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一种高附着力高光泽黑色uv喷墨油墨及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，以重量份计包括如下组分：黑色色浆10～20份，聚氨酯丙烯酸酯树脂10～20份，活性稀释剂50～70份，光引发剂6～10份，助剂3～4份；其中，活性稀释剂包括第一活性稀释剂、第二活性稀释剂和第三活性稀释剂，按质量份数计，三者用量比为2～3:1～2:2～3；光引发剂为1‑羟基‑环己基苯甲酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦和2,4,6‑三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的至少一种；助剂包括消泡剂、流平剂、附着力促进剂和阻聚剂。本发明还提供了上述高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨的制备方法及应用。本发明的黑色UV喷墨油墨具有光泽值高、附着力好及硬度高等优点。

Description

一种高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及UV固化材料领域，具体涉及一种高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨及其制备方法和应用。
背景技术
紫外光固化(UV)油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨连接料中的单体聚合成聚合物，从而使油墨干燥成膜。UV喷墨打印系统可以将任何图像印在马口铁、水晶、玻璃、亚克力、金属、陶瓷、油画布上，UV喷墨打印还可以实现个性化按需打印，用于一些随身携带的物品，彰显用户个性，如手机壳、化妆镜、打火机、钱包等。
目前国外生产的黑色UV喷墨油墨价格一般比较昂贵，约300元/公斤，尽管它们综合性能良好，但是为了使打印基材表面拥有高光泽，往往还要在这些油墨的涂层上喷涂UV光油。
而国内在UV喷墨油墨方面起步比较晚，性能好的产品比较少，且产品综合性能远落后于美日等国家，在实际应用中，高档产品的表面常常需要有高光泽度，目前高光泽的UV油墨一般都添加了金属粉，但是这也会使得UV油墨粘度增大，不利于喷墨印刷；而且产品经常会出现使用不稳定、堵塞喷头、保质期短、附着力差等问题。另外添加了金属粉的UV油墨还会极大的增加重金属污染，目前手机壳等产品重金属超标的报道屡见不鲜。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，以重量份计包括如下组分：黑色色浆10～20份，聚氨酯丙烯酸酯树脂10～20份，活性稀释剂50～70份，光引发剂6～10份，助剂3～4份。
其中，黑色色浆以重量份计包括如下组分：炭黑颜料15～25份，聚氨酯丙烯酸酯树脂15～25份，活性稀释剂40～60份，分散剂5～15份。
具体地，聚氨酯丙烯酸酯树脂为市售(商品名)的Power Dream 2002、Power Dream2022、Power Dream 2031、Power Dream 2665、Power Dream 2668、Power Dream 2668D、Power Dream LED-UV6中的至少一种；
其中，Power Dream 2002和Power Dream 2022为双官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，Power Dream 2031为三官能度改性聚氨酯丙烯酸酯树脂，Power Dream LED-UV6为四官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂，Power Dream 2665、Power Dream 2668和Power Dream2668D为五官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂。
活性稀释剂包括第一活性稀释剂、第二活性稀释剂和第三活性稀释剂，按质量份数计，三者用量比为2～3:1～2:2～3，
其中，第一活性稀释剂为含苯氧基活性稀释剂，包括2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧苄丙烯酸酯、联苯甲醇丙烯酸酯中的一种，
第二活性稀释剂为含乙氧基活性稀释剂，包括乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种；
第三活性稀释剂为普通丙烯酸酯活性稀释剂，包括丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
光引发剂为市售(商品名)的1173光引发剂、184光引发剂、907光引发剂、TPO光引发剂、TPO-L光引发剂中的至少一种，
其中，1173光引发剂主要成分为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，184光引发剂主要成分为1-羟基-环己基苯甲酮，907光引发剂主要成分为2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，TPO光引发剂主要成分为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，TPO-L光引发剂主要成分为2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。
助剂包括消泡剂、流平剂、附着力促进剂和阻聚剂，
