CN111073390A - 一种uv墨水及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于墨水领域，公开了一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：颜料1.5‑10％，分散剂1‑20％，流平剂0.1‑3％，光引发剂6‑20％，聚合物A 3‑28％，单体B余量；聚合物A选自聚醚多元醇或聚酯丙烯酸酯及其衍生物中的至少一种；单体B为丙烯酸酯及其衍生物。本发明通过对聚合物A和单体B的选择，以及对聚合物A和单体B用量的选择，使得制得的UV墨水具有气味小，稳定性好，耐候性好，附着力大的特点，且将该UV墨水应用于高速打印过程中，不出现堵塞、断墨的现象。该UV墨水制备过程中加料顺序，特别是搅拌速度对制得的UV墨水的稳定性具有明显的改善作用。

Description

一种UV墨水及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于墨水领域，特别涉及一种UV墨水及其制备方法和应用。
背景技术
UV墨水(即用紫外光固化的墨水)是在光固化涂料的基础上发展起来的，拜耳公司和巴斯夫公司生产了第一代光固化涂料“芬斯吉达尔-UV-10”，随后美国的太阳化学公司、意大利的Immont公司开发了第二代光固化涂料-丙烯酸系光固化油墨。自2008年开始，光固化墨水在国内发展迅速，UV墨水经历了从进口到自主开发的过程。随着行业的不断发展及墨水应用领域的开拓，UV墨水仍存在诸多问题及挑战，例如，现有技术中普遍存在墨水气味大，储存稳定性差，耐候性差，附着力不差等问题，特别是同一墨水能同时解决气味、稳定性、耐候性和附着力问题的情况十分少见。
因此，希望提供一种UV墨水，该墨水同时具有气味小，稳定性好，耐候性好，附着力大等特点，是十分有必要的。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种UV墨水，所述墨水能同时具有气味小，稳定性好，耐候性好，附着力大的特点。另外，通过本发明所述方法制得的墨水流畅性好，应用在快速打印过程中不易出现喷头堵塞情况。
一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000011
所述聚合物A选自聚醚多元醇或聚酯丙烯酸酯及其衍生物中的至少一种；所述单体B为丙烯酸酯及其衍生物。
优选的，所述聚合物A可用环氧丙烯酸酯及其衍生物替代。
优选的，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃二醇中的至少一种。
优选的，所述环氧丙烯酸酯及其衍生物包括脂肪酸改性环氧丙烯酸酯。
优选的，所述聚酯丙烯酸酯及其衍生物选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯、超支化聚酯丙烯酸酯、松香改性聚酯丙烯酸酯、多官能基脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或硅改性聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述丙烯酸酯及其衍生物选自4-叔丁基环己基丙烯酸酯、间苯氧基苯甲基丙烯酸酯、双环戊烯基丙烯酸酯、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、乙氧化苯氧基丙烯酸酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、月桂酸丙烯酸酯、异癸基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、苯基丙烯酸酯、异冰片基甲基丙烯酸酯、3-羟基-2,2-二甲基丙基-3-羟基-2,2-二甲基丙酯二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、聚乙二醇(300)二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(400)-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(600)-甲基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸磷酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述聚酯丙烯酸酯及其衍生物还包括不含锡脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯。
优选的，所述聚酯丙烯酸酯及其衍生物还包括芳香族聚氨酯二丙烯酸酯。
优选的，一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000021
Figure BDA0002335129560000031
优选的，所述颜料为纳米尺寸的颜料；进一步优选的，所述颜料的尺寸为1-200nm；更优选的，所述颜料的尺寸为50-150nm。
所述颜料包括有机颜料和无机颜料。具体的，所述颜料可选自朱砂、红土、雄黄、孔雀绿、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉、高岭土、藤黄、茜素红、靛青、钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝或酞菁蓝中的至少一种。
优选的，所述光引发剂选自酰基磷类光引发剂、酮类光引发剂或酯类光引发剂中的至少一种。
进一步优选的，所述光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(酰基磷类光引发剂)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(酮类光引发剂)、异丙基硫杂蒽酮或4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯(酯类光引发剂)中的至少一种。对光引发剂的选择可使得墨水具有良好的固化性能。
优选的，所述流平剂选自聚醚-聚酯改性羟基官能聚二甲基硅氧烷、聚醚有机改性有机硅、氟碳有机改性聚硅氧烷中的至少一种。流平剂的选择有利于该上UV墨水的表面张力，使得在打印过程中不易出现堵塞现象。
优选的，所述分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
一种UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
按配方量称取各组分，将聚合物A和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为450-550转/分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，然后过滤，即制得所述UV墨水。
优选的，第二次搅拌和第三次搅拌的速度为400-600转/分钟。
优选的，第一次搅拌的时间为10-30分钟。
优选的，第二次搅拌的时间为20-40分钟。
优选的，第三次搅拌的时间为10-30分钟。
优选的，在加入光引发剂和剩余的组分时，起搅拌作用的装置将搅拌速度降至40-60转/分钟。
优选的，所述过滤使用滤膜过滤，滤膜的孔径为100-300nm。
将本发明所述UV墨水应用于打印过程中。
优选的，将本发明所述UV墨水应用于京瓷喷头打印过程中。所述京瓷喷头打印的特点是打印速度快，打印精度高。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过对聚合物A和单体B的选择，以及对聚合物A和单体B用量的选择，使得制得的UV墨水具有气味小，稳定性好，耐候性好，附着力大的特点，且将所述UV墨水应用于高速打印过程中，不出现堵塞、断墨的现象。
(2)本发明所述UV墨水中光引发剂、分散剂、流平剂和颜料的用量比对所述UV墨的稳定性好，耐候性好具有改善作用。
(3)所述UV墨水制备过程中加料顺序，特别是搅拌速度对制得的UV墨水的稳定性具有明显的改善作用。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000041
单体B具体的为4-叔丁基环己基丙烯酸酯23％、间苯氧基苯甲基丙烯酸酯19.7％、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯15％、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯18％；
