CN107936695B - 一种紫外光固化的uv喷墨墨水及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外光固化的UV喷墨墨水及其制备方法和应用，由包括如下重量份的组分制成：主体UV树脂15～40份；异氰尿酸三缩水甘油酯5～10份；3,4‑环氧环己基甲基丙烯酸酯10～15份；N‑乙烯基己内丙酰胺10～15份；二季戊四醇六丙烯酸酯5～10份光引发剂5～10份；硅烷偶联剂1～5份；颜料10～15份。本发明制备得到的UV喷墨墨水具有较好的耐高温性能和耐候性能，又具有良好的附着力和硬度，同时其粘度很低，可用喷墨打印的方式来加工手机、平板电脑等电子设备的3D曲面玻璃，加工工艺简单，高效率、低能耗，且对环境无污染。

Description

一种紫外光固化的UV喷墨墨水及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及UV喷墨墨水技术领域，具体涉及一种紫外光固化的UV喷墨墨水及其制备方法和应用。
背景技术
目前，屏幕盖板玻璃用的遮光油墨主要是双组分的环氧型油墨，其通过丝印的方式来加工平面的屏幕玻璃。但其主要不足为：一、要通过高温烘烤，烘烤时间长；二、大量用到有机溶剂，对环境造成很大的污染，不利于环保；三、其只能在平面玻璃上应用，不能在曲面玻璃上应用。
3D曲面玻璃在手机、平板电脑等电子设备的屏幕的运用越来越广泛。3D曲面盖板玻璃周边需要用到白色油墨或黑色油墨，主要起遮光作用。但普通的丝印油墨由于其上述缺陷，导致其在3D盖板玻璃中的应用受到很大限制。3D曲面玻璃周边遮光部分目前是用贴合或者是曝光显影的方法来制作。但贴合方法对设备及工人素质要求很高，而且这种方法操作过程复杂，工艺很耗时。而曝光显影的方法，目前也是处于小批量试用阶段，其工艺流程繁琐，良率不高，而且其需要高温烘烤，能耗大，同时其用到大量溶剂对环境造成污染。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的首要目的提供一种紫外光固化的UV喷墨墨水，该墨水用于3D曲面玻璃，具有很好的附着力、耐高温性能和耐候性能。
本发明的另一目的在于提供上述紫外光固化的UV喷墨墨水的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种紫外光固化的UV喷墨墨水，由包括如下重量份的组分制成：
主体UV树脂 15～40份
异氰尿酸三缩水甘油酯 5～10份
3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯 5～15份
N-乙烯基己内丙酰胺 5～15份
二季戊四醇六丙烯酸酯 5～10份
光引发剂 5～10份
硅烷偶联剂 1～5份
颜料 10～35份；
其中，所述的主体UV树脂，由包含以下重量份的组分制成：
端烃羧基硅油 50～80 份
3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯 20～40 份
催化剂 0.02～0.5 份
阻聚剂 0.02～0.5 份。
本发明所述的端烃羧基硅油可市购获得，也可通过自制得到。
优选的，所述的端烃羧基硅油，由包括如下重量份的组分制成：
双端氢硅油 55～75 份
β-羧乙基丙烯酸酯： 20～40 份
Karstedt催化剂： 0.01～0.1 份。
所述的光引发剂为自由基光引发剂与阳离子光引发剂的混合物，其中自由基光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或异丙基噻吨酮中的一种或几种的混合物，其中阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐或铁芳烃盐中的一种或几种的混合物。
所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH590或KH792中的一种或几种的混合物。
所述的催化剂为三苯基膦、四丁基溴化铵或三乙基苄基氯化铵中的一种或几种的混合物。
所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种的混合物。
所述的颜料为纳米钛白色浆或纳米碳黑色浆。
本发明还提供了上述的紫外光固化的UV喷墨墨水的制备方法，包括以下步骤：
（1）端烃羧基硅油的制备
按重量份数计，将55～75份的双端氢硅油、20～40β-羧乙基丙烯酸酯、0.01～0.1份Karstedt催化剂加到反应容器中，加热至60～145℃，用红外光谱仪监控直到Si-H键消失为主，整个反应时间为6～8小时，出料得到端烃羧基硅油；
（2）主体UV树脂的制备：
按重量份数计，将50～80份的端烃羧基硅油、20～40 份3,4-环氧环己基甲基丙烯
酸酯、0.02～0.5 份阻聚剂、0.02～0.5 份催化剂加到反应容器中，加热至85～135℃，反应温度控制在85～135℃，保温直到酸值小于3mgKOH/g，整个反应时间为3～8小时，出料得到主体UV树脂；
（3）UV喷墨墨水的制备：
加入主体UV树脂15～40份，异氰尿酸三缩水甘油酯5～10份，3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯5～15份，N-乙烯基己内丙酰胺5～15份，二季戊四醇六丙烯酸酯5～10份，搅拌同时加入光引发剂5～10份和硅烷偶联剂1～5份，然后边搅拌边加入颜料10-35份，高速分散1-2小时，真空脱去气泡，过滤，即得。
本发明还提供了上述的紫外光固化的UV喷墨墨水在手机、平板电脑等电子设备的3D曲面盖板玻璃中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明的主体UV树脂通过有机硅改性，得到有机硅改性的脂环族环氧丙烯酸酯齐聚体，其有机硅段的引入大大提高了墨水的耐高温性能和耐候性能，同时其粘度很低非常适合喷墨打印；
（2）本发明通过异氰尿酸三缩水甘油酯、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、N-乙烯基己内丙酰胺、二季戊四醇六丙烯酸酯的搭配使用，使墨水既可以自由基引发又可以阳离子引发，同时使得墨水具有很好的附着力和硬度；
（3）由于配方中加入了色浆，对于一般的光引发剂来说，不透光的颜色会使得光引发剂对紫外光的吸收效率降低，无法进行深层固化，本发明采用自由基引发剂与阳离子引发剂共同作用，自由基引发剂很好的解决表层固化及一部分的深层固化，而阳离子引发剂的引入很好的解决深层固化问题；
（4）本发明的紫外光固化的UV喷墨墨水可用喷墨打印的方式来加工手机、平板电脑等电子设备的3D曲面玻璃，加工工艺简单，高效率、低能耗，且对环境无污染。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
本发明所采用的原料均可市购得到，具体如下：
双端氢硅油：瑞禾RH-H6；
自由基光引发剂：184；
阳离子光引发剂：Irgacure 250；
硅烷偶联剂：KH550。
端烃羧基硅油的制备：
按重量份数计，将65份的双端氢硅油、35份β-羧乙基丙烯酸酯、0.05份Karstedt催化剂加到反应容器中，加热至60～145℃，用红外光谱仪监控直到Si-H键消失为主，整个反应时间为6～8小时，出料得到端烃羧基硅油。
主体UV树脂的制备:
按表1所示配方，将端烃羧基硅油、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、阻聚剂、催化剂加到反应容器中，加热至85～135℃，反应温度控制在85～135℃，保温直到酸值小于3mgKOH/g，整个反应时间为3～8小时，出料得到主体UV树脂；
表1 A 1~A4、C1-C2主体UV树脂 (重量份)
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1-6及对比例1-2
按表2所示配方，将主体UV树脂，异氰尿酸三缩水甘油酯，3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯，N-乙烯基己内丙酰胺，二季戊四醇六丙烯酸酯，搅拌同时加入光引发剂和硅烷偶联剂，然后边搅拌边加入颜料，高速分散1小时，真空脱去气泡，过滤，即得。将所得到的紫外光固化的UV喷墨墨水喷到手机3D曲面盖板玻璃 ，测试其各性能，结果如表2所示。
表2 实施例及对比例各组分组成及性能结果
Figure 564923DEST_PATH_IMAGE002
由表2实施例和对比例的结果可知，本发明的主体UV树脂通过有机硅改性，得到有机硅改性的脂环族环氧丙烯酸酯齐聚体，其有机硅段的引入大大提高了墨水的耐高温性能和耐候性能，同时其粘度很低非常适合喷墨打印；并通过异氰尿酸三缩水甘油酯、3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、N-乙烯基己内丙酰胺、二季戊四醇六丙烯酸酯的搭配使用，使得墨水具有很好的附着力和硬度。
各性能测试方法或标准：
粘度：GB/T 22235—2008；
附着力：GB/T 1720-88；
硬度：GB/T 26704--20 1 1201；
耐高温：GB/T 1735-1979；
耐候性：ASTM G-151。

