CN109943145A - 一种uv-led喷墨打印软板字符墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及线路板用油墨技术领域，特别是一种UV‑LED喷墨打印软板字符墨水及其制备方法。一种UV‑LED喷墨打印软板字符墨水，包括按重量百分比计的以下组分：改性环氧树脂5‑15％；分散树脂5‑10％；有机硼胺络合物1‑5％；活性增韧剂1‑5％；二氧化钛8‑15％；单体50‑65％；自由基光引发剂5‑8％；阳离子光引发剂1‑3％；助剂0.1‑5％；其中，所述活性增韧剂为含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物；所述单体为单官能团单体、双官能团单体、三官能团单体中的至少一种。本发明的UV‑LED喷墨打印软板字符墨水的固化速度快、粘度低、附着力优异、收缩性低、耐弯折性强、柔韧性好、喷印性能良好。

Description

一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及线路板用油墨技术领域，特别是一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水及其制备方法。

背景技术

柔性线路板又称“软板”，是由具有柔韧性的绝缘基材制成的印刷线路板，具有良好的柔韧性和电性能，可以任意弯曲、卷绕、折叠而不变形损坏电路，普遍用作小型电器如手机等一些电子器件的连接体和承载体。在软板加工过程中，为了保证软板的质量和效率，往往需要在软板上印刷字符。然而目前传统的印刷方式主要为丝网印刷，这种印刷方式步骤复杂、成本高、印刷周期长、印刷效果差，同时还会排放大量废水，污染环境。

喷墨打印技术是一种新型的印刷方式，是一种无接触、无压力、无印版的印刷方式。通过计算机控制喷墨打印机，即可在基材上实现印刷。喷墨打印技术结合UV-LED固化，比传统的丝网印刷方式步骤更为简易，而且成本低、印刷效果好、不会产生废水，对环境友好。然而，在软板上实现喷墨打印技术结合UV-LED固化需要所用的墨水具有高性能。首先，所用的UV-LED喷墨打印软板字符墨水需要固化速度快、分散性良好、粒径小、粘度低、表面张力合适等性能。同时，由于软板需要经过大量的弯曲、折叠、伸缩，因此所用的墨水需要在柔韧性基材上具有优异的附着力、低收缩性、柔韧性、耐弯折性。现有技术中，为了使墨水具有低粘度，需要用大量的活性单体稀释墨水，导致墨水的附着力下降，不具有在柔韧性基材上的附着力；而且柔韧性、耐弯折性不足，打印的字符容易破裂，不能应用于软板上喷墨打印。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水及其制备方法。本发明的UV-LED喷墨打印软板字符墨水的固化速度快、粘度低、附着力优异、收缩性低、耐弯折性强、柔韧性好、喷印性能良好。

本发明采用以下技术方案：

一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水，包括按重量百分比计的以下组分：

其中，所述活性增韧剂为含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物；

所述单体为单官能团单体、双官能团单体、三官能团单体中的至少一种。

优选地，所述改性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂。聚氨酯改性环氧是一种柔韧性极佳的环氧树脂，能够有效提高体系的柔韧性、耐弯折性。

优选地，所述分散树脂为超支化聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种，具有低粘度和柔韧性好的优点，能够增加体系的柔韧性。

本发明所用的有机硼胺络合物属于潜伏型环氧固化剂，常温下与环氧树脂混合储存稳定，升温至150℃时可快速固化，其固化物具有良好的耐热性和柔韧性。

优选地，所述含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物为C8-C10醇缩水甘油醚、C12-C14醇缩水甘油醚中的至少一种，其具有柔韧性的脂肪族长链，可以增加体系的韧性，克服在光固化瞬间体系内应力增大导致脆性增大，柔韧性不足的问题；同时具有反应活性，含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物具有的环氧基团能够参与固化反应，与改性环氧树脂、有机硼胺络合物发生交联；增韧作用和反应活性共同促进体系的韧性，使体系具有优良的柔韧性和耐弯折性。

优选地，所述单官能团单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、双环戊烷基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述双官能团单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中的至少一种；所述三官能团单体为三乙基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、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。

优选地，所述自由基光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX、光引发剂369、光引发剂TPO中的至少一种。自由基光引发剂能够有效增加体系的光固化速度，促进分散树脂和单体的固化。

优选地，所述阳离子光引发剂为Irgacure261。阳离子光引发剂不存在氧阻聚，内应力小，有利于厚膜固化，不仅能引发双键聚合，还能引发环氧聚合，其活性种在离开光源后仍然能在后续热固化中引发聚合，促进改性环氧树脂和活性增韧剂的固化。

