CN110591520A - 一种金属印刷涂料及其制备方法 - Google Patents

一种金属印刷涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种金属印刷涂料及其制备方法。其中，金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：环氧丙烯酸树脂8～12份，聚酯丙烯酸树脂18～20份，聚氨酯丙烯酸树脂8～12份，活性单体45～50份，光引发剂6～10份，分散剂1～2份，助剂1～2份。本发明的金属印刷涂料形成的固化膜具有优异的耐磨性与柔软性，断裂伸长率高，且耐化学性能高，较好的耐冲击性能，且对油墨的附着力较好。

Description

一种金属印刷涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种金属印刷涂料及其制备方法。
背景技术
金属承印材料具有良好的机械性能及加工成型性能，故金属包装容器具有灵活多变性，可制成各种形状来满足不同产品的包装需求，加之金属印刷具有色彩鲜艳、层次丰富、视觉效果良好等优点，金属包装容器通过精美的造型设计，就可以实现产品独特的造型以及精美的印刷效果，不但提高了商品的耐久性和可保持性，也满足了人们对于包装容器印刷品艺术方面的要求。目前金属包装已成为中国包装工业的重要组成部分，其产值约占中国包装工业总产值的10％，被广泛应用于食品包装、医药品包装、日用品包装、仪器仪表包装、工业品包装等领域。
金属印刷技术属于特种印刷范畴，它是一种以金属板、金属成型物及金属箔等硬质材料为承印物的印刷方式，其承印物材料主要有马口铁、无锡薄钢板、锌铁板、黑钢板、铝板、铝箔、白铁皮复合材料等金属材料。例如，马口铁作为金属包装行业的主要材料，有着非常广阔的市场基础，运用最多的是制罐包装、优质包装、化工产品包装。这些产品的涂装工序为：马口铁进行表面处理→涂上白色底涂→印刷彩色油墨→涂刷光油。其中光油作为最外涂层，需要具备全面的性能才能达到应用要求。光油需具有一定的光泽度，流平性好；色泽浅、保色性和耐热性好，烘烤后不泛黄、不变色；具有足够的表面硬度和耐摩擦性；有良好的柔韧性和抗冲击性。
目前用于金属印刷的光油主要以传统热固化工艺为主，生产能耗高、时间相对较长，占地面积大，同时生产过程中有大量溶剂挥发污染环境。而UV固化工艺能耗低，效率高，同时不产生挥发性溶剂，是一种节能、高效又环保的优秀工艺。
当前研究较多的是UV自由基体系的印铁光油，这种体系的光油气味较重，且由于固化程度不高，固化后会在较长时间内持续挥发出未反应的小分子，产生气味。固化速度难以保证，固化后的涂层机械性能不全面，无法达到生产加工要求。
因此，本领域亟需开发一种性能全面的金属印刷涂料。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种金属印刷涂料及其制备方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：环氧丙烯酸树脂8～12份，聚酯丙烯酸树脂18～20份，聚氨酯丙烯酸树脂8～12份，活性单体45～50份，光引发剂6～10份，分散剂1～2份，助剂1～2份。
作为优选方案，所述活性单体为乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
作为优选方案，所述乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与三丙二醇二丙烯酸酯的重量比为(2～3)：1。
作为优选方案，所述光引发剂为光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800中的至少一种。
作为优选方案，所述光引发剂-4265、光引发剂-500和光引发剂-1800的重量比为1：(0.1～0.2)：1。
作为优选方案，所述助剂包括消泡剂、流平剂和蜡。
作为优选方案，所述消泡剂、流平剂和蜡的重量比为1：1：1。
作为优选方案，所述光油的粘度为30～40s。
本发明还提供一种金属印刷涂料的制备方法，包括如下步骤：
将环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、活性单体以及分散剂混合搅拌，搅拌时间为30～40min，得到树脂混合液；
将光引发剂和助剂加入树脂混合液中，持续搅拌至混合均匀，制得金属印刷涂料。
作为优选方案，所述搅拌过程中温度控制在25～35℃。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的金属印刷涂料形成的固化膜具有优异的耐磨性与柔软性，断裂伸长率高，且耐化学性能高，较好的耐冲击性能，且对油墨的附着力较好。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
实施例1：
本实施例的金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：
