CN107286735A - 电子束固化高耐化学性pet塑料印刷油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，该油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯10‑25份，聚氨酯丙烯酸酯1‑10份，环氧丙烯酸酯1‑5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10‑20份，1,6‑己二醇双丙烯酸酯15‑25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5‑15份，聚乙烯蜡粉1‑10份，润湿剂1‑10份，颜料1‑20份。本发明的油墨能够在极短的固化时间下形成强有力且相互交互的高分子立体聚合网络，使得墨膜同时具有较高的硬度、附着力、耐化学性、耐摩擦性、耐热性和耐蒸煮性能，其经济环保，可以满足各类丝印移印的需求。

Description

电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨及其制备方法

技术领域

本发明属于油墨领域，具体涉及一种电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨。

背景技术

采用电子束能量固化的油墨称为电子束固化油墨（即EB油墨）。普通油墨印刷后墨膜层的干燥，一般是油墨中的连结料被承印物吸收和挥发，固态物质则保留在承印物表面，形成一层薄薄的墨层。而电子束固化则是借助电子束做照射能源，与活性液体化学配方进行辐射化学反应，在常温下迅速干燥固化的过程。

由于电子束是一种辐射，所以也可以把电子束辐射归于辐射固化一类。辐射固化是在现有科学技术的基础上发展起来的一门新技术，它主要是采用一种扫描型的电子加速器，辐射固化中电子加速器的电子束对基材表面扫描从而实现固化加工，其基本含义就是利用紫外光或电子束为能源，引发具有化学活性的液体配方，在基体表面实现快速反应的固化过程。紫外光固化和电子束固化技术不同于传统技术（例如热固化）的最大优点在于辐射固化采用高效能源的紫外光或电子束作为引发手段，快速实现涂层固化。其中电子束辐射则是由一批经过加速的电子流所组成的，在高能电子束的作用下，产生自由基或离子基，自由基或离子基再与其他物质交联成网状聚合物，与紫外光相比，粒子能量远远高于紫外光，能够使空气电离，且电子束固化一般不需光引发剂，能够直接引发化学反应，对物质的穿透力也比紫外光大。

电子束固化和光固化两者所采用的树脂（预聚物）和单体是类似的，因此其聚合过程和产物也具有一定的相似性和可比性。但是，两者的差别也是明显的，这些差别决定了其不同的优势和市场需求。和光固化相比，电子束固化的优点包括：

１）电子束固化因电子的能量很高，可直接使树脂或单体等有机物解离，产生自由基和离子从而引发聚合反应，因此在电子束固化配方中不必使用光引发剂。这会带来许多好处。首先，光引发剂在光固化时不能完全分解，而它们一般都是含有羰基的化合物，这对光固化材料的耐老化性能极为不利；其次，不用光引发剂可使固化产物更加纯净，不会由于残留的光引发剂及其光分解产物的挥发而引起难闻的臭味，这对某此应用（例如生物、医学、食品等）是至关重要的；最后，由于光引发剂价格一般都比较贵，因此不用光引发剂在产品成本方面也是有利的；

2）电子束的穿透能力仅和物质的密度有关，对于油墨等着色物质不存在像光固化那样的光难以透过的问题，避免了在光固化中必须使用量大而价昂的光引发剂的缺点；

3）电子束的穿透深度比光的穿透深度大，因此，电子束固化不仅可用于薄的表面涂层，也可用于厚达数毫米甚至数厘米的复合材料的固化以及双面固化，这在光固化是比较难以做到的。

电子束固化油墨同UV油墨一样，在网印中也是最有发展前途的“绿色”油墨之一。由于电子束固化油墨不受墨层厚度的限制，操作起来也比紫外线光固化油墨更为安全。

当然，作为一种发展中的新型固化技术，EB固化技术也存在着一些缺点。如近年来EB固化设备虽然在价格上有很大程度的降低，但是其设备一次性投入仍然较大；EB油墨的价格仍比普通油墨的价格高；为解决空气中氧的抑制问题，一般都必须采用惰性气体屏蔽的方法，不仅增加了装置的复杂性，而且增加了生产成本；EB固化仅适用于平面的涂层固化，因而固化产品的几何形状受到限制；EB油墨的一个重要特性就是它有良好的耐抗性，但这在废弃印刷品回收时则成为脱墨难、妨碍回收的一个因素，因此在印品回收方面还必须做新的研究。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨。

本发明的另一目的是提供一种上述电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，该油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯10-25份，聚氨酯丙烯酸酯1-10份，环氧丙烯酸酯1-5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10-20份，1,6-己二醇双丙烯酸酯15-25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5-15份，聚乙烯蜡粉1-10份，润湿剂1-10份，颜料1-20份。

本发明的油墨可以仅由以上各组分配制而成，也可以在不影响整体性能的基础上加入其他组分，例如稀释剂等。

在一种优选方案中，本电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯15-25份，聚氨酯丙烯酸酯2-10份，环氧丙烯酸酯1-5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15-20份，1,6-己二醇双丙烯酸酯15-25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5-15份，聚乙烯蜡粉2-8份，润湿剂1-5份，颜料1-20份。

在另一种优选方案中，本电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯20份，聚氨酯丙烯酸酯5份，环氧丙烯酸酯3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15份，1,6-己二醇双丙烯酸酯20份，聚硅氧烷丙烯酸酯10份，聚乙烯蜡粉5份，润湿剂5份，颜料10份。

本发明中的润湿剂为BYK-346或BYK-163。

本发明的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨的配制方法为：先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在20～80℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