本发明同时使用自由基光引发剂和阳离子光引发剂双重光固化，克服了单一使用自由光引发剂存在的氧阻聚使表面固化不干、收缩率高、内应力大影响与基材的结合力的缺点，有效提高了墨水的固化程度和附着力。

优选地，所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的至少一种；所述分散剂为BYK111、BYK180、TEGO Dispers 655中的至少一种；所述流平剂为BYK-307、BYK-354、BYK-361N、TEGOGlide 410中的至少一种；所述消泡剂为BYK085、BYK088、TEGO Airex 900中的至少一种。

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将分散树脂、10-30％单体、二氧化钛混合，研磨至颗粒度D50小于300nm，过滤，得到白色纳米色浆；

(2)将自由基光引发剂、阳离子光引发剂与剩余单体混合均匀，得到混合液；

(3)将步骤(1)得到的白色纳米色浆、步骤(2)得到的混合液、改性环氧树脂、有机硼胺络合物、活性增韧剂、助剂混合均匀，再经过1微米滤膜过滤，得到UV-LED喷墨打印软板字符墨水。

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水装入打印机中，喷印在软板上；

(2)将经过步骤(1)处理的软板在UV-LED灯下照射0.5-10秒进行光固化；

(3)将经过步骤(2)处理的软板在140℃-160℃下烘烤30-60分钟进行热固化。

本发明的有益效果：

(1)本发明的UV-LED喷墨打印软板字符墨水所用的改性环氧树脂具有极佳的柔韧性，在活性增韧剂的作用下，进一步地提高了体系的柔韧性，墨水固化后具有良好的柔韧性、耐弯折性，尤其适用于柔性线路板；

(2)本发明所用的分散树脂具有低粘度和柔韧性好的优点，制备的色浆分散稳定性良好，能够有效降低墨水粘度，提高喷印性能；

(3)本发明的UV-LED喷墨打印软板字符墨水采用自由基-阳离子双重光固化，既保证了体系的固化速度，又具有低收缩效果，使墨水具有优异的附着力；

(4)本发明的UV-LED喷墨打印软板字符墨水适用于UV灯固化，尤其适用于波长为365nm、395nm的UV-LED灯，相比普通紫外光源，UV-LED灯具有节能环保、寿命长、稳定性高的优点；本发明的制备工艺简单、生产效率高、成本低廉、节能环保。

具体实施方式

下面通过具体的实施例详细说明本发明。

实施例1

一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水，包括按重量百分比计的以下组分：

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将超支化聚氨酯丙烯酸酯、10％丙烯酸异冰片酯、10％1,6-己二醇二丙烯酸酯、15％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、BYK111、二氧化钛混合，研磨至颗粒度D50小于300nm，过滤，得到白色纳米色浆；

(2)将光引发剂907、光引发剂TPO、Irgacure261与剩余丙烯酸异冰片酯、剩余1,6-己二醇二丙烯酸酯、剩余三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，混合均匀，得到混合液；

(3)将步骤(1)得到的白色纳米色浆、步骤(2)得到的混合液、聚氨酯改性环氧树脂、有机硼胺络合物、C8-C10醇缩水甘油醚、BYK-307、BYK085混合均匀，再经过1微米滤膜过滤，得到UV-LED喷墨打印软板字符墨水。

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水装入打印机中，喷印在软板上；

(2)将经过步骤(1)处理的软板在UV-LED灯下照射5秒进行光固化；

(3)将经过步骤(2)处理的软板在140℃下烘烤60分钟进行热固化。

实施例2

一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水，包括按重量百分比计的以下组分：

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、12％甲基丙烯酸环己酯、15％1,6-己二醇二丙烯酸酯BYK180、二氧化钛混合，研磨至颗粒度D50小于300nm，过滤，得到白色纳米色浆；

(2)将光引发剂369、光引发剂TPO、Irgacure261与剩余甲基丙烯酸环己酯、剩余1,6-己二醇二丙烯酸酯混合均匀，得到混合液；

(3)将步骤(1)得到的白色纳米色浆、步骤(2)得到的混合液、聚氨酯改性环氧树脂、有机硼胺络合物、C8-C10醇缩水甘油醚、BYK-361N、BYK088混合均匀，再经过1微米滤膜过滤，得到UV-LED喷墨打印软板字符墨水。

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水装入打印机中，喷印在软板上；

(2)将经过步骤(1)处理的软板在UV-LED灯下照射5秒进行光固化；

(3)将经过步骤(2)处理的软板在150℃下烘烤40分钟进行热固化。

实施例3

一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水，包括按重量百分比计的以下组分：

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将超支化聚氨酯丙烯酸酯、30％1,6-己二醇二丙烯酸酯、30％三乙基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、BYK111、二氧化钛混合，研磨至颗粒度D50小于300nm，过滤，得到白色纳米色浆；

