CN106189512A - 一种用于喷墨打印的水性uv墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于喷墨打印的水性UV墨水及其制备方法，由下列重量份比的组分制成：颜料1‑5份，分散剂1‑15份，水5‑30份，助溶剂5‑20份，预聚物30‑65份，光引发剂0.1份‑5份，其他助剂0.1‑5份，预聚物为水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯以及水性聚酯丙烯酸酯中的一种或几种，助溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、聚乙二醇、三甘醇、酰胺、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、N‑甲基吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮中的一种或几种，其他助剂为消泡剂、阻聚剂和表面活性剂。该水性UV喷墨墨水不仅环保，打印流畅性好，而且墨水在承印物固化后附着力、耐摩擦性能好，产品储存稳定。

Description

一种用于喷墨打印的水性UV墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性UV墨水，特别涉及一种用于喷墨打印的水性UV墨水及其制备方法，属于喷墨材料技术领域。
背景技术
UV光固化是利用紫外光引发具有化学活性的单体和低聚物快速交联聚合，瞬间固化成固态材料。传统的油性UV喷墨可适用于多种基材，高效节能，但油性UV喷墨中含有较多丙烯酸酯类活性稀释剂，不仅污染环境，而且对皮肤和眼睛有强烈刺激性作用，严重影响身体健康。此外，残留的活性稀释剂会影响固化涂层的耐摩擦等性能。
随着人们环保意识和生活品质的提高，水性喷墨墨水逐渐得到认可与青睐。普通的水性喷墨墨水色彩饱和度高，对喷头损害小，能够减小环境污染和对人体健康的伤害。但普通水性喷墨墨水容易堵头、承印范围窄、稳定性差和干燥速度慢等缺点限制了它的应用。虽然现有技术中有研究水性喷墨墨水来改善这几方面的问题，但还是有些不足。例如专利CN104927485A公开了一种喷墨印刷水性UV墨水，采用该发明喷墨印刷水性UV墨水进行喷墨打印，墨水固化速度快，固化温度低，印品干燥时间短且质量较好，墨头易清洗，能源消耗低；但该发明使用酒精作为稀释剂，挥发性高，会影响储存稳定性。专利CN103160168A公开了一种用于喷墨打印直接制版技术的水性UV固化墨水及其制备方法和应用，该发明墨水打印精度高，固化速度快；但发明中使用较多光反应单体，刺激性大，对身体有伤害，而且单体在固化过程中不完全，影响打印后图案在基材的附着力、耐摩擦性能。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，而提供一种用于喷墨打印的水性UV墨水及其制备方法，该水性UV喷墨墨水不仅环保，打印流畅性好，而且墨水在承印物固化后附着力、耐摩擦性能好，产品储存稳定。
本发明采取的技术方案为：
一种用于喷墨打印的水性UV墨水，由下列重量份比的组分制成：
颜料 1-5份，
分散剂 1-15份，
水 5-30份，
助溶剂 5-20份，
预聚物 30-65份，
光引发剂 0.1-5份，
其他助剂 0.1-5份，
预聚物为水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯以及水性聚酯丙烯酸酯中的一种或几种，
助溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、聚乙二醇、三甘醇、酰胺、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮中的一种或几种，
其他助剂为消泡剂、阻聚剂和表面活性剂。
所述的分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂、萘磺酸盐类分散剂、聚醚类分散剂、苯乙烯马来酸酐共聚物、木质素磺酸钠中的一种或几种。
所述的光引发剂为QTX[2-羟基-3-(2’-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物]、819DW[苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化磷]、KIPEM(高分子型引发剂KIP150稳定的水乳液)以及在二苯甲酮类光引发剂上引入季铵盐的BTC、BPQ中的一种或几种。
所述的助溶剂优选二乙二醇丁醚、甘油、N-甲基吡咯烷酮、三乙二醇丁醚、二甘醇、环己基吡咯烷酮、丙二醇中的多种。
所述的消泡剂为改性聚硅氧烷、聚二甲基硅油、聚丙烯酸酯以及磷酸三丁酯中的一种或几种。阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚以及2，6-二叔丁基对甲苯酚中的一种或几种。表面活性剂为阳离子、阴离子、两性、非离子表面活性剂中的一种或几种，优选氨基羧酸盐、聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物。
