CN105907171A - 一种耐紫外线耐热助剂及包含其的用于pvc层的凹版油墨组合物 - Google Patents

一种耐紫外线耐热助剂及包含其的用于pvc层的凹版油墨组合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐紫外线耐热助剂，通过在二苯甲酮和水杨酸衍生物上连接硅烷偶联剂得到，本发明进一步提出了含有上述耐紫外线与耐热变色助剂的环保油墨组合物，它包括树脂粉末、环保溶剂混合物、颜料、耐紫外线耐热助剂、流平剂、耐磨助剂等。本发明解决了PVC印刷油墨的味道和印刷过程中，褪色和在使用过程中紫外线照射材料变色的问题。

Description

一种耐紫外线耐热助剂及包含其的用于PVC层的凹版油墨组 合物
技术领域
本发明属于印刷领域，涉及薄膜凹版印刷油墨领域，具体为一种耐紫外线耐热助剂及其制备方法及包含其的凹版油墨组合物。
背景技术
PVC是一种重要的印刷基材，因为阻燃，价廉，容易加工，可以作为薄膜通过压膜技术覆层在各种塑料表面形成各种材料。经过印刷的PVC薄膜，在表面上印刷各种图案，应用在壁纸，地板方面，也可以加工成各种容器的形状，作为家用电器、器件等。因而广泛的应用在诸多领域。
无论是薄膜，还是容器，为了达到装饰效果，都需要印刷上各种美丽的图案，以提升产品的竞争力，美化生活，增加对客户的吸引力。
在PVC印刷过程中所使用的油墨是这些产品和材料重要的装饰材料。它直接影响产品的美观度和竞争力，尤其是油墨品质的好坏，直接影响了产品的美誉度。
目前，在PVC凹版印刷过程中，所使用的油墨，大部分为溶剂型，含有大量溶剂，尤其是在凹版油墨，80～90％为溶剂。这些溶剂作为印刷工艺中基本材料，主要的功能是溶解油墨组分中的树脂，调节油墨的粘度，改善印刷质量，控制印刷速度，即控制印刷图案干燥速度，进而影响产品的生产效率。
在印刷过程中，油墨中的溶剂，随着印刷工序中进行，在印刷、干燥过程中，挥发到车间的空气里、进而进入大气中，影响了大气质量，造成了雾霾，造成工作车间味道极大，损害了生产工人的健康。目前，用于PVC薄膜印刷的有效溶剂为环己酮，醋酸乙酯，苯类溶剂，这些溶剂不仅对人体有害，同时，味道极大，刺激人的感觉器官，尤其是在高温的夏季，给生产车间人员与环境带来极大的危害，因此，开发环保溶剂是目前急需解决的问题。
在印刷过程中，因为对印刷的图案需要加热，在加热的过程，会导致一些颜色变化和色差，影响了产品的印刷品质。同时，PVC基材在塑料中，与一般的薄膜不同，是极性不是很强的材料，这意味着，所选择的印刷材料的树脂受到了一定限制，采用其它的树脂，容易在印刷界面上，造成印刷材料与基材粘结性能的劣化。在使用过程中，还会遇到紫外线照射不仅是印刷材料变色，同时也会造成材料老化。
发明内容
在本发明中，惊奇地发现通过在二苯甲酮和水杨酸衍生物上连接硅烷偶联剂，不仅保留了这些助剂的耐紫外线功能，同时还增加了其对颜料的耐热变色能 力，并增加了这些材料与树脂的相容性，因此本发明提出了一种耐紫外线耐热助剂。
进一步地，本发明提出了上述耐紫外线耐热助剂在制备凹版油墨中的应用。
更进一步地，本发明提出了一种含有所述耐紫外线耐热助剂的用于PVC层的凹版油墨组合物。该组合物为环保、可满足凹版印刷高速印刷，120米/分要求的油墨；同时解决了印刷过程中，因覆膜加热颜料或染料变色，褪色而出现的色差问题以及使用过程中紫外线照射导致印刷材料变色、老化问题。
具体地，本发明提供一种耐紫外线耐热助剂，所述助剂具有如下结构：
其中，R1为1～5碳原子的烷基；
其中，其产物是利用母体化合物中羟基，与偶联剂NCOCH2CH2Si(OR1)3反应获得的产物，其反应温度为室温，反应的摩尔比为1∶1，反应时间为2h。
或其中，X和Y各自独立地选自卤素、OH、NH2、COCH3、SH(SR)中的任意一种；R为1～10碳原子的烃，R1为1～5碳原子的烃。
本发明进一步提出了上述耐紫外线耐热助剂的制备方法，通过将水杨酸衍生物或二苯甲酮的衍生物与硅烷偶联剂按照摩尔比1∶1反应制备得到，反应温度为40～50℃，反应时间为2～3h，所述的硅烷偶联剂为NCOCH2CH2Si(OR)3，其中，R为1～5碳原子的烃。
更近一步地，本发明提出了上述耐紫外线耐热助剂在制备凹版油墨中的应用。
在一种实施方案中，本发明提出了一种凹版油墨组合物，作为待印刷的材料，其包括如下质量百分比的组分：
其中，所述耐紫外线耐热助剂为权利要求1所述的耐紫外线耐热助剂。
其中，所述的树脂粉末为聚酯、松香衍生物、硝酸纤维素、有机硅树脂、环氧树脂、酚醛环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸共聚物、PVC、乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂中的任意一种或几种的混合物粉末。
更优选地，所述的树脂粉末的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000。所述的树脂粉末用于PVC印刷基材，但不限于PVC其它基材。