上述消泡剂为市售(商品名)的BYK-055、BYK-088、BYK-020和BYK-067A消泡剂中的至少一种；
其中，BYK-055的主要成份为非硅聚合物溶液，BYK-088的主要成份为聚硅氧烷溶液，BYK-020的主要成份为聚醚改性二甲基聚硅氧烷共聚物溶液，BYK-067A的主要成份为破泡聚硅氧烷非水乳液。
上述流平剂为市售(商品名)的BYK-333、BYK-371、BYK-373和BYK-361N流平剂中的至少一种；
其中，BYK-333的主要成份为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，BYK-371的主要成份为丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷溶液，BYK-373的主要成份为聚醚改性含羟基聚硅氧烷溶液，BYK-361N的主要成份为聚丙烯酸酯。
上述附着力促进剂为市售(商品名)的BYK-378、BYK-UV 3500、BYK-UV 3505、BYK-UV 3575中的至少一种；
其中，BYK-378的主要成份为聚醚改性二甲基聚硅氧烷，BYK-UV 3500的主要成份为含丙烯酸酯官能团的聚醚改性聚二甲基硅氧烷，BYK-UV 3505的主要成份为多丙烯酸酯官能团改性聚二甲基硅氧烷溶液，BYK-UV 3575的主要成份为多丙烯酸酯官能团改性聚二甲基硅氧烷溶液。
阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚中的至少一种。
分散剂为市售(商品名)的BYKJET-9142、BYKJET-9151、BYKJET-9152中的至少一种，购于毕克化学公司；
其中，BYKJET-9142的主要成份为含有颜料亲和基团的聚合物，BYKJET-9151的主要成份为含颜料亲和基团的结构化共聚物，BYKJET-9152的主要成份为含有颜料亲和基团的聚合物。
优选地，以重量份计包括如下组分：黑色色浆10～15份，聚氨酯丙烯酸酯树脂15～20份，活性稀释剂60～65份，光引发剂6～7份，助剂3～4份。
进一步优选地，以重量份计包括如下组分：黑色色浆10份，聚氨酯丙烯酸酯树脂20份，活性稀释剂60份，光引发剂6份，助剂4份。
本发明的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，与现有UV喷墨油墨相比，具有以下优点：
(1)本发明选用含有苯氧基的高折射率UV丙烯酸酯单体为活性稀释剂，从而使其UV固化成膜后，固化膜具有更好的光泽度，形成高光亮黑色涂膜，并且具有更好的硬度。
(2)本发明选用含乙氧基的UV丙烯酸酯单体为活性稀释剂，配合使用附着力促进剂，使该UV喷墨油墨在马口铁和玻璃上具有更好的附着力。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例向反应釜中加入聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和分散剂，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，分散时间为20～30分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，得到A组份；
2)按比例将炭黑颜料加入A组份中，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，分散时间为20～30分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，得到B组份；
3)向研磨机中加入B组份进行高速研磨，研磨时间为60～90分钟，研磨体系的温度控制在20℃～40℃，得到黑色色浆；
4)按比例向反应釜中加入黑色色浆和聚氨酯丙烯酸酯树脂，随后按比例加入活性稀释剂、光引发剂和助剂，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，使混合物混合均匀，即得到高附着力高光泽的黑色UV喷墨油墨成品，其中，分散时间为45～60分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃。
其中，反应釜为具有一定容积的可搅拌的开口罐。
本发明的高附着力高光泽的黑色UV喷墨油墨的制备方法，工艺简单，制备时间短，适合大范围推广。
根据本发明的还一个方面，本发明还提供了上述高光泽黑色UV喷墨油墨在马口铁等金属印刷、纤维及皮革印刷、塑料印刷、玻璃印刷和陶瓷印刷等领域中的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
按表1～表9中的配比关系，按比例向反应釜中加入聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和分散剂，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，分散时间为20～30分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，得到A组份。
按比例将炭黑颜料加入A组份中，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，分散时间为20～30分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，得到B组份。
向研磨机中加入B组份进行高速研磨，研磨时间为60～90分钟，研磨体系的温度控制在20℃～40℃，得到黑色色浆。