优选的，高速分散时的温度为30～60℃，更优选50～60℃。

本发明的EB油墨具有如下诸多优点：

（1）不含挥发性物质VOC，没有气味或仅有很小的气味，减少了对工人健康的危害，无环境污染；

（2）耐抗性好，油墨中的化学物质通过交联反应形成了高分子立体网状聚合物，墨膜具有较好的耐化学性和耐摩擦性；

（3）固化时间短，只需0.1秒左右即可彻底干燥，与传统印刷需要几分钟甚至几天才能彻底干燥相比，大大提高了生产效率，有利于进行规模生产；

（4）颜料浓底高，印制的产品外观漂亮，具有很强的光泽高和立体感；

（5）减少了印刷机的清洗时间，墨斗里的EB油墨即使存放一个晚上，也不会出现结皮、硬化现象，减少了浪费；

（6）固化时不会出现导致承印物变形的强热量。

本发明的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，通过各组分之间（特别是低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯）的协同作用，使得油墨能够在极短的固化时间下形成强有力且相互交互的高分子立体聚合网络，使得墨膜同时具有较高的硬度、附着力、耐化学性、耐摩擦性、耐热性和耐蒸煮性能，其经济环保，可以满足各类丝印移印的需求，为EB固化技术在油墨的发展提供了一种新的应用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于以下各实施例。

实施例1

各组分的重量份组成为：低密度聚乙烯20份，聚氨酯丙烯酸酯5份，环氧丙烯酸酯3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15份，1,6-己二醇双丙烯酸酯20份，聚硅氧烷丙烯酸酯10份，聚乙烯蜡粉5份，润湿剂5份，颜料10份。

配制方法为：先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在45℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

实施例2

各组分的重量份组成为：低密度聚乙烯22份，聚氨酯丙烯酸酯6份，环氧丙烯酸酯3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯13份，1,6-己二醇双丙烯酸酯17份，聚硅氧烷丙烯酸酯8份，聚乙烯蜡粉5份，润湿剂5份，颜料10份。

配制方法为：先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在45℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

实施例3

各组分的重量份组成为：低密度聚乙烯18份，聚氨酯丙烯酸酯8份，环氧丙烯酸酯3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯11份，1,6-己二醇双丙烯酸酯122份，聚硅氧烷丙烯酸酯9份，聚乙烯蜡粉5份，润湿剂5份，颜料10份。

配制方法为：先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在45℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

对比例1

将实施例1中的低密度聚乙烯移除，其他组分和制备同实施例1。

对比例2

将实施例1中的聚氨酯丙烯酸酯移除，其他组分和制备同实施例1。

对比例3

将实施例1中的1,6-己二醇双丙烯酸酯移除，其他组分和制备同实施例1。

测试例

将各实施例和对比例所得的油墨涂于PET塑料基材上，置入电子束加速器内进行电子束辐照， 经0.1s辐照剂量1kgy后，墨膜固化。固化后墨膜各项性能测试结果如下：

1、附着力、耐划伤性、耐磨性的表示方法：1为最差，5为最优，具体性能见下表。

2、耐水性（GB/T1733-93甲法），实施例1-3均高于3000h，对比例1-3低于500h。

3、耐酸性 （5 wt %盐酸溶液浸泡400h），实施例1-3墨膜无异常，对比例1和2在48h内有墨膜部分脱落溶解，对比例3在48h内有异常。

4、耐碱性（5 wt %NaOH溶液浸泡400h），实施例1-3墨膜无异常，对比例1-3在24h内有墨膜有溶解现象。

5、铅笔硬度，实施例1-3为2H-3H，对比例3为F，对比例1和2为H。

6、耐热性，实施例1-3在4-5级，对比例1-3低于3级。

Claims (8)

1.一种电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于该油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯10-25份，聚氨酯丙烯酸酯1-10份，环氧丙烯酸酯1-5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10-20份，1,6-己二醇双丙烯酸酯15-25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5-15份，聚乙烯蜡粉1-10份，润湿剂1-10份，颜料1-20份。

2.根据权利要求1所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于该油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯15-25份，聚氨酯丙烯酸酯2-10份，环氧丙烯酸酯1-5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15-20份，1,6-己二醇双丙烯酸酯15-25份，聚硅氧烷丙烯酸酯5-15份，聚乙烯蜡粉2-8份，润湿剂1-5份，颜料1-20份。

3.根据权利要求2所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于该油墨包括如下重量份的组分：低密度聚乙烯20份，聚氨酯丙烯酸酯5份，环氧丙烯酸酯3份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15份，1,6-己二醇双丙烯酸酯20份，聚硅氧烷丙烯酸酯10份，聚乙烯蜡粉5份，润湿剂5份，颜料10份。

4.根据权利要求1、2或3所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于所述润湿剂为BYK-346或BYK-163。

5.根据权利要求1所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于该油墨的配制方法为：先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在20～80℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

6.根据权利要求5所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨，其特征在于所述高速分散时的温度为30～60℃。

7.一种权利要求1所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨的制备方法，其特征在于先将低密度聚乙烯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和聚硅氧烷丙烯酸酯在20～80℃下高速分散至得到分散均匀的溶液，再加入聚乙烯蜡粉、润湿剂和颜料，然后用液压三棍机进行研磨，直至颜料完全分散到5微米以下，最后过滤包装即可。

8.根据权利要求7所述的电子束固化高耐化学性PET塑料印刷油墨的制备方法，其特征在于所述高速分散时的温度为30～60℃。