CN108410256A - 一种环保型uv固化油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种环保型UV固化油墨，其中，该环保型UV固化油墨包括以下重量份数的组成物：水性聚氨酯丙烯酸乳液，30～60份；水性光引发剂，0.5～5份；颜料，8～15份；助剂，5～10份；去离子水，8～20份。其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10～20份；聚酯二元醇5～10份；聚乙二醇2～5份，二月桂酸二丁基锡0.05～0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯10～20份；丙烯酸羟丙硅酯5～10份；阻聚剂0.05～1份；乳化剂5～10份。本发明技术方案合成了一种新型的水性聚氨酯丙烯酸乳液，并通过优化配方设计，制备了一种干燥速度快、耐磨性能好的环保型UV固化油墨。

Description

一种环保型UV固化油墨
技术领域
本发明涉及油墨领域，特别涉及一种环保型UV固化油墨。
背景技术
油墨是印刷工艺中用于形成图文信息的重要物质，通常由有色体(如颜料、染料等)、连结料、填料、附加料等物质通过一定工艺共混而形成的具有一定流动性能及粘附性能的均匀混合物。目前印刷行业使用的油墨大部分是溶剂型油墨，这类油墨会散发出有机挥发物(VOCs)，不仅污染环境还会危害人体健康，因此开发环保型油墨已经成为油墨行业不可逆转的趋势。现有的环保型油墨大多为水性油墨，即以水作为溶剂，从而可以避免产生VOCs，但相较于传统的油性油墨，水性油墨的干燥速度较慢，会影响到印刷制品的生产效率，因而限制了水性油墨的发展。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种环保型UV固化油墨，旨在通过优化配方设计提供一种干燥速度快、耐磨性能好的环保型UV固化油墨。
为实现上述目的，本发明提出的保型UV固化油墨，按重量份比，该环保型UV固化油墨包括：
水性聚氨酯丙烯酸乳液，30～60份；
水性光引发剂，0.5～5份；
颜料，8～15份；
助剂，5～10份；
去离子水，8～20份；
其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10～20份；聚酯二元醇5～10份；二月桂酸二丁基锡0.05～0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯10～20份；丙烯酸羟丙硅酯5～10份；阻聚剂0.05～1份；乳化剂5～10份。
优选地，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液的重量份数为50份；所述水性光引发剂的重量份数为5份；所述颜料的重量份数为15份；所述助剂的重量份数为10份；所述去离子水的重量份数为20份。
优选地，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液按照以下步骤合成：
(1)在惰性气体保护下，将聚酯二元醇加入反应釜中，加入甲苯作为溶剂，然后加入二月桂酸二丁基锡、二异氰酸酯，在25℃～30℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应1h～2h，得到第一预聚基体；
(2)在上述第一预聚基体中加入甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙硅酯、二月桂酸二丁基锡及阻聚剂，在60℃～80℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应3h～6h，得到第二预聚基体；
(3)在上述第二预聚基体中加入乳化剂、水，1000rmp～1200rmp搅拌15min～30min，最后进行超声波震荡15min～30min。
优选地，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
优选地，所述聚酯二元醇的分子量为1500～3000。
优选地，所述助剂包括无机填料、流平剂、消泡剂及爽滑剂。
优选地，所述无机填料为多孔粉石英、海泡石、高岭土中的至少一种。
优选地，所述水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮、α-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-异丙基硫杂蒽酮中的至少一种。
优选地，其特征在于，所述乳化剂为非离子型乳化剂。
优选地，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇酯中的至少一种。
本发明技术方案通过合成一种新型的水性聚氨酯丙烯酸乳液，并将其与水性光引发剂、颜料、及助剂进行复配，得到一种环保型UV固化油墨。该UV固化油墨以水为溶剂，能够有效降低有机挥发物的挥发，符合绿色环保的发展要求，同时该UV固化油墨还具有较好的干燥性能及耐磨性能，能够满足水性UV固化油墨的工业化需求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种环保型UV固化油墨。
在本发明实施例中，该环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30～60份；水性光引发剂0.5～5份；颜料8～15份；助剂5～10份；去离子水8～20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10～20份；聚酯二元醇5～10份；二月桂酸二丁基锡0.05～0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯10～20份；丙烯酸羟丙硅酯5～10份；阻聚剂0.05～1份；乳化剂5～10份。
本发明所用的水性聚氨酯丙烯酸乳液按照以下步骤合成：
(1)在惰性气体保护下，将聚酯二元醇加入反应釜中，加入甲苯作为溶剂，然后加入二月桂酸二丁基锡、二异氰酸酯，在25℃～30℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应1h～2h，得到第一预聚基体；