(2)将光引发剂369、光引发剂TPO、Irgacure261与剩余1,6-己二醇二丙烯酸酯、剩余三乙基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合均匀，得到混合液；

(3)将步骤(1)得到的白色纳米色浆、步骤(2)得到的混合液、聚氨酯改性环氧树脂、有机硼胺络合物、C12-C14醇缩水甘油醚、BYK-354、TEGO Airex 900混合均匀，再经过1微米滤膜过滤，得到UV-LED喷墨打印软板字符墨水。

上述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的使用方法，包括以下步骤：

(1)将所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水装入打印机中，喷印在软板上；

(2)将经过步骤(1)处理的软板在UV-LED灯下照射5秒进行光固化；

(3)将经过步骤(2)处理的软板在160℃下烘烤30分钟进行热固化。

实验例1

实施例1-3得到的UV-LED喷墨打印软板字符墨水的基本性质以及喷印固化在软板后的机械性能测试：

1.性能测试方法：

黏度测试：用BROOKFIELD DV-II+Pro旋转粘度计，在25℃条件下测试墨水粘度；

平均粒径：用Zeta电位分析仪测试色浆的纳米粒径分布；

表面张力：用表面张力仪测试墨水的表面张力；

附着力测试：高温固化后，将3M600#胶带黏贴于字符上，要求紧密且无气泡，快速拉起，观察字符脱落情况；

硬度测试：用4H铅笔硬度计对字符进行硬度测试，观察字符刮擦情况；

焊锡试验：在270-290℃下对印有字符的线路板进行10秒焊锡试验，试验三次，观察字符黄变情况，并再次进行3M600#胶带测试，观察字符脱落情况。

耐弯折试验：使用耐折性试验机，对固化字符后的FPC软板进行500次弯折试验，观察字符破裂情况。

2.测试结果：

测试结果如表1所示。

表1实施例1-3的UV-LED喷墨打印软板字符墨水的基本性质以及机械性能

性能	实施例1	实施例2	实施例3
				粘度(25℃)/cps	37.2	35.8	38.1
粒径	≤360	≤374	≤365
				表面张力/mN/m	22.3	23.1	22.5
附着力测试	无脱落	无脱落	无脱落
				硬度	≥4H	≥4H	≥4H
焊锡试验	无脱落，不黄变	无脱落，不黄变	无脱落，不黄变
				耐弯折性	不破裂	不破裂	不破裂

由上表可知，实施例1-3得到的UV-LED喷墨打印软板字符墨水粘度低、粒径小、表面张力合适，能确保墨水顺畅地喷出。喷印固化在软板后，固化速度快、字符喷印效果优异；在软板上附着力强、不易收缩以及破坏；耐弯折性极强，柔韧性好。以上结果表明了，本发明的UV-LED喷墨打印软板字符墨水性能优异，能有效应用于软板喷墨打印。

Claims (10)

1.一种UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，包括按重量百分比计的以下组分：

所述活性增韧剂为含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物；

所述单体为单官能团单体、双官能团单体、三官能团单体中的至少一种。

2.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述改性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述分散树脂为超支化聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述含有缩水甘油醚基团的长链脂肪族化合物为C8-C10醇缩水甘油醚、C12-C14醇缩水甘油醚中的至少一种。

5.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述单官能团单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环己酯、双环戊烷基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述双官能团单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中的至少一种；所述三官能团单体为三乙基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、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。

6.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述自由基光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX、光引发剂369、光引发剂TPO中的至少一种。

7.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述阳离子光引发剂为Irgacure261。

8.根据权利要求1所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水，其特征在于，所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂中的至少一种。

9.权利要求1-8任一项所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将分散树脂、10-30％单体、二氧化钛混合，研磨至颗粒度D50小于300nm，过滤，得到白色纳米色浆；

(2)将自由基光引发剂、阳离子光引发剂与剩余单体混合均匀，得到混合液；

(3)将步骤(1)得到的白色纳米色浆、步骤(2)得到的混合液、改性环氧树脂、有机硼胺络合物、活性增韧剂、助剂混合均匀，再经过1微米滤膜过滤，得到UV-LED喷墨打印软板字符墨水。

10.权利要求1-9任一项所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所述UV-LED喷墨打印软板字符墨水装入打印机中，喷印在软板上；

(2)将经过步骤(1)处理的软板在UV-LED灯下照射0.5-10秒进行光固化；

(3)将经过步骤(2)处理的软板在140℃-160℃下烘烤30-60分钟进行热固化。