％的空气；开动送料泵，将中和反应罐中的料液送至喷雾聚合机进行雾化、聚合和干燥过程得到吸水性树脂颗粒；和

步骤f.收集产品：在反应器的底端收集吸水性树脂粉末。

所述单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的混合物，所述混合物中乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯：三丙二醇二丙烯酸酯：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量份数比为1:3:1。

所述光引发剂为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮、三芳基硅氧醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮苯甲酰甲酸甲酯等中一种或者几种组成。

所述消泡剂可选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等中的一种或几种，优选聚氧丙烯甘油醚，所述消泡剂的作用为消除油墨中的气泡。。

所述色料为酸性染料、碱性染料、直接染料、活性染料、颜料等中的一种或几种混合。

所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰胺等中的一种或其中几种组成。

所述助剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇甲醚醋酸酯等中的一种或几种。

所述无溶剂型UV喷墨油墨的制备方法，包括以下步骤：

1)将15～20份的单体、色料、分散剂混合后加入到高速分散搅拌机中，以转速1200r/min持续搅拌150～180min；

2)将步骤1)得到的混合物通过三辊研磨机研磨3～5次；

3)将剩余的单体、改性水性聚氨酯乳液、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末、消泡剂、助剂加入步骤2)得到的混合物中，在800r/min下持续搅拌90～120min；和

4)在搅拌条件下加入光引发剂，即得无溶剂型UV喷码油墨。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.无溶剂体系，环保无毒无污染。

2.固化速度快、固化率高、分散效果好。

3.附着力好，适用于多种基材。

4.耐溶剂性能好，不掉色。

5.生产效率高、节约能源、降低成本。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买获得的常规产品。

实施例1制备有机硅改性水性聚氨酯乳液

将有机硅与异佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1:1.1在氮气保护下80℃反应2小时，制成主链含有机硅的-OH封端的预聚物，然后将该预聚物与聚酯二元醇混合后加入到装有电动搅拌器、冷凝管、温度计和氮气通入口的四口烧瓶中，在氮气的保护下，80℃反应1h；然后加入N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸溶液，再反应6小时，得到聚合物预聚体，温度降至50℃，加入适量丙酮降低体系黏度，加入三乙胺中和成盐，0.5h后冷却至10℃，加水乳化，同时加入乙二胺进行扩链反应1h，制得有机硅改性水性聚氨酯乳液。

实施例2制备聚丙烯酸系吸水性树脂粉末

步骤a.丙烯酸中和：向中和反应罐中供给去离子水48重量份、乙醇5重量份、氢氧化钠15重量份、丙烯酸32重量份，控制中和反应罐内的温度约35℃，搅拌均匀得一中和液；

步骤b.配料：往步骤a的中和液中加入作为内部交联剂的30wt％聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量523)水溶液0.28重量份、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5重量份，控制中和反应罐内的温度约35℃，搅拌至溶解混合均匀，往离心雾化器中通入相对湿度为85％的空气；

步骤c.加入引发剂：向中和反应罐中加入作为引发剂的2，2’-偶氮-二异丁腈0.22重量份，搅拌约15分钟后；和

步骤d.喷雾聚合：开动送料泵，将中和反应罐中的料液送至启动预热喷雾聚合干燥机，通入相对湿度为85％的空气；开动送料泵，将中和反应罐中的料液送至喷雾聚合机进行雾化、聚合和干燥工序得到吸水树脂颗粒。

步骤f.收集产品：在反应器的底端收集吸水性树脂颗粒。

仪器及其设定参数：

采用LPG高速离心喷雾干燥机，入口温度：220℃，出口温度：90℃；转速：18000r/min,喷雾盘直径120mm；空气流速0.1m/s，喷雾喷嘴的料液通过量为1.5m3/h。在反应器的底端收集吸水性树脂颗粒，于125℃干燥1小时，得到聚丙烯酸系吸水性树脂粉末。

实施例3制备无溶剂型UV喷码油墨

将三丙二醇二丙烯酸酯36份、色料6份、油酸酰胺0.3份混合后加入到高速分散搅拌机中，1200r/min持续搅拌150～180min；将得到的混合物通过三辊研磨机研磨5次；将乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯12份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12份、改性水性聚氨酯乳液10份、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末20份、聚氧丙烯甘油醚0.2份、乙二醇丁醚1.5份加入得到的混合物中，800r/min持续搅拌110min。

