CN110551420A - 一种水性uv喷墨墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性UV喷墨墨水及其制备方法，属于UV喷墨墨水技术领域。本发明提供的水性UV喷墨墨水包括如下重量份的组分：预聚物40～70份；颜料2～7份；光引发剂1～5份；光活化剂0.5～5份；紫外线阻隔剂1～4份；表面活性剂3～10份；助溶剂6～15份；消泡剂0.1～5份；水10～30份；所述预聚物包括水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物。本发明提供的水性UV喷墨墨水固化后形成的墨膜具有优异的耐候性和抗化学侵蚀性，在1000W高压汞灯下照射50h，和在温度为65℃、相对湿度为70％的恒温恒湿箱中放置1000h，墨膜均能保持柔韧状态。

Description

一种水性UV喷墨墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及UV喷墨墨水技术领域，尤其涉及一种水性UV喷墨墨水及其制备方法。

背景技术

紫外光固化(UV)喷墨墨水是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使墨水连接料中的单体聚合成聚合物，使墨水成膜和干燥。UV喷墨墨水具有干燥快、占地面积少、节省能源、印刷稳定性好等优点，是未来油墨发展的方向之一。传统的油性UV喷墨墨水可适用于多种基材，高效节能，但油性UV喷墨中含有较多丙烯酸酯类活性稀释剂，不仅污染环境，而且对皮肤和眼睛有强烈刺激性作用，对生产者和使用者的健康有很大危害。

水性UV喷墨墨水用水作为稀释剂，采用UV辐照固化技术，结合了传统的UV油墨和水性材料的特点，相对于传统油性UV喷墨墨水，具有不含挥发性有机物、毒性低、收缩率小的优势，受到了人们的认可和青睐。但是水性UV喷墨墨水普遍存在耐候性和抗化学侵蚀性差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性UV喷墨墨水及其制备方法，本发明提供的水性UV喷墨墨水形成的墨膜耐候性和抗化学侵蚀性优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种水性UV喷墨墨水，包括如下重量份的组分：

所述预聚物包括水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物。

优选的，所述水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物的质量比为1∶0.5～1.2。

优选的，所述光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX或光引发剂TPO。

优选的，所述光活化剂为三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺。

优选的，所述表面活性剂为木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

优选的，所述紫外线阻隔剂为水滑石粉和/或二氧化硅。

优选的，所述紫外线阻隔剂的粒度为纳米级。

优选的，所述助溶剂为丙三醇、丙二醇和二甘醇中至少一种。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的水性UV喷墨墨水的制备方法，包括如下步骤：

(1)将颜料、预聚物、紫外线阻隔剂、表面活性剂、助溶剂、消泡剂和水混合后，经球磨，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂、光活化剂混合，得到水性UV喷墨墨水。

优选的，所述球磨的转速为500～1000r/min，所述球磨的时间为20～40min。

本发明提供了一种水性UV喷墨墨水，包括如下重量份的组分：预聚物40～70份；颜料2～7份；光引发剂1～5份；光活化剂0.5～5份；紫外线阻隔剂1～4份；表面活性剂3～10份；助溶剂6～15份；消泡剂0.1～5份；水10～30份；所述预聚物包括水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物。本发明以水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物的混合物作为预聚物，充分利用了水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物优异的抗化学侵蚀性和水性聚醚丙烯酸酯预聚物良好的耐候性，得到的墨水形成的墨膜同时具有优异的耐候性和抗化学侵蚀性；而光引发剂和光活化剂配合使用，在使用时，光固化过程中，有利于促进固化过程的进行，得到交联度大的墨膜，以进一步提高墨膜的耐候性和抗化学侵蚀性；紫外线阻隔剂能够阻挡紫外线，与其他组分结合，能够进一步提高墨膜的耐候性。实验结果表明，本发明提供的水性UV喷墨墨水固化后形成的墨膜具有优异的耐候性和抗化学侵蚀性，在1000W高压汞灯下照射50h，墨膜仍然保持柔韧状态，在温度为65℃、相对湿度为70％的恒温恒湿箱中放置1000h，墨膜也仍然保持柔韧状态。此外，本发明提供的水性UV喷墨墨水还具有良好的稳定性和附着力。