所述的颜料选自颜料红BL、颜料红HF3C、颜料红P2GL、颜料品红BRT、颜料红A3R、永固红F5RK、永固黄F3RK、颜料黄3R、颜料黄HFG、颜料黄2RLF、永固黄G、永固黄GR、永固黄HR、颜料蓝2BSF、颜料蓝A2R、酞菁蓝B、酞菁蓝BS、酞菁蓝BGS中的一种或几种。
一种用于喷墨打印的水性UV墨水，当为黑色时，优选由下列重量份比的组分制成：
颜料：3-5份，颜料红BL、颜料黄3R与颜料蓝A2R，三者质量比6:8:4；
分散剂：2-5份；
水：10-30份；
助溶剂：12-18份；
预聚物：30-40份，水性聚氨酯丙烯酸酯与水性环氧丙烯酸酯，二者质量比4:1；
光引发剂：3-5份；
其他助剂：1-2份。
所述的分散剂优选BYK-194与BYK-2012。
上述用于喷墨打印的水性UV墨水的制备方法，包括步骤如下：
(1)色浆的制备：将全部分散剂、预聚物的4/7、助溶剂的5/9、水的2/3以及其他助剂的1/2混合，高速搅拌均匀，加入全部颜料混合均匀，转移至卧式砂磨机研磨至细度0.3μm以下；
(2)墨水的制备：在研磨好的浆料中依次加入剩余的预聚物、助溶剂、水、其他助剂和全部的光引发剂，搅拌均匀，即可得到水性UV喷墨墨水。
本发明水性UV墨水结合了油性UV喷墨墨水和普通水性喷墨墨水的优良性能，主要有如下特点：(1)附着牢度好，承印材料范围广；(2)不使用光反应单体，降低了单体对人体和环境的危害，耐候性、耐摩擦性均有了较大提高；(3)使用挥发性低的有机溶剂作为稀释剂，稳定性好。本发明水性UV喷墨墨水不仅环保，打印流畅性好，而且墨水在承印物固化后附着力、耐摩擦性能好，产品储存稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例所用的主要原料：
颜料选自中星染料化工有限公司产的颜料红BL、颜料黄3R、颜料蓝A2R等；预聚物选自ALLNEX公司产的聚氨酯丙烯酸酯EBECRYL 8210、聚氨酯丙烯酸酯KRM8721、环氧丙烯酸酯EBECRYL 3701；光引发剂选自已经商品化的水性光引发剂KIPEM、BTC、QTX中的一种；助剂BYK-348、BYK-019选自德国毕克助剂，Tego830选自德国迪高助剂，D-502选自天津赛菲化学科技发展有限公司产的，对羟基苯甲醚选自上海浩弘化工有限公司产的。
实施例1
一种用于喷墨打印的水性UV墨水：
按重量份比称取下列原料：
颜料红BL 3份
分散剂BYK-194 3份
聚氨酯丙烯酸酯EBECRYL 8210 40份
二乙二醇丁醚 5份
甘油 5份
N-甲基吡咯烷酮 7份
光引发剂KIPEM 5份
表面活性剂BYK-348 0.5份
消泡剂BYK-019 1份
阻聚剂对羟基苯甲醚 0.5份
水 30份。
制备：将全部分散剂、预聚物的4/7、助溶剂的5/9、水的2/3以及其他助剂的1/2混合，高速搅拌均匀，加入全部颜料混合均匀，转移至卧式砂磨机研磨至细度0.3μm以下；在研磨好的浆料中依次加入剩余的预聚物、助溶剂、水、其他助剂和全部的光引发剂，搅拌均匀，即可得到水性UV喷墨墨水。
实施例2
一种用于喷墨打印的水性UV墨水：
按重量份比称取下列原料：
颜料黄3R 4份
分散剂BYK-2012 2份
聚氨酯丙烯酸酯KRM8721 40份
三乙二醇丁醚 6份
二甘醇 7份
环己基吡咯烷酮 5份
光引发剂BTC 2份
BPQ 2份
表面活性剂D-502 0.5份
消泡剂BYK-019 1份
阻聚剂对羟基苯甲醚 0.5份
水 30份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种用于喷墨打印的水性UV墨水：
按重量份比称取下列原料：
颜料蓝A2R 4份
分散剂BYK-194 4份
环氧丙烯酸酯EBECRYL 3701 40份
二乙二醇丁醚 5份
丙二醇 5份
甘油 5份
光引发剂QTX 5份
表面活性剂D-502 0.5份
消泡剂TEGO-830 1份
阻聚剂对羟基苯甲醚 0.5份
水 30份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种用于喷墨打印的水性UV墨水：将实施例1、2、3中制备的墨水以2:2:1的质量比例混合均匀，即可得到黑色水性UV喷墨墨水。
墨水性能测试
1)稳定性测试
将制备好的墨水分别储存在60℃和-23℃下，测试墨水粒径及粘度变化。
(1)60℃保存7天结果见表1。
表1
样品 初始粘度 储存后粘度 初始粒径 储存后粒径
实施例1 8.23 8.30 0.234 0.234
实施例2 7.86 7.92 0.189 0.189
实施例3 8.52 8.61 0.213 0.213
实施例4 8.01 8.10 0.234 0.234
(2)-23℃保存7天结果见表2。
表2
样品 初始粘度 储存后粘度 初始粒径 储存后粒径
实施例1 8.23 8.18 0.234 0.234
实施例2 7.86 7.76 0.189 0.189
实施例3 8.52 8.44 0.213 0.213
实施例4 8.01 7.94 0.234 0.234
老化后，墨水粒径不变，粘度无明显变化，稳定性较好。
2)附着力测试
通过百格法测试墨水固化后在底物上的附着力，见表3。
表3