本实施例针对金属包装耐加工性能高，耐化学溶剂要求高等特点，重点选用了EA、PEA、脂肪族PUA等柔软性能优越，耐化学溶剂性能优越的树脂预聚物，脂肪族PUA与EA能大幅提高与印刷面的附着力；针对无气味特点，光引发剂与低聚物所含苯系溶剂较低；选用的消泡剂与流平剂均为有机系，主要是为了与体系有较好的兼容性；TPGDA与EO-TMPTA为双官能团与多官能团的活性稀释剂是为了提高交联度与固化效率，使样品耐加工性能优越。光引发剂4265、500、1800复合使用，4265吸收波长范围为270-290与360-380，500吸收波长范围为240-260和375-390，1800波长吸收范围为325-330和390-405；三种光引发剂复合使用，能够补充单一引发剂吸收波长狭窄的缺点，大幅提高生产线紫外等的利用率；比如说紫外等重要的波长在360-405nm，通过4265的360-380波段与500的375-390波段和1800的390-405波长，涵盖了360-405的全部波长，三者有效协同，大幅提高了固化效率，且不易泛黄。其中，TPGDA的官能团度为2，TPGDA分子量适中，收缩率约为18％，表面张力较小为34mN/m，能与丙烯酸酯类有较好的溶解性；粘度低，稀释能力强；低体积收缩率，增加了对基材的附着力，TPGDA相对传统的单官能团活性稀释剂(得到线性聚合物)，它能够得到体型的聚合物，此聚合物有更好的耐化学药品，耐候性；EO-TMPTA的官能团度为3，能使体系交联度进一步提高，硬度变硬，固化速率加快，能够满足UV转印时图案快速成型的要求。本实施例的金属印刷涂料，固化速度快，满足UV转移图案快速成型，表面形成的转印图案具有防伪作用，且此配方的交联度大成型后能够耐深加工；另外，光油固化后无气味，能够满足作为食品包装对感官的要求。
相应地，本实施例的金属印刷涂料的制备方法，包括以下步骤：
按比例向反应釜中加入环氧丙烯酸树脂EA、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂PUA、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯EO-TMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA和醋酸丁酯，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，搅拌分散的时间为30～40min，分散体系的温度控制在25～35℃，得到树脂混合液；其中，预留一部分活性单体；
随后按比例加入光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800、聚二甲基硅烷、聚丙烯酸酯以及聚乙烯蜡，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，混合均匀，通过预留的活性单体调节光油的粘度至30～40s(涂-4杯，125℃)，制得金属印刷涂料。
实施例2：
本实施例的金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：
相应地，本实施例的金属印刷涂料的制备方法，包括以下步骤：
按比例向反应釜中加入环氧丙烯酸树脂EA、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂PUA、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯EO-TMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA和醋酸丁酯，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，搅拌分散的时间为30～40min，分散体系的温度控制在25～35℃，得到树脂混合液；其中，预留一部分活性单体；
随后按比例加入光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800、聚二甲基硅烷、聚丙烯酸酯以及聚乙烯蜡，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，混合均匀，通过预留的活性单体调节光油的粘度至30～40s(涂-4杯，125℃)，制得金属印刷涂料。
实施例3：
本实施例的金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：
相应地，本实施例的金属印刷涂料的制备方法，包括以下步骤：
按比例向反应釜中加入环氧丙烯酸树脂EA、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂PUA、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯EO-TMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA和醋酸丁酯，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，搅拌分散的时间为30～40min，分散体系的温度控制在25～35℃，得到树脂混合液；其中，预留一部分活性单体；
随后按比例加入光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800、聚二甲基硅烷、聚丙烯酸酯以及聚乙烯蜡，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，混合均匀，通过预留的活性单体调节光油的粘度至30～40s(涂-4杯，125℃)，制得金属印刷涂料。
实施例4：
本实施例的金属印刷涂料，以重量份计包括如下组分：
相应地，本实施例的金属印刷涂料的制备方法，包括以下步骤：
按比例向反应釜中加入环氧丙烯酸树脂EA、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂PUA、乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯EO-TMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA和醋酸丁酯，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，搅拌分散的时间为30～40min，分散体系的温度控制在25～35℃，得到树脂混合液；其中，预留一部分活性单体；