优选地，所述的树脂粉末为聚酯粉末和硝酸纤维素树脂的混合物，其混合比为聚酯粉末：硝酸纤维素粉末＝8～10∶1。
在另外的实施方案中，本发明的凹版油墨组合物还包括消泡剂，所述消泡剂为普通常用消泡剂，用量根据经验适当添加即可。
优选地，所述的耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH的组合物，其中R为7～15碳原子的烃，巴西棕榈蜡与烷基醇质量比为20∶1。
优选地，所述的环保溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、己二酸甲酯、己二酸二甲酯、丁二酸甲酯、丁二酸酸二甲酯、戊二酸甲酯、戊二酸二甲酯、羟基丙酸甲酯、油酸甲酯、柠檬酸甲酯、柠檬酸二甲酯。更优选地，所述的环保溶剂为丁二酸二甲酯、羟基丙酸甲酯、丁醇、乙醇按质量比10∶2.5∶0.5∶3的混合物。
优选地，所述的润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为H或甲基，R为1-18碳原子的烷烃，n为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数。
优选地，所述的流平剂具有如下分子结构：
其中，X为1～10，n为10～30的整数，m为20～30的整数。
本发明进一步提出了上述凹版油墨组合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照提供的物质含量，进行称重，按照比例向反应釜中依次加入的树脂粉末、环保溶剂混合物、润湿剂、耐磨助剂、耐紫外线耐热助剂，同时，不断搅拌，混合均匀；
(2)将反应釜的温度控制在45℃～60℃，向其中加入配方量的颜料，加完毕之后保温5～15分钟，在加入配方量的流平剂
有益效果：与现有技术相比，本发明具有的优点为：
(1)本发明的耐紫外线耐热助剂提高颜料耐温性能，消除了色差，延缓了材料在日光下的变色与老化，提高了产品发合格率；
(2)本发明制备油墨为环保油墨，对人体不构成危害，减轻环境的压力，无味道。
具体实施方式
下面通过具体的实施例详细说明本发明。
实施例1耐紫外线耐热助剂的制备。
本实施例提出了制备一类耐紫外线耐热助剂的制备方法，该助剂具有如下结构：
其中，R1为1～5碳原子的烃；
或者为：
其中，X和Y各自独立地选自卤素、OH、NH2、COCH3、SH(SR)中的任意一种；R为1～10碳原子的烃，R1为1～5碳原子的烃。
其制备方法如下：通过将水杨酸衍生物或二苯甲酮的衍生物与硅烷偶联剂按照摩尔比1∶1反应制备得到，反应温度为40～50℃，反应时间为2～3h，所述的硅烷偶联剂为NCOCH2CH2Si(OR)3，其中，R为1～5碳原子的烃。
实施例2用于PVC层的凹版油墨组合物。
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物58份、环保溶剂混合物20份、颜料3份、耐磨助剂3份、润湿剂2份、流平剂0.1份、耐紫外线耐热助剂13.9份、消泡剂两份，其中：
耐紫外线耐热助剂的结构为：
其中，R1为5碳原子的烃，其制备方法如前文所述。
树脂粉末混合物为聚酯粉末：硝酸纤维素粉末按照质量比8～10∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比20∶1的混合物，其中R为8碳原子的烃；环保溶剂混合物为丁二酸二甲酯、羟基丙酸甲酯、丁醇、乙醇按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为甲基，R为8碳原子的烷烃，n为10整数，Y为10的整数，Z位10的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为2，n为15，m为25。
其制备方法如下：
(1)按照提供的物质含量，进行称重，按照比例向反应釜中依次加入的树脂粉末、环保溶剂混合物、润湿剂、耐磨助剂、耐紫外线耐热助剂，同时，不断搅拌，混合均匀；
(2)将反应釜的温度控制在45℃～60℃，向其中加入配方量的颜料，加完毕之后保温5～15分钟，在加入配方量的流平剂。
对制备的油墨组合物进行性能测试，结果为：无味道，190耐热时间7分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度110米/分，耐辐照时间800小时。
实施例3用于PVC层的凹版油墨组合物。
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物40份、环保溶剂混合物23份、颜料10份、耐磨助剂5份、润湿剂5份、流平剂2份、耐紫外线耐热助剂15份、消泡剂5份，其中，
耐紫外线耐热助剂的结构为：
其中，X和Y分别为OH和OCH3，R为8碳原子的烃，R1为5碳原子的烃。其制备方法如上文所述；