按重量份数计，各原料的组成为：

实施例4制备无溶剂型UV喷码油墨

制备方法与实施例3相同。

按重量份数计，各原料的组成为：

实施例5实施例3无溶剂型UV喷码油墨测试实验

1.实施例3制得的溶液指标检测如下：

PH值：6-6.5

粘度：5.500-7.5mps(25℃，察恩3号杯)

固化率：97.08％；

90％的颗粒粒径小于0.8μm；

比重：0.95-1.05g/cm3

电导率：800-1000μs/cm

表面涨力:30-45mn/m。

2.将实施例3制得的溶液采用喷墨的方式喷涂在塑料片上，所用的塑料片为PET、PVC、PP等常用塑料材质，经过UV灯(4kW)30-50s照射后用百格测试方法其附着力，结果：未脱落面积100％，判定为合格.

实施例4中所用的材质可以是金属、橡胶、木材等。

以上所述具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于：按重量份数计，其组成为：改性水性聚氨酯乳液10～20份、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末10～20份、单体：45～60份、光引发剂：2～6份、色料：3～6份、分散剂：0.1～0.5份、助剂：1～3份、消泡剂0.1～0.3份。

2.如权利要求1所述无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于所述单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物。

3.如权利要求2所述无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于所述混合物中乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯：三丙二醇二丙烯酸酯：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的重量份数比为1:3:1。

4.如权利要求1所述无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于按重量份数计，其组成为：

改性水性聚氨酯乳液10份；聚丙烯酸系吸水性树脂粉末20份；

乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯12份；三丙二醇二丙烯酸酯36份；

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯12份；色料：6份；

二芳基碘鎓盐2份；乙二醇丁醚1.5份；

油酸酰胺：0.3份；聚氧丙烯甘油醚0.2份。

5.如权利要求1所述无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于所述改性水性聚氨酯乳液的制备方法如下：将有机硅与异佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1：1.1，在70～80℃反应得到预聚物，然后将该预聚物与聚酯二元醇混合后在80℃反应1h后加入二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续反应得到聚合物预聚体，温度降至50℃，加入丙酮降低体系黏度，加入三乙胺中和成盐，冷却至10℃，加水乳化，同时加入乙二胺进行扩链反应1h，制得有机硅改性水性聚氨酯乳液。

6.如权利要求1所述无溶剂型UV喷码油墨，其特征在于所述聚丙烯酸系吸水性树脂粉末的制备工序如下：

步骤a.丙烯酸中和：向中和反应罐中依次加入去离子水48重量份、乙醇5重量份、氢氧化钠15重量份、丙烯酸32重量份，控制中和反应罐内的温度不超过35℃，搅拌均匀得一中和液；

步骤b.配料：往步骤a的中和液中加入作为内部交联剂的30wt％聚乙二醇二丙烯酸酯水溶液0.28重量份、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺0.5重量份，控制中和反应罐内的温度35℃，搅拌至溶解混合均匀，得到料液备用；

步骤c.加入引发剂：向中和反应罐中加入作为引发剂的2，2’-偶氮-二异丁腈0.22重量份，搅拌约15分钟后，得到料液待用；

步骤d.喷雾聚合：启动预热喷雾聚合干燥机，通入相对湿度为90％的空气；开动送料泵，将中和反应罐中的料液送至喷雾聚合机进行雾化、聚合和干燥过程得到吸水性树脂颗粒；和

步骤f.收集产品：在反应器的底端收集吸水性树脂粉末。

7.如权利要求1～4任一所述无溶剂型UV喷墨油墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将15～20份的单体、色料、分散剂混合后加入到高速分散搅拌机中，以转速1200r/min持续搅拌150～180min；

2)将步骤1)得到的混合物通过三辊研磨机研磨3～5次；

3)将剩余的单体、改性水性聚氨酯乳液、聚丙烯酸系吸水性树脂粉末、消泡剂、助剂加入步骤2)得到的混合物中，在800r/min下持续搅拌90～120min；和

4)在搅拌条件下加入光引发剂，即得无溶剂型UV喷码油墨。