随后按比例加入光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800、聚二甲基硅烷、聚丙烯酸酯以及聚乙烯蜡，之后利用盘式搅拌桨搅拌分散，混合均匀，通过预留的活性单体调节光油的粘度至30～40s(涂-4杯，125℃)，制得金属印刷涂料。
将实施例1-4中的金属印刷涂料进行性能比对，如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
附着力 1级 1级 1级 1级
抗刮伤 1000 1300 1200 800
硬度 2H 2H 2H H
光泽度 95GU 110GU 100GU 94GU
耐冲击 60cm 50cm 50cm 60cm
因此，综合考虑，实施例1制得的金属印刷涂料的性能是最全面的，其固化膜具有优异的耐磨性与柔软性，断裂伸长率高，且耐化学性能高，较好的耐冲击性能，且对油墨的附着力较好。
实施例5：
本实施例在实施例1的配方基础之上，研究了活性单体对光油成膜后固化膜的性能影响。
具体地，活性单体分别替换为单官能团活性稀释剂ODA、单一的EO-TMPTA、单一的TPGDA以及EO-TMPTA与TPGDA的添加量互换，进行了性能检测，如下表所示：
活性单体 ODA EO-TMPTA TPGDA 实施例1 EO-TMPTA 15/TPGDA 35
内部结构 线性结构 体型结构 体型结构 体型结构 体型结构
抗刮伤 500 1000 1400 1300 1300
硬度 H 2H 3H 2H 2H
耐冲击 60cm 50cm 30cm 50cm 45cm
在上述实施例中，环氧丙烯酸树脂的重量份还可以为8份、9份、11份、12份等。
在上述实施例中，聚酯丙烯酸树脂的重量份还可以为18份、19份、19.5份等。
在上述实施例中，聚氨酯丙烯酸树脂的重量份还可以为8份、9份、11份、12份等。
在上述实施例中，活性单体的重量份还可以为45份、46份、47份、48份、49份等；其中，乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与三丙二醇二丙烯酸酯的重量比为还可以为2：1、2.5：1、3：1、2.2：1、2.8：1等。
在上述实施例中，活性单体还可以选用乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯中的一种。
在上述实施例中，光引发剂的重量份还可以为6份、7份、8份、9份、10份等；其中，光引发剂-4265、光引发剂-500和光引发剂-1800的重量比还可以为1：0.1：1、1：0.15：1、1：0.2：1等。
在上述实施例中，光引发剂还可以为光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800中的一种或任意两种的组合。
在上述实施例中，消泡剂还可以为聚醚改性二甲基聚硅氧烷共聚物、聚丙烯酸酯或者磷酸三丁酯等。
在上述实施例中，流平剂还可以为聚硅氧烷、非离子型聚硅氧烷共聚物、丙烯酸聚酯改性聚硅氧烷等。
在上述实施例中，分散剂还可以为电中性聚酰胺与聚酯混合物、低分子量不饱和羧酸聚合物、含酸性基团的聚合物等。
在上述实施例中，分散剂的重量份还可以为1.0份、1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份等。
在上述实施例中，消泡剂、流平剂和聚乙烯蜡的总重量份还可以为1份、1.2份、1.6份、1.8份、2份等。
在上述实施例中，聚乙烯蜡还可以为聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、改性聚四氟乙烯蜡等。
在上述实施例中，金属印刷涂料的粘度还可以为30s、33s、36s、38s、40s等。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种金属印刷涂料，其特征在于，以重量份计包括如下组分：环氧丙烯酸树脂8～12份，聚酯丙烯酸树脂18～20份，聚氨酯丙烯酸树脂8～12份，活性单体45～50份，光引发剂6～10份，分散剂1～2份，助剂1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述活性单体为乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与三丙二醇二丙烯酸酯的重量比为(2～3)：1。
4.根据权利要求1所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂-4265、光引发剂-500、光引发剂-1800中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述光引发剂-4265、光引发剂-500和光引发剂-1800的重量比为1：(0.1～0.2)：1。
6.根据权利要求1所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、流平剂和蜡。
7.根据权利要求6所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述消泡剂、流平剂和蜡的重量比为1：1：1。
8.根据权利要求1所述的一种金属印刷涂料，其特征在于，所述光油的粘度为30～40s。
9.如权利要求1-8任一项所述的金属印刷涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、活性单体以及分散剂混合搅拌，搅拌时间为30～40min，得到树脂混合液；
将光引发剂和助剂加入树脂混合液中，持续搅拌至混合均匀，制得金属印刷涂料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌过程中温度控制在25～35℃。
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