具体实施方式

本发明提供了一种水性UV喷墨墨水，包括如下重量份的组分：

所述预聚物包括水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物。

在本发明中，所述水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物的质量比优选为1∶0.5～1.2，更优选为1∶0.7～1.0。

在本发明中，所述颜料优选为颜料黄180、颜料橙64、颜料红254、颜料红122、颜料黄151或颜料黄191；所述颜料的粒径优选为纳米级。

在本发明中，所述光引发剂优选为光引发剂907、光引发剂ITX或光引发剂TPO。

在本发明中，所述光活化剂优选为三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺。在本发明中，所述光活化剂为光引发剂提供氢，能够参与交联，可促进光固化过程的进行，得到交联度大的墨膜，以进一步提高墨膜的耐候性和抗化学侵蚀性。

在本发明中，所述表面活性剂优选为木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。在本发明中，所述表面活性剂能够降低体系的表面张力，提高墨水的润湿性和稳定性。

在本发明中，所述紫外线阻隔剂优选为水滑石粉和/或二氧化硅，所述紫外线阻隔剂的粒度优选为纳米级。在本发明中，所述紫外线阻隔剂能够阻挡紫外线，提高墨水形成的墨膜的耐候性。

在本发明中，所述助溶剂优选为丙三醇、丙二醇和二甘醇中至少一种。在本发明中，所述助溶剂有利于提高体系的分散稳定性。

在本发明中，所述消泡剂优选为水性消泡剂。本发明对所述水性消泡剂的来源没有特殊限定，采用市售的水性消泡剂均可。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的水性UV喷墨墨水的制备方法，包括如下步骤：

(1)将颜料、预聚物、紫外线阻隔剂、表面活性剂、助溶剂、消泡剂和水混合后，经球磨，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂、光活化剂混合，得到水性UV喷墨墨水。

在本发明中，所述球磨的转速优选为500～1000r/min，更优选为700～800r/min；所述球磨的时间优选为20～40min，更优选为25～35min。在本发明中，所述球磨能够将颜料和紫外线阻隔剂均匀分散在预混合液中，避免团聚。

本发明提供的制备方法简单，易于操作，适合工业化生产。

下面结合实施例对本发明提供的一种水性UV喷墨墨水及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)将颜料黄180纳米粉3g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物30g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物15g、二氧化硅纳米粉2g、十二烷基硫酸钠3g、丙三醇6g、水性消泡剂1g和水25g混合后，以500r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂9072g、三乙醇胺1g混合，得到水性UV喷墨墨水。

实施例2

(1)将颜料橙64纳米粉6g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物35g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物35g、二氧化硅纳米粉4g、木质素磺酸钠9g、丙二醇10g、水性消泡剂2g和水30g混合后，以1000r/min的转速球磨30min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂ITX 5g、N-甲基二乙醇胺4g混合，得到水性UV喷墨墨水。

实施例3

(1)将颜料红254纳米粉4g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物27g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物33g、水滑石纳米粉1g、壬基酚聚氧乙烯醚5g、二甘醇14g、水性消泡剂5g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨30min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂TPO 3g、N-甲基二乙醇胺2g混合，得到水性UV喷墨墨水。

实施例4

(1)将颜料黄151纳米粉4g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物33g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物25g、水滑石纳米粉2g、壬基酚聚氧乙烯醚8g、丙三醇10g、水性消泡剂3g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂TPO 3g、N-甲基二乙醇胺2g混合，得到水性UV喷墨墨水。

对比例1

(1)将颜料黄151纳米粉4g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物58g、水滑石纳米粉2g、壬基酚聚氧乙烯醚8g、丙三醇10g、水性消泡剂3g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂TPO 3g、N-甲基二乙醇胺2g混合，得到水性UV喷墨墨水。