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
附着力等级 4-5B 4-5B 4-5B 4-5B
3)打印流畅性测试
表4
打印100平米以上无断线情况，流畅性好。
对比市售某厂家墨水的性能：
1)稳定性
(1)60℃保存7天
表5
颜色 初始粘度 储存后粘度 初始粒径 储存后粒径
红 8.56 8.70 0.243 0.243
黄 8.05 8.25 0.189 0.201
蓝 7.88 8.14 0.202 0.217
黑 8.00 8.17 0.213 0.220
(2)-23℃保存7天
表6
颜色 初始粘度 储存后粘度 初始粒径 储存后粒径
红 8.56 8.40 0.243 0.243
黄 8.05 7.80 0.189 0.189
蓝 7.88 7.72 0.202 0.213
黑 8.00 7.83 0.213 0.234
2)附着力测试
通过百格法测试墨水固化后在底物上的附着力。
表7
颜色 红 黄 蓝 黑
附着力等级 4-5B 4B 4B 4B
通过对比可以发现，本发明的水性UV喷墨墨水具有更高的附着力和稳定性。该墨水通过高品质UV打印机，可以在相纸、PP等基材表面打印，打印100米不断线。而且，该墨水未添加光固化单体，对环境污染小，打印后图案的耐摩擦性能有了明显改善。
以上是结合具体实施例对本发明的详细介绍，本发明的保护范围不限于此。

Claims (10)

1.一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，由下列重量份比的组分制成：
颜料 1-5份，
分散剂 1-15份，
水 5-30份，
助溶剂 5-20份，
预聚物 30-65份，
光引发剂 0.1份-5份，
其他助剂 0.1-5份，
预聚物为水性聚氨酯丙烯酸酯、水性环氧丙烯酸酯以及水性聚酯丙烯酸酯中的一种或几种，
助溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、聚乙二醇、三甘醇、酰胺、二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮中的一种或几种，
其他助剂为消泡剂、阻聚剂和表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的助溶剂为二乙二醇丁醚、甘油、N-甲基吡咯烷酮、三乙二醇丁醚、二甘醇、环己基吡咯烷酮、丙二醇中的多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂、萘磺酸盐类分散剂、聚醚类分散剂、苯乙烯马来酸酐共聚物、木质素磺酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的光引发剂为QTX、KIPEM、819DW、BTC、BPQ以及QTX中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的消泡剂为改性聚硅氧烷、聚二甲基硅油、聚丙烯酸酯以及磷酸三丁酯中的一种或几种；阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚以及2，6-二叔丁基对甲苯酚中的一种或几种；表面活性剂为阳离子、阴离子、两性、非离子表面活性剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的表面活性剂选自氨基羧酸盐、聚醚改性聚硅氧烷、聚硅氧烷-聚醚共聚物。
7.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的颜料选自颜料红BL、颜料红HF3C、颜料红P2GL、颜料品红BRT、颜料红A3R、永固红F5RK、永固黄F3RK、颜料黄3R、颜料黄HFG、颜料黄2RLF、永固黄G、永固黄GR、永固黄HR、颜料蓝2BSF、颜料蓝A2R、酞菁蓝B、酞菁蓝BS、酞菁蓝BGS中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，当为黑色时，由下列重量份比的组分制成：
颜料：3-5份，颜料红BL、颜料黄3R与颜料蓝A2R，三者质量比6:8:4；
分散剂：2-5份；
水：10-30份；
助溶剂：12-18份；
预聚物：30-40份，水性聚氨酯丙烯酸酯与水性环氧丙烯酸酯，二者质量比4:1；
光引发剂：3-5份；
其他助剂：1-2份。
9.根据权利要求8所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水，其特征是，所述的分散剂为BYK-194与BYK-2012。
10.权利要求1-9任一项所述的一种用于喷墨打印的水性UV墨水的制备方法，其特征是，包括步骤如下：
(1)色浆的制备：将全部分散剂、预聚物的4/7、助溶剂的5/9、水的2/3以及其他助剂的1/2混合，高速搅拌均匀，加入全部颜料混合均匀，转移至卧式砂磨机研磨至细度0.3μm以下；
(2)墨水的制备：在研磨好的浆料中依次加入剩余的预聚物、助溶剂、水、其他助剂和全部的光引发剂，搅拌均匀，即可得到水性UV喷墨墨水。
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