Claims (8)

1.一种紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于，由包括如下重量份的组分制成：
主体UV树脂 15～40份
异氰尿酸三缩水甘油酯 5～10份
3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯 5～15份
N-乙烯基己内丙酰胺 5～15份
二季戊四醇六丙烯酸酯 5～10份
光引发剂 5～10份
硅烷偶联剂 1～5份
颜料 10～35份；
其中，所述的主体UV树脂，由包含以下重量份的组分制成：
端烃羧基硅油 50～80 份
3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯 20～40 份
催化剂 0.02～0.5 份
阻聚剂 0.02～0.5 份；
所述的端烃羧基硅油,由包含以下重量份的组分制成：
双端氢硅油 55～75 份
β-羧乙基丙烯酸酯： 20～40 份
Karstedt催化剂： 0.01～0.1 份。
2.根据权利要求1所述的紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于：所述的光引发剂为自由基光引发剂与阳离子光引发剂的混合物，其中自由基光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或异丙基噻吨酮中的一种或几种的混合物，其中阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐或铁芳烃盐中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH590或KH792中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于：所述的催化剂为三苯基膦、四丁基溴化铵或三乙基苄基氯化铵中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于：所述的阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、2-叔丁基对苯二酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的紫外光固化的UV喷墨墨水，其特征在于：所述的颜料为纳米钛白色浆或纳米碳黑色浆。
7.权利要求1~6任一项所述的紫外光固化的UV喷墨墨水的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1） 端烃羧基硅油的制备：
按重量份数计，将55～75份的双端氢硅油、20～40 份β-羧乙基丙烯酸酯、0.01～0.1份Karstedt催化剂加到反应容器中，加热至60～145℃，用红外光谱仪监控直到Si-H键消失为主，整个反应时间为6～8小时，出料得到端烃羧基硅油；
（2）主体UV树脂的制备：
按重量份数计，将50～80份的端烃羧基硅油、20～40 份3,4-环氧环己基甲基丙烯
酸酯、0.02～0.5 份阻聚剂、0.02～0.5 份催化剂加到反应容器中，加热至85～135℃，反应温度控制在85～135℃，保温直到酸值小于3mgKOH/g，整个反应时间为3～8小时，出料得到主体UV树脂；
（3）UV喷墨墨水的制备：
加入主体UV树脂15～40份，异氰尿酸三缩水甘油酯5～10份，3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯5～15份，N-乙烯基己内丙酰胺5～15份，二季戊四醇六丙烯酸酯5～10份，搅拌同时加入光引发剂5～10份和硅烷偶联剂1～5份，然后边搅拌边加入颜料10-35份，高速分散1-2小时，真空脱去气泡，过滤，即得。
8.权利要求1-6任一项所述的紫外光固化的UV喷墨墨水在3D曲面盖板玻璃中的应用。
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