对比例2

(1)将颜料黄151纳米粉4g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物58g、水滑石纳米粉2g、壬基酚聚氧乙烯醚8g、丙三醇10g、水性消泡剂3g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂TPO 3g、N-甲基二乙醇胺2g混合，得到水性UV喷墨墨水。

对比例3

(1)将颜料黄151纳米粉4g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物33g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物25g、壬基酚聚氧乙烯醚8g、丙三醇10g、水性消泡剂3g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂TPO 3g、N-甲基二乙醇胺2g混合，得到水性UV喷墨墨水。

对比例4

(1)将颜料黄151纳米粉4g、水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物33g、水性聚醚丙烯酸酯预聚物25g、水滑石纳米粉2g、壬基酚聚氧乙烯醚8g、丙三醇10g、水性消泡剂3g和水30g混合后，以800r/min的转速球磨40min，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂9073g混合，得到水性UV喷墨墨水。

稳定性测试：

将实施例1～4所得水性UV喷墨墨水在室温放置1个月，未见有沉淀产生，说明本发明所提供的水性UV喷墨墨水具有良好的稳定性。

附着力测试：

采用百格法测试实施例1～4和对比例1～4所得水性UV喷墨墨水固化后在底物上的附着力，结果如表1所示。

表1 实施例1～4和对比例1～4所得水性UV喷墨墨水固化后在底物上的附着力测试结果

耐候性和抗化学侵蚀性测试：

耐候性测试方法：将实施例1～4和对比例1～4所得水性UV喷墨墨水打印单色色块，固化后，在1000W高压汞灯下照射50h；

初级抗化学侵蚀性测试方法：将实施例1～4和对比例1～4所得水性UV喷墨墨水打印单色色块，固化得到墨膜后，置于温度为40℃、相对湿度为70％的恒温恒湿箱，放置1000h。

深度抗化学侵蚀性测试方法：按照初级抗化学侵蚀性测试方法，将温度调整为65℃。

表2 实施例1～4和对比例1～4所得水性UV喷墨墨水固化后的耐候性和抗化学侵蚀性测试

由以上测试可知，本发明提供的水性UV喷墨墨水室温放置一个月，没有发生沉淀，说明本发明提供的水性UV喷墨墨水具有良好的稳定性；而本发明提供的水性UV喷墨墨水固化后形成的墨膜附着力强，均为4～5B或5B，对比例1～2和4的附着力仅为4B；由表2可知本发明提供的水性UV喷墨墨水固化后形成的墨膜具有优异的耐候性和抗化学侵蚀性，在1000W高压汞灯下照射50h，墨膜仍然保持柔韧状态，在温度为65℃、相对湿度为70％的恒温恒湿箱，放置1000h，墨膜也仍然保持柔韧状态，而对比例所得喷墨墨水形成的墨膜均不能兼具耐候性和抗化学侵蚀性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性UV喷墨墨水，其特征在于，包括如下重量份的组分：

所述预聚物包括水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物。

2.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物和水性聚醚丙烯酸酯预聚物的质量比为1∶0.5～1.2。

3.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX或光引发剂TPO。

4.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述光活化剂为三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺。

5.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述表面活性剂为木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述紫外线阻隔剂为水滑石粉和/或二氧化硅。

7.根据权利要求6所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述紫外线阻隔剂的粒度为纳米级。

8.根据权利要求1所述的水性UV喷墨墨水，其特征在于，所述助溶剂为丙三醇、丙二醇和二甘醇中至少一种。

9.一种权利要求1～8任一项所述的水性UV喷墨墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将颜料、预聚物、紫外线阻隔剂、表面活性剂、助溶剂、消泡剂和水混合后，经球磨，得到预混液；

(2)将所述预混液与光引发剂、光活化剂混合，得到水性UV喷墨墨水。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为500～1000r/min，所述球磨的时间为20～40min。