CN106905765A

CN106905765A - Uv固化耐擦洗油墨组合物及其制备方法

Info

Publication number: CN106905765A
Application number: CN201510973919.3A
Authority: CN
Inventors: 郑冬琛
Original assignee: Beijing Aotuomite Electronic Co Ltd
Current assignee: Beijing run LIAN Microelectronics Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-30

Abstract

本发明提供一种UV固化耐擦洗油墨组合物及其制备方法，能够使所得墨水喷墨流畅，不堵喷头，图案鲜艳，由于加入了氟化单体，打印产品具有良好的耐刮擦性能。组合物相对于所述UV固化耐擦洗油墨的总量包括：UV色浆5-20质量％，光固化丙烯酸酯预聚物10-40质量％，活性稀释剂50-80质量％，添加剂3-10质量％，光引发剂2-5质量％。方法包括以下步骤：将光固化丙烯酸预聚物，添加剂，活性稀释剂，光引发剂溶解在溶剂中，获得混合液；将UV色浆分散在以上混合液中，避光搅拌得到预混物；将预混物转移到高速分散剂上高速搅拌，直至颜料粒径小于600nm时过滤出料，得到UV固化油墨组合物。

Description

UV固化耐擦洗油墨组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及UV墨领域，具体涉及一种UV固化耐擦洗油墨组合物及其制备方法。

背景技术

常用的墨水有溶剂墨、水性墨和UV墨。溶剂墨在印刷过程中会放出有机挥发物，对工作环境和使用者带来潜在危害；水性墨由于干燥时间过长，从而导致印刷效果较差；而UV墨一般只需1/10秒即可彻底固着在基材的表面，且UV光不仅能使UV墨的表面固化，更能深入到墨水之中，以刺激深层墨膜的进一步固化。

与传统墨水相比较，UV墨具有以下优势：首先，其光聚合固化要更为彻底，并且不生成任何溶剂型的污染物，更加环保。另外，UV墨稳定性好，不含不溶物质，有效避免了打印头的堵塞，可有效延长打印头的使用寿命，且相应的UV固化装置结构紧凑，可节省场地空间，加工速度快，生产效率高。UV固化工艺还能保证膜层更薄，并有优良的性能，从而减少原材料消耗，有利于降低成本。所以UV墨近年来收到了人们的关注，也成为了近年来市场上附加值较高的油墨产品。

但是，现在市面上的UV墨尚存在需要改进和优化之处，一般来讲，UV墨来不及充分渗透就已固化，膜层主要处在承印材料的表面，墨水与承印材料之间的附着力要小于溶剂墨等，对某些承印材料的黏附力还有待提高。因此，尽管UV墨的研究开发取得了很好的效果，但是对打印产品具有较好的耐刮擦性，良好柔性的UV固化墨还需进一步研究。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种UV固化耐擦洗油墨组合物及其制备方法，通过在丙烯酸酯预聚物中加入非含氟丙烯酸酯单体和含氟丙烯酸酯单体的混合物作为活性稀释剂，使所得墨水喷墨流畅，不堵喷头，图案鲜艳，由于加入了氟化单体，打印产品具有良好的耐刮擦性能。

为达上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种UV固化耐擦洗油墨组合物，相对于所述UV固化耐擦洗油墨的总量，其包括：

UV色浆5-20质量％，

光固化丙烯酸酯预聚物10-40质量％，

活性稀释剂50-80质量％，

添加剂3-10质量％，

光引发剂2-5质量％。

进一步地，所述UV色浆树脂选自聚氨酯树脂，丙烯酸酯树脂，环氧树脂，有机硅树脂，丙烯酸酯改性环氧预聚物，丙烯酸酯改性聚氨酯预聚物及丙烯酸改性有机硅树脂。优选丙烯酸酯树脂。

进一步地，所述活性稀释剂为非含氟丙烯酸酯单体和含氟丙烯酸酯单体的混合物，其中，非含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸缩水甘油酯，考虑到油墨最终的性能，选用玻璃化温度较低的单体，优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯；含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十三氟辛酯；优选甲基丙烯酸三氟乙酯，其中相对于活性稀释剂总量，甲基丙烯酸三氟乙酯是30-70质量％。

进一步地，所述添加剂包括表面活性剂及流平助剂；其中表面活性剂选自异丙醇，正丙醇，正丁醇，C6-C12的高级醇；优选C6-C10的高级醇；流平助剂选自BYK-358N，BYK-333，BYK-300，BYK-331，BYK-354，BYK-361，BYK-371，BYK-388，优选BYK-361，BYK-371。

进一步地，所述光引发剂为裂解性光引发剂，选自1-羟基环己基苯基甲酮，2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，819，二苯甲酮，2,4-二羟基二苯甲酮，二苯基乙酮，α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮，安息香，安息香双甲醚，安息香乙醚，安息香异丙醚，安息香丁醚，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。优选1-羟基环己基苯基甲酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。