(2)在上述第一预聚基体中加入甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙硅酯、二月桂酸二丁基锡及阻聚剂，在60℃～80℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应3h～6h，得到第二预聚基体；
(3)在上述第二预聚基体中加入乳化剂、水，1000rmp～1200rmp搅拌15min～30min，最后进行超声波震荡15min～30min。
本发明UV固化油墨的制备方法为本技术领域的常用方法，在此不再详述。下面将结合具体实施例，详细说明本发明的具体实施方式：
实施例1
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30份；水性光引发剂0.5份；颜料8份；助剂5份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.05份；甲基丙烯酸羟丙酯10份；丙烯酸羟丙硅酯5份；阻聚剂0.05份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例2
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液40份；水性光引发剂1份；颜料10份；助剂8份；去离子水15份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯12份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.08份；甲基丙烯酸羟丙酯12份；丙烯酸羟丙硅酯5份；阻聚剂0.06份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，水性光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例3
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液45份；水性光引发剂2份；颜料10份；助剂8份；去离子水15份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯15份；聚酯二元醇6份；二月桂酸二丁基锡0.1份；甲基丙烯酸羟丙酯12份；丙烯酸羟丙硅酯8份；阻聚剂0.08份；乳化剂6份。
在本实施例中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，水性光引发剂为α-羟基环己基苯甲酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯酯。
实施例4
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液50份；水性光引发剂5份；颜料15份；助剂10份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯18份；聚酯二元醇8份；二月桂酸二丁基锡0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯15份；丙烯酸羟丙硅酯8份；阻聚剂0.5份；乳化剂8份。
在本实施例中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，水性光引发剂为2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，助剂包括海泡石，乳化剂为山梨醇酯。
实施例5
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液55份；水性光引发剂5份；颜料15份；助剂10份；去离子水10份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯18份；聚酯二元醇10份；二月桂酸二丁基锡0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯10份；丙烯酸羟丙硅酯10份；阻聚剂0.8份；乳化剂10份。
在本实施例中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，水性光引发剂为2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮，助剂包括高岭土，乳化剂为山梨醇酯。
实施例6
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液60份；水性光引发剂5份；颜料10份；助剂8份；去离子水10份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯20份；聚酯二元醇10份；二月桂酸二丁基锡0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯12份；丙烯酸羟丙硅酯10份；阻聚剂1份；乳化剂10份。
在本实施例中，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，水性光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮，助剂包括高岭土，乳化剂为山梨醇酯。
对比例1
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30份；水性光引发剂0.5份；颜料8份；助剂5份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.05份；甲基丙烯酸羟丙酯10份；阻聚剂0.05份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
对比例2
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30份；水性光引发剂0.5份；颜料8份；助剂5份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.05份；甲基丙烯酸羟丙酯10份；丙烯酸羟丙硅酯3份；阻聚剂0.05份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