树脂粉末混合物为聚酯粉末：硝酸纤维素粉末按照质量比10∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比15∶1的混合物，其中R为10碳原子的烃；环保溶剂混合物为丁二酸二甲酯、羟基丙酸甲酯、丁醇、乙醇按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为甲基，R为5碳原子的烷烃，n为10整数，Y为10的整数，Z位10的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为5，n为20，m为30。
其制备方法同实施例1。
对制备的油墨组合物进行性能测试，结果为：无味道，190耐热时间8分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度115米/分，耐辐照时间850小时。
实施例4用于PVC层的凹版油墨组合物。
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物51份、环保溶剂混合物25份、颜料10份、耐磨助剂2份、润湿剂5份、流平剂2份、耐紫外线耐热助剂5份、消泡剂2份，其中，
耐紫外线耐热助剂的结构式为：
其中，X和Y分别为OH和NH2，R为5碳原子的烃，R1为3碳原子的烃；
树脂粉末混合物为环氧树脂、酚醛环氧树脂、氨基树脂按照质量比8∶2∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比20∶1的混合物，其中R为15碳原子的烃；环保溶剂混合物为己二酸甲酯、己二酸二甲酯、丁二酸甲酯、丁二酸酸二甲酯按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为H，R为10碳原子的烷烃，n为15整数，Y为20的整数，Z位15的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为8，n为25，m为20。
其制备方法同实施例1。
对制备的油墨组合物进行性能测试，结果为：无味道，190耐热时间7分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度120米/分，耐辐照时间900小时。
实施例5用于PVC层的凹版油墨组合物。
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物60份、环保溶剂混合物10份、颜料10份、耐磨助剂5份、润湿剂3份、流平剂1份、耐紫外线耐热助剂11份，其中，
耐紫外线耐热助剂的结构式为：
其中，X和Y分别为NH2和SCH3，R为3碳原子的烃，R1为4碳原子的烃。
树脂粉末混合物为环氧树脂、酚醛环氧树脂、氨基树脂按照质量比8∶2∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比20∶1的混合物，其中R为15碳原子的烃；环保溶剂混合物为松香衍生物、硝酸纤维素、有机硅树脂、环氧树脂按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为甲基，R为5碳原子的烷烃，n为30整数，Y为10的整数，Z位0的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为5，n为20，m为25。
其制备方法同实施例1。
对制备的油墨组合物进行性能测试，结果为：无味道，190耐热时间9分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度118米/分，耐辐照时间915小时。
实施例6用于PVC层的凹版油墨组合物。
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物58份、环保溶剂混合物25份、颜料4.9份、耐磨助剂4份、润湿剂3份、流平剂0.1份、耐紫外线耐热助剂5份，其中，
耐紫外线耐热助剂的结构式为：
其中，R1为4碳原子的烷基。
树脂粉末混合物为PVC、乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂按照质量比8∶2∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比20∶1的混合物，其中R为10碳原子的烃；环保溶剂混合物为松香衍生物、硝酸纤维素、有机硅树脂、环氧树脂按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为甲基，R为6碳原子的烷烃，n为40整数，Y为20的整数，Z位10的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为6，n为15，m为20。
其制备方法同实施例1。
对制备的油墨组合物进行性能测试，结果为：无味道，190耐热时间13分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度117米/分，耐辐照时间750小时。
实施例7
本实施例提供了一种凹版油墨组合物，其由如下重量份数的组分组成：树脂粉末混合物60份、环保溶剂混合物20份、颜料1份、耐磨助剂2份、润湿剂1份、流平剂1份、耐紫外线耐热助剂15份，其中，