一种上述UV固化耐擦洗油墨组合物的制备方法，包括以下步骤：

将光固化丙烯酸预聚物，添加剂，活性稀释剂，光引发剂溶解在溶剂中，获得混合液；

将UV色浆分散在以上混合液中，避光搅拌1-2小时得到预混物；

将预混物转移到高速分散剂上高速搅拌，直至颜料粒径(所有组分)小于600nm时过滤出料，得到UV固化油墨组合物。

进一步地，所述颜料粒径通过激光粒度仪测定。

进一步地，所述高速搅拌的速率为600-1500r/min。

通过采取上述技术方案，本发明获得的有益效果为：

本发明所得的油墨喷墨流畅，不堵喷头，图案鲜艳，由于加入了氟化单体，打印产品具有良好的耐刮擦性能。

具体实施方式

首先说明发明要解决的问题：

UV喷墨墨水由光引发剂、预聚体、单体、颜料、助剂组成。其中预聚物是紫外光固化的主体，它的性能基本上决定了固化后固化膜的主要物理性能，包括打印产品的韧性、粘附性、着墨性和耐刮擦性。墨水黏度主要受预聚物自身的影响，因此预聚物的选用是UV喷墨墨水配制的关键技术之一。

下文中，具体地描述本发明。

本发明的UV固化耐擦洗油墨组合物包括UV色浆，光固化丙烯酸酯预聚物，活性稀释剂，添加剂，光引发剂，以下将具体介绍各组分：

本发明的UV色浆可选红、黄、蓝、黑等四种色系，色浆的树脂可以是聚氨酯树脂，丙烯酸酯树脂，环氧树脂，有机硅树脂，丙烯酸酯改性环氧预聚物，丙烯酸酯改性聚氨酯预聚物，丙烯酸改性有机硅树脂。为了和光固化预聚物有良好的相容性和良好的稳定性，因此色浆的树脂优选丙烯酸酯树脂。

本发明的活性稀释剂为非含氟丙烯酸酯单体和含氟丙烯酸酯单体的混合物，其中非含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸缩水甘油酯，考虑到油墨最终的性能，选用玻璃化温度较低的单体，优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯；含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十三氟辛酯。考虑到最终油墨与打印基材的附着，以及选用含氟单体与体系其他组分的相容性，优选甲基丙烯酸三氟乙酯，其中相对于活性稀释剂总量，甲基丙烯酸三氟乙酯是30-70质量％。

本发明的添加剂包括表面活性剂，流平助剂。其中表面活性剂可选为异丙醇，正丙醇，正丁醇，C6-C12的高级醇，从降低油墨的表面张力的效率考虑，优选C6-C10的高级醇；流平助剂为BYK-358N，BYK-333，BYK-300，BYK-331，BYK-354，BYK-361，BYK-371，BYK-388，从对油墨流平性能的考虑，为了获得流平性较佳的油墨组合物，流平剂优选优选BYK-361，BYK-371。。

本发明的光引发剂为裂解性光引发剂，因为光引发剂是光固化油墨的重要组成部分，经紫外照射后，活性分子裂解成自由基，从而引发光敏树脂和活性单体的聚合反应，因此它对油墨的固化速率起着决定性作用。选自1-羟基环己基苯基甲酮，2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，819，二苯甲酮，2,4-二羟基二苯甲酮，二苯基乙酮，α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮，安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，为了使油墨的反应固化效率高，固化完全，优选1-羟基环己基苯基甲酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。

本发明的UV固化耐擦洗油墨组合物的制备方法，需要将光固化丙烯酸预聚物，添加剂，活性稀释剂，光引发剂溶解在溶剂中，加入到搅拌罐中，要先经过预混合，然后将预混物转移到高速分散机中高速搅拌。高速分散是近年来采用的颜料分散的一种节能高效的颜料分散方法，具有产品损耗小，收率高的优点，因此应用到本发明中，降低墨的损失。

最后要对所得的墨进行过滤，过滤掉颜料粒径大于600nm的颗粒，避免在喷墨打印过程中由于大粒径颜料颗粒堵塞喷头的现象。下面结合具体实施例进一步说明。

下面通过具体的实施例对本发明作详细的说明：

实施例1

将10g UV红色色浆，20g光固化丙烯酸酯预聚物，30g甲基丙烯酸三氟乙酯，30g丙烯酸丁酯，2g流平助剂BYK-371，6g正辛醇以及2g 1-羟基环己基苯基甲酮加入到混合罐中，避光进行1小时的混合，然后转移到高速分散机上，在搅拌速度600r/min下搅拌2小时，检测颜料颗粒的粒径小于600nm时过滤除去大颗粒的颜料粒子，出料得到红色UV墨。