对比例3
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30份；水性光引发剂0.5份；颜料8份；助剂5份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.05份；甲基丙烯酸羟丙酯5份；丙烯酸羟丙硅酯10份；阻聚剂0.05份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮，助剂包括多孔粉石英，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
对比例4
一种环保型UV固化油墨，按重量份比，包括：水性聚氨酯丙烯酸乳液30份；水性光引发剂0.5份；颜料8份；助剂5份；去离子水20份；其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10份；聚酯二元醇5份；二月桂酸二丁基锡0.05份；甲基丙烯酸羟丙酯10份；丙烯酸羟丙硅酯5份；阻聚剂0.05份；乳化剂5份。
在本实施例中，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，且不加入助剂。
油墨性能测试
初干性测试：参照GB/T 13217.5-2008
耐磨性测试：参照GB/T 7706-2008
附着牢度测试：参照GB/T 13217.7-2009
为了验证本发明环保型UV固化油墨的综合性能，对上述六个实施例，以及四个对比例中的环保型UV固化油墨的干燥性能、耐磨性能及附着牢度进行测试。
测试结果如下表所示：
初干性/s 耐磨性(750g,1000r) 附着牢度％
实施例1 5 0.05 97
实施例2 5 0.04 97
实施例3 5 0.04 97
实施例4 3 0.02 98
实施例5 5 0.05 96
实施例6 6 0.05 97
对比例1 19 0.2 96
对比例2 15 0.1 96
对比例3 18 0.08 97
对比例4 13 0.2 95
由上表可看出，相较于对比例1-4，根据本发明实施例1-6所得到的环保型UV固化油墨的干燥速度在3～5s之间，干燥时间明显缩短；同时，本发明环保型UV固化油墨的附着牢度保持在平均水平，且耐磨性能得到有效提升。本发明技术方案通过合成一种新型的水性聚氨酯丙烯酸乳液，并将其与水性光引发剂、颜料、及助剂进行复配，得到一种环保型UV固化油墨。该UV固化油墨以水为溶剂，能够有效降低有机挥发物的挥发，符合符合绿色环保的发展要求，同时该UV固化油墨还具有较好的干燥性能及耐磨性能，能够满足水性UV固化油墨的工业化需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保型UV固化油墨，其特征在于，按重量份比，该环保型UV固化油墨包括：
水性聚氨酯丙烯酸乳液，30～60份；
水性光引发剂，0.5～5份；
颜料，8～15份；
助剂，5～10份；
去离子水，8～20份；
其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液是由以重量份计的以下组分组成：二异氰酸酯10～20份；聚酯二元醇5～10份；二月桂酸二丁基锡0.05～0.2份；甲基丙烯酸羟丙酯10～20份；丙烯酸羟丙硅酯5～10份；阻聚剂0.05～1份；乳化剂5～10份。
2.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，其中，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液的重量份数为50份；所述水性光引发剂的重量份数为5份；所述颜料的重量份数为15份；所述助剂的重量份数为10份；所述去离子水的重量份数为20份。
3.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述水性聚氨酯丙烯酸乳液按照以下步骤合成：
(1)在惰性气体保护下，将聚酯二元醇加入反应釜中，加入甲苯作为溶剂，然后加入二月桂酸二丁基锡、二异氰酸酯，在25℃～30℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应1h～2h，得到第一预聚基体；
(2)在上述第一预聚基体中加入甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙硅酯、二月桂酸二丁基锡及阻聚剂，在60℃～80℃的温度条件下，100rmp～200rmp转速搅拌反应3h～6h，得到第二预聚基体；
(3)在上述第二预聚基体中加入乳化剂、水，1000rmp～1200rmp搅拌15min～30min，最后进行超声波震荡15min～30min。
4.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述聚酯二元醇的分子量为1500～3000。
6.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述助剂包括无机填料、流平剂、消泡剂及爽滑剂。
7.如权利要求6所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述无机填料为多孔粉石英、海泡石、高岭土中的至少一种。
8.如权利要求1所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述水性光引发剂为2，2-二甲基-2-羟基苯乙酮、α-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-异丙基硫杂蒽酮中的至少一种。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述乳化剂为非离子型乳化剂。
10.如权利要求9所述的环保型UV固化油墨，其特征在于，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇酯中的至少一种。
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