CN107286740B - 一种uv-led胶印油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UV‑LED胶印油墨及其制备方法，所述油墨由如下按重量份计算的组分组成：20～35份改性环氧丙烯酸酯、10～20份松香改性聚酯丙烯酸酯、5～15份丙烯酸改性醇酸树脂、5～10份端乙烯基型松香衍生物、1～10份多官能团交联单体、1～10份单官能团稀释单体、5～10份光引发剂、15～40份颜料、3～10份填料、1～3份蜡粉、0.1～5份助剂。该油墨以UV‑LED为固化方式，无溶剂挥发，符合VOC国家排放标准，环保节能。且该油墨固化速度快，生产效率高，适合高速作业，同时柔韧性和附着力优良，兼具良好的耐磨性、耐热性和耐化性，非常适合复合金银卡纸、白卡纸、铜版纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、转印纸等纸张及其包装制品的印刷。

Description

一种UV-LED胶印油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，更具体地，涉及一种UV-LED胶印油墨及其制备方法。

背景技术

UV-LED胶印油墨一般由丙烯酸类预聚物、丙烯酸酯单体、光引发剂、颜填料、助剂等所组成。其固化的基本原理是通过吸收200～450nm的UV-LED紫外光，激活光引发剂产生自由基或阳离子，引发树脂或单体内双键导致聚合和交联，从而完成固化过程，属于辐射固化方式的一种。

与传统胶印油墨相比，UV-LED胶印油墨具有以下优点：一、更环保，UV-LED胶印油墨一般具有接近100％的固含量，无溶剂挥发，符合VOC国家排放标准，对操作者的健康有益；二、更节能，UV-LED胶印油墨的能耗比普通胶印油墨节省至少80％；三、固化速度快，紫外光使油墨连接料瞬间交联固化，大大提高了生产效率；四、更具经济性，UV-LED固化节能减排的同时，还提高了生产效率，从而降低了生产成本。与一般UV胶印油墨相比，UV-LED能耗更少，使用寿命更长，使用过程中不产生臭氧，更重要的是UV-LED发热更少，适合于纸张以及塑料薄膜等耐热性差的承印材料。UV-LED胶印油墨由于具有传统胶印油墨和一般UV胶印油墨无法比拟的优势，越来越受到印刷行业的重视，广泛应用于复合金银卡纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、聚氯乙烯片材、聚酯片材、聚乙烯片材等材质的印刷。

由于印刷行业对油墨印刷速度的要求越来越高，普通UV胶印油墨多采用多官能度的聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯为主体树脂，但是该类树脂柔韧性差，且不能兼顾附着力和颜料润湿性，不太适合纸张材质的印刷。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种UV-LED胶印油墨。本发明的另一目的在于提供一种UV-LED胶印油墨的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种UV-LED胶印油墨，由如下按重量份计算的组分组成：

所述改性环氧丙烯酸酯由环氧树脂与含双键的端羟基液态橡胶和丙烯酸反应制备而成，所述环氧树脂的环氧基的当量：所述液态橡胶的羟基的当量：所述丙烯酸的羧基的当量为1:0.1～0.3:0.9～0.7；

所述多官能团交联单体的官能团为四个或四个以上。

环氧丙烯酸酯附着力较好，所选液态橡胶为带双键的长链聚合物，经其改性后的环氧丙烯酸酯不但具有优异的柔韧性，还具有更快的固化速度。所述松香改性聚酯丙烯酸酯具有颜料润湿性好，固化速度快的特点，在金银卡纸等纸质基材上具有良好附着力，松香基的加入使涂膜具有更好的耐磨性和耐热性。所述丙烯酸改性醇酸树脂既保留了醇酸树脂的柔韧性、颜料润湿性，又兼具耐磨性、耐化性。所述端乙烯基型松香衍生物具有光活性，能提高油墨固化速度，并且使油墨具有良好的柔韧性、耐热性、耐化性和耐磨性。

通过松香改性聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、丙烯酸改性醇酸树脂复配，使颜料在胶印油墨中得到充分润湿、分散，使油墨色彩鲜艳，光泽度好。复配树脂加上端乙烯基型松香衍生物共同组成主要反应体系，共同赋予了油墨极快的固化速度，优良的柔韧性、附着力以及耐磨性，非常适用于复合金银卡纸、白卡纸、铜版纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、转印纸等纸质基材的高速印刷。