耐紫外线耐热助剂的结构式为：
其中，R1为5碳原子的烷基。
树脂粉末混合物为PVC、乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂按照质量比10∶2∶1的混合物，上述树脂的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000；耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH按照质量比20∶1的混合物，其中R为10碳原子的烃；环保溶剂混合物为松香衍生物、硝酸纤维素、有机硅树脂、环氧树脂按照质量比为10∶2.5∶0.5∶3的混合物；润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为甲基，R为8碳原子的烷烃，n为35整数，Y为20的整数，Z位10的整数；流平剂具有如下分子结构：
其中，X为8，n为15，m为20。
其制备方法同实施例1。
测试效果：无味道，190耐热时间12分钟不变色，附着力1级，无色差，干燥速度108米/分，，耐辐照时间945小时。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种耐紫外线耐热助剂，其特征在于，所述助剂具有如下结构：
其中，R1为1～5碳原子的烃；
或者，所述助剂具有如下结构：
其中，X和Y各自独立地选自卤素、OH、NH2、COCH3、SCH3中的任意一种，R为1～10碳原子的烃，R1为1～5碳原子的烃。
2.权利要求1所述的耐紫外线耐热助剂的制备方法，其特征在于，通过将水杨酸衍生物或二苯甲酮的衍生物与硅烷偶联剂按照摩尔比1∶1反应制备得到，反应温度为40～50℃，反应时间为2～3h，所述的硅烷偶联剂为COCH2CH2Si(OR1)3，其中，R1为1～5碳原子的烃。
3.权利要求1所述的耐紫外线耐热助剂在制备凹版油墨中的应用。
4.一种凹版油墨组合物，作为待印刷的材料，其特征在于，其包括如下重量分数的组分：
其中，所述耐紫外线耐热助剂为权利要求1所述的耐紫外线耐热助剂。
5.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的树脂粉末为聚酯、松香衍生物、硝酸纤维素、有机硅树脂、环氧树脂、酚醛环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸共聚物、PVC、乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂中的任意一种或几种的混合物粉末。
6.根据权利要求5所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的树脂粉末的玻璃化温度在35～75℃之间、重均分子量为400～20000。
7.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的树脂粉末为聚酯粉末和硝酸纤维素树脂的混合物，其混合质量比为聚酯粉末∶硝酸纤维素粉末＝8～10∶1。
8.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，还包括消泡剂。
9.根据权利要求4述的用于PVC层的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的耐磨助剂为巴西棕榈蜡与ROH的组合物，其中R为7～15碳原子的烃，巴西棕榈蜡与烷基醇质量比为20∶1。
10.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的环保溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、己二酸甲酯、己二酸二甲酯、丁二酸甲酯、丁二酸酸二甲酯、戊二酸甲酯、戊二酸二甲酯、羟基丙酸甲酯、油酸甲酯、柠檬酸甲酯、柠檬酸二甲酯。
11.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的润湿剂具有如下分子结构：
其中，R1为H或甲基，R为1-18碳原子的烷烃，n为10～50的整数，Y为10～30的整数，Z为0～20的整数。
12.根据权利要求4所述的凹版油墨组合物，其特征在于，所述的流平剂具有如下分子结构：
其中，X为1～10，n为10～30的整数，m为20～30的整数。
13.权利要求4所述的凹版油墨组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照提供的物质含量，进行称重，按照比例向反应釜中依次加入的树脂粉末、环保溶剂混合物、润湿剂、耐磨助剂、耐紫外线耐热助剂，同时，不断搅拌，混合均匀；
(2)将反应釜的温度控制在45℃～60℃，向其中加入配方量的颜料，加完毕之后保温5～15分钟，在加入配方量的流平剂。
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