在反应釜中加入黑色色浆和聚氨酯丙烯酸酯树脂，随后按比例加入活性稀释剂、光引发剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂和阻聚剂，之后利用盘式搅拌桨快速搅拌分散，转速的高低以物料不会飞溅为宜，分散时间为45～60分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，使混合物混合均匀，得到高附着力高光泽的黑色UV喷墨油墨成品。
其中，炭黑颜料购于卡博特公司，聚氨酯丙烯酸酯树脂购于肇庆市宝骏化工有限公司，分散剂、消泡剂、流平剂和附着力促进剂购于毕克化学公司，活性稀释剂购于美国陶氏化学公司，光引发剂购于上海厚诚精细化工有限公司，其生产商为德国巴斯夫公司和瑞士汽巴精化。
表1各实施例中组分配比情况
表2各实施例中黑色色浆组分配比情况
表3各实施例中聚氨酯丙烯酸酯树脂添加情况
表4各实施例中活性稀释剂添加情况
表5各实施例中光引发剂添加情况
表6各实施例中消泡剂添加情况
表7各实施例中流平剂添加情况
表8各实施例中附着力促进剂添加情况
表9各实施例中阻聚剂添加情况
制得上述油墨后，将其用涂膜器涂于马口铁和玻璃上，后置于紫外光固化机下，以365nm波长的紫外光照射5s，制得固化膜。
按《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定(GB/T9754-2007)》的方法测试上述固化膜的光泽值，并将测得的光泽值记入表10中，其中，所测得的光泽值为固化膜被赋予60°几何条件时的镜面光泽值。
按《色漆和清漆、漆膜的划格试验(GB/T 9286-1998)》的方法测试上述固化膜的附着力，并将测得的附着力记入表10中。
按《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度(GB/T 6739-2006)》的方法测试上述固化膜的硬度，并将测得的硬度记入表10中。
表10检测结果
由表10可以看出，本发明的黑色UV喷墨油墨具有光泽值高、附着力好及硬度高等优点。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，以重量份计包括如下组分：黑色色浆10～20份，聚氨酯丙烯酸酯树脂10～20份，活性稀释剂50～70份，光引发剂6～10份，助剂3～4份；
所述黑色色浆以重量份计包括如下组分：炭黑颜料15～25份，聚氨酯丙烯酸酯树脂15～25份，活性稀释剂40～60份，分散剂5～15份；
所述活性稀释剂包括第一活性稀释剂、第二活性稀释剂和第三活性稀释剂，按质量份数计，三者用量比为2～3:1～2:2～3，
其中，所述第一活性稀释剂为含苯氧基活性稀释剂，包括2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧苄丙烯酸酯、联苯甲醇丙烯酸酯中的一种，
所述第二活性稀释剂为含乙氧基活性稀释剂，包括乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种；
所述第三活性稀释剂为普通丙烯酸酯活性稀释剂，包括丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种；
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基-环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯的至少一种；
所述助剂包括消泡剂、流平剂、附着力促进剂和阻聚剂。
2.根据权利要求1所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，所述消泡剂为非硅聚合物溶液、聚硅氧烷溶液、聚醚改性二甲基聚硅氧烷共聚物溶液、破泡聚硅氧烷非水乳液中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷溶液、聚醚改性含羟基聚硅氧烷溶液、聚丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，所述附着力促进剂为聚醚改性二甲基聚硅氧烷、含丙烯酸酯官能团的聚醚改性聚二甲基硅氧烷、多丙烯酸酯官能团改性聚二甲基硅氧烷溶液、多丙烯酸酯官能团改性聚二甲基硅氧烷溶液中的至少一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨，其特征在于，所述分散剂为含有颜料亲和基团的聚合物、含颜料亲和基团的结构化共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按比例向反应釜中加入黑色色浆和聚氨酯丙烯酸酯树脂，随后按比例加入活性稀释剂、光引发剂和助剂，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，分散时间为45～60分钟，分散体系的温度控制在20℃～40℃，即得到高附着力高光泽的黑色UV喷墨油墨成品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述黑色色浆的制备方法如下：
1)按比例向反应釜中加入聚氨酯丙烯酸酯树脂、活性稀释剂和分散剂，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，得到A组份；
2)按比例将炭黑颜料加入A组份中，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，得到B组份；
3)向研磨机中加入B组份进行高速研磨，研磨时间为60～90分钟，研磨体系的温度控制在20℃～40℃，得到黑色色浆。
9.根据权利要求1所述的高附着力高光泽黑色UV喷墨油墨在金属印刷、纤维及皮革印刷、塑料印刷、玻璃印刷和陶瓷印刷领域中的应用。
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