所述松香改性聚酯丙烯酸酯可以选择市售的产品，例如来自长兴化学材料(珠海)有限公司。

所述丙烯酸改性醇酸树脂可以选择市售的产品，来自天津开发区国隆化工有限公司的996-60或968-60。

优选地，所述环氧树脂的环氧基的当量：所述液态橡胶的羟基的当量：所述丙烯酸的羧基的当量为1:0.2:0.8。

优选地，所述液态橡胶为端羟基聚丁二烯、端羟基丁腈橡胶和端羟基聚异戊二烯中的一种或几种。

优选地，所述端乙烯基型松香衍生物为异海松酸、异海松酸甲酯、枞酸烯丙酯、马来海松酸酐单烯丙酯、异海松酸烯丙酯、丙烯酸改性松香烯丙酯、丙烯海松酸烯丙酯、马来海松酸三烯丙酯中的一种或几种。

优选地，所述多官能团交联单体为双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种。

多官能团交联单体光固化速度快，能提高交联度，使油墨在底材上的附着更加牢固。

优选地，所述单官能团稀释单体为丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酰吗啉中的一种或几种。

单官能团稀释单体的特点是具有良好的稀释性，能有效调节油墨粘度，同时还具有良好的热稳定性。

优选地，所述光引发剂为裂解型自由基光引发剂。

更优选地，所述光引发剂为2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种或几种。

优选地，所述颜料包括无机颜料和有机颜料，其中无机颜料为钛白粉或炭黑，有机颜料为洋红、联苯胺黄或酞青蓝。

优选地，所述填料为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅中的一种或几种的混合物。

优选地，所述蜡粉为聚乙烯蜡粉，用于提高油墨表面的滑爽性和耐刮伤性。

优选地，所述助剂包括分散剂、增塑剂和阻聚剂。其中分散剂用于提高颜料的分散稳定性，防止油墨沉淀分层，选自TEGO Dispers 655、TEGO Dispers 685或BYK111；增塑剂为环氧油酸多元醇酯，用于提高墨层的柔韧性，也可增加对印刷基材的粘附性；所述阻聚剂为对苯二酚，用于提高油墨的储存稳定性。

上述的UV-LED胶印油墨的制备方法，包括如下步骤：

S1.将环氧树脂与液态橡胶混合，加入催化剂和阻聚剂，充分反应后，加入丙烯酸，充分反应，制备得到改性环氧丙烯酸酯；

S2.以下步骤在避免阳光直射的条件下进行，将改性环氧丙烯酸酯、端乙烯基型松香衍生物和单官能团稀释单体混合均匀，加入光引发剂、助剂，溶解、混合均匀，得到混合预聚物；

S3.将松香改性聚酯丙烯酸酯、丙烯酸改性醇酸树脂和多官能团交联单体混合均匀，加入颜料、填料和蜡粉，充分润湿物料，研磨至细度≤10μm；

S4.缓慢加入步骤S2制备得到的混合预聚物，混合均匀，制得产品。

上述UV-LED胶印油墨在复合金银卡纸、白卡纸、铜版纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、转印纸的印刷中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的胶印油墨以UV-LED为固化方式，应用于紫外线波长为365nm、375nm、385nm、390nm或395nm的UV-LED光源，和传统热固化相比，无溶剂挥发，符合VOC国家排放标准，更加环保，和普通UV固化相比，无辐射无臭氧，光源更加节能，使用寿命更长。

由环氧树脂与端羟基含双键的液态橡胶和丙烯酸反应制备得到改性环氧丙烯酸酯，以松香改性聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、丙烯酸改性醇酸树脂为树脂体系，加上端乙烯基型松香衍生物共同组成主要反应体系，所制备的油墨固化速度快，生产效率高达每小时10000～12000张，非常适合高速作业；同时柔韧性极佳，附着力优良，兼具良好的耐磨性、耐热性和耐化性，非常适合复合金银卡纸、白卡纸、铜版纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、转印纸等纸张及其包装制品的印刷。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。下列实施例中所述份数均为重量计。

改性环氧丙烯酸酯A的制备

将环氧树脂与端羟基聚丁二烯液态橡胶(环氧基与羟基的当量比为1:0.2)混合，加入1％催化剂三乙胺和0.1％阻聚剂对甲氧基苯酚，在90～100℃下反应至少3h，然后把丙烯酸(环氧基与羧基的当量比为1:0.8)滴加进反应体系中，在100～110℃下反应至酸值达到2mgKOH/g以下，得到端羟基聚丁二烯改性环氧丙烯酸酯。

改性环氧丙烯酸酯B的制备

将环氧树脂与端羟基丁腈橡胶液态橡胶(环氧基与羟基的当量比为1:0.2)混合，加入1％催化剂三乙胺和0.1％阻聚剂对甲氧基苯酚，在90～100℃下反应至少3h，然后把丙烯酸(环氧基与羧基的当量比为1:0.8)滴加进反应体系中，在100～110℃下反应至酸值达到2mgKOH/g以下，得到端羟基丁腈橡胶改性环氧丙烯酸酯。