实施例2

将20g UV红色色浆，10g光固化丙烯酸酯预聚物，42g甲基丙烯酸三氟乙酯，18g丙烯酸丁酯，2g流平助剂BYK-371，3g正辛醇以及5g 1-羟基环己基苯基甲酮加入到混合罐中，避光进行1小时的混合，然后转移到高速分散机上，在搅拌速度600r/min下搅拌2小时，检测颜料颗粒的粒径小于600nm时过滤除去大颗粒的颜料粒子，出料得到红色UV墨。

实施例3

将5g UV红色色浆，40g光固化丙烯酸酯预聚物，28g甲基丙烯酸三氟乙酯，12g丙烯酸丁酯，2g流平助剂BYK-361，6g正辛醇以及2g 1-羟基环己基苯基甲酮加入到混合罐中，避光进行1小时的混合，然后转移到高速分散机上，在搅拌速度1000r/min下搅拌2小时，检测颜料颗粒的粒径小于600nm时过滤除去大颗粒的颜料粒子，出料得到红色UV墨。

实施例4

将5g UV红色色浆，10g光固化丙烯酸酯预聚物，52g甲基丙烯酸三氟乙酯，28g丙烯酸丁酯，2g流平助剂BYK-361，1g正己醇以及2g 2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮加入到混合罐中，避光进行1小时的混合，然后转移到高速分散机上，在搅拌速度1500r/min下搅拌2小时，检测颜料颗粒的粒径小于600nm时过滤除去大颗粒的颜料粒子，出料得到红色UV墨。

实施例5

将色浆换成蓝色色浆，其余条件和组成与实施例1相同，得到蓝色UV墨。

实施例6

将色浆换成黄色色浆，其余条件和组成与实施例2相同，得到黄色UV墨。

实施例7

将色浆换成黑色色浆，其余条件和组成与实施例3相同，得到黑色UV墨。

实施例8

作为对比例，将20g UV红色色浆，30g光固化丙烯酸酯预聚物，28g甲基丙烯酸甲酯，12g丙烯酸丁酯，2g流平助剂BYK-361，6g正辛醇以及2g 1-羟基环己基苯基甲酮加入到混合罐中，避光进行1小时的混合，然后转移到高速分散机上，在搅拌速度1000r/min下搅拌2小时，检测颜料颗粒的粒径小于600nm时过滤除去大颗粒的颜料粒子，出料得到红色UV墨。

实施例所得UV墨的性能如表1所示。

名称	刮擦性	疏水性(接触角)
			实施例1	良好	107
实施例2	良好	111
			实施例3	良好	106
实施例4	良好	105
			实施例5	优	108
实施例6	优	108
			实施例7	优	105
实施例8	优	95

表1各实施例性能对照表

Claims

1.一种UV固化耐擦洗油墨组合物，相对于所述UV固化耐擦洗油墨的总量，其包括：UV色浆5-20质量％，光固化丙烯酸酯预聚物10-40质量％，活性稀释剂50-80质量％，添加剂3-10质量％，光引发剂2-5质量％。

2.如权利要求1所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，所述UV色浆树脂选自聚氨酯树脂，丙烯酸酯树脂，环氧树脂，有机硅树脂，丙烯酸酯改性环氧预聚物，丙烯酸酯改性聚氨酯预聚物及丙烯酸改性有机硅树脂。

3.如权利要求1所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，所述活性稀释剂为非含氟丙烯酸酯单体和含氟丙烯酸酯单体的混合物，其中，非含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸庚酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸缩水甘油酯；含氟丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸三氟乙酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯，甲基丙烯酸十三氟辛酯。

4.如权利要求3所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸三氟乙酯，相对于活性稀释剂总量，甲基丙烯酸三氟乙酯是30-70质量％。

5.如权利要求3所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，非含氟丙烯酸酯单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯。

6.如权利要求1所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，所述添加剂包括表面活性剂及流平助剂；其中表面活性剂选自异丙醇，正丙醇，正丁醇，C6-C12的高级醇；流平助剂选自BYK-358N，BYK-333，BYK-300，BYK-331，BYK-354，BYK-361，BYK-371，BYK-388。

7.如权利要求3所述的UV固化耐擦洗油墨组合物，其特征在于，所述光引发剂为裂解性光引发剂，选自1-羟基环己基苯基甲酮，2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，819，二苯甲酮，2,4-二羟基二苯甲酮，二苯基乙酮，α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮，安息香，安息香双甲醚，安息香乙醚，安息香异丙醚，安息香丁醚，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。

8.制备权利要求1-7任一项所述的UV固化耐擦洗油墨组合物的方法，包括以下步骤：

将UV色浆分散在以上混合液中，避光搅拌得到预混物；

将预混物转移到高速分散剂上高速搅拌，直至颜料粒径小于600nm时过滤出料，得到UV固化油墨组合物。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述颜料粒径通过激光粒度仪测定。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高速搅拌的速率为600-1500r/min。