改性环氧丙烯酸酯C的制备

将环氧树脂与端羟基聚异戊二烯液态橡胶(环氧基与羟基的当量比为1:0.2)混合，加入1％催化剂三乙胺和0.1％阻聚剂对甲氧基苯酚，在90～100℃下反应至少3h，然后把丙烯酸(环氧基与羧基的当量比为1:0.8)滴加进反应体系中，在100～110℃下反应至酸值达到2mgKOH/g以下，得到端羟基聚异戊二烯改性环氧丙烯酸酯。

实施例1～5和对比例1～4

按照表1的配方制备实施例1～5及对比例1～4；

实验步骤如下：

S1.将改性环氧丙烯酸酯、端乙烯基型松香衍生物、单官能团稀释单体搅拌均匀，加入光引发剂、助剂进行溶解，直至溶解完毕且均匀混合为止。

S2.将松香改性聚酯丙烯酸酯、丙烯酸改性醇酸树脂、多官能团交联单体搅拌均匀，加入颜料、填料、蜡粉，用搅拌机以800rpm进行高速搅拌分散，充分润湿物料，然后用三辊研磨机研磨至细度≤10μm。

S3.在S2.完成后，缓慢加入S1.制得的混合预聚物，用搅拌机以1000rpm进行高速搅拌60分钟，即得胶印油墨。

实施例1～实施例5，以及对比例1～对比例4的配方如表1所述。

表1

其中，松香改性聚酯丙烯酸酯，来自长兴化学材料(珠海)有限公司；丙烯酸改性醇酸树脂，来自天津开发区国隆化工有限公司的996-60。

实施例1～实施例5，以及对比例1～对比例4制成的UV-LED胶印油墨的各项性能测试指标如表2所示。

表2

从实施例1～实施例5制成的各项性能测试指标可以看出，本发明制得的UV-LED胶印油墨气味低，符合VOC国家排放标准，而且印刷速度快，配合高速胶印机可大大提高生产效率，其优良的柔韧性、附着力和耐磨性，使其对纸张基材具有很好的印刷适应性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种UV-LED胶印油墨，其特征在于，由如下按重量份计算的组分组成：

所述改性环氧丙烯酸酯由环氧树脂与含双键的端羟基液态橡胶和丙烯酸反应制备而成，所述环氧树脂的环氧基的当量：所述液态橡胶的羟基的当量：所述丙烯酸的羧基的当量为1:0.1～0.3:0.9～0.7；

所述液态橡胶为端羟基聚丁二烯、端羟基丁腈橡胶和端羟基聚异戊二烯中的一种或几种；

所述端乙烯基型松香衍生物为异海松酸、异海松酸甲酯、枞酸烯丙酯、马来海松酸酐单烯丙酯、异海松酸烯丙酯、丙烯酸改性松香烯丙酯、丙烯海松酸烯丙酯、马来海松酸三烯丙酯中的一种或几种；

所述多官能团交联单体为双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种；

所述单官能团稀释单体为丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酰吗啉中的一种或几种；

所述光引发剂为裂解型自由基光引发剂；

所述丙烯酸改性醇酸树脂为天津开发区国隆化工有限公司的996-60。

2.根据权利要求1所述的UV-LED胶印油墨，其特征在于，所述环氧树脂的环氧基的当量：所述液态橡胶的羟基的当量：所述丙烯酸的羧基的当量为1:0.2:0.8。

3.根据权利要求1所述的UV-LED胶印油墨，其特征在于，所述光引发剂为2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种或几种。

4.权利要求1至3任一项所述的UV-LED胶印油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将环氧树脂与液态橡胶混合，加入催化剂和阻聚剂，充分反应后，加入丙烯酸，充分反应，制备得到改性环氧丙烯酸酯；

S2.以下步骤在避免阳光直射的条件下进行，将改性环氧丙烯酸酯、端乙烯基型松香衍生物和单官能团稀释单体混合均匀，加入光引发剂、助剂，溶解、混合均匀，得到混合预聚物；

S3.将松香改性聚酯丙烯酸酯、丙烯酸改性醇酸树脂和多官能团交联单体混合均匀，加入颜料、填料和蜡粉，充分润湿物料，研磨至细度≤10μm；

S4.缓慢加入步骤S2制备得到的混合预聚物，混合均匀，制得产品。

5.权利要求1至3任一项所述的UV-LED胶印油墨在复合金银卡纸、白卡纸、铜版纸、金属箔纸、合成纸、复合镭射纸、转印纸的印刷中的应用。