颜料为酞菁蓝；颜料的尺寸为100-120nm；
光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦8％、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5％、4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯3％；
流平剂为聚醚有机改性有机硅0.1％、氟碳有机改性聚硅氧烷0.2％。
一种UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
按上述配方量称取各组分，将脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为500转/分钟，搅拌20分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，搅拌的速度为500转/分钟，搅拌30分钟，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，搅拌的速度为500转/分钟，搅拌20分钟，然后过滤，过滤使用滤膜过滤，滤膜的孔径为200nm，即制得UV墨水。
实施例2
一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000051
单体B为四氢化糠基丙烯酸酯15％、1,6-己二醇二丙烯酸酯25.7％、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯15％、异癸基丙烯酸酯18％。
颜料为钛白颜料的尺寸为80-110nm；
光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦8％、异丙基硫杂蒽酮5％或4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯3％；
流平剂为聚醚有机改性有机硅0.1％、氟碳有机改性聚硅氧烷0.2％。
分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物。
一种UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
按上述配方量称取各组分，将松香改性聚酯丙烯酸酯和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为550转/分钟，搅拌10分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，第二次搅拌的速度为600转/分钟，搅拌20分钟，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，第三次搅拌的速度为400转/分钟，搅拌30分钟，然后过滤，过滤使用滤膜过滤，滤膜的孔径为300nm，即制得UV墨水。
实施例3
一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000061
聚合物A为聚氧化丙烯二醇10％、芳香族聚氨酯丙烯酸酯10％；
单体B为聚乙二醇(200)二丙烯酸酯15％、1,3-丁二醇二丙烯酸酯15％、2-羟基乙基甲基丙烯酸磷酸酯21％；
颜料为茜素红；颜料的尺寸为150-160nm；
光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦4％、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮4％；
流平剂为聚醚有机改性有机硅。
分散剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
一种UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
按上述配方量称取各组分，将聚合物A和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为450转/分钟，搅拌的时间为30分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，第二次搅拌的速度为600转/分钟，搅拌的时间为20分钟，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，第三次搅拌的速度为450转/分钟，搅拌的时间为30分钟，然后过滤，过滤使用滤膜过滤，滤膜的孔径为220nm，即制得UV墨水。
实施例4
一种UV墨水，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure BDA0002335129560000062
Figure BDA0002335129560000071
聚合物A为芳香族聚氨酯丙烯酸酯5％、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯5％；
单体B为四氢化糠基丙烯酸酯20％、月桂酸丙烯酸酯30％、异癸基丙烯酸酯21.5％。
颜料为纳米尺寸的颜料；进一步优选的，所述颜料的尺寸为1-200nm；更优选的，所述颜料的尺寸为50-150nm。
颜料为靛青，颜料的尺寸为120-150nm；
光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦5％、异丙基硫杂蒽酮5％；
流平剂为氟碳有机改性聚硅氧烷。
分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物。
一种UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
按上述配方量称取各组分，将聚合物A和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为550转/分钟，搅拌的时间为25分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，第二次搅拌的速度为550转/分钟，搅拌的时间为20分钟，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，第三次搅拌的速度为550转/分钟，搅拌的时间为20分钟，然后过滤，过滤使用滤膜过滤，滤膜的孔径为150nm，即制得UV墨水。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中不含有脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯，其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，对比例2用乙酸乙酯替代实施例1中的单体B，其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3的脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯为0.5％，光引发剂为20.5％，其余组分和制备过程与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，对比例4中直接将各组分混合，搅拌20分钟，搅拌的速度为80转/分钟。
产品效果测试
取实施例1-4，对比例1-4制得的UV墨水，进行稳定性测试，具体测试过程为：将UV墨水先置于-10℃下静置3天，然后再置于60℃下静置3天，再置于-10℃下静置3天，如此循环3次，观察UV墨水是否分层(结果如表1所示)，在将UV墨水应用于使用京瓷喷头打印的高速打印机中(打印机的打印为200m/分钟)，观察京瓷喷头是否出现堵塞，打印是否出现断墨现象，结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0002335129560000081
从表1可以看出，本发明实施例1-4制得的UV墨水能耐受高低温，稳定性好，经高低温处理后，UV墨水仍然可应用于高速打印过程中，不出现堵塞、断墨现象。对比例1-2经过高低温处理后出现分层现象。对比例3虽然经过高低温处理不出现分层现象，但在高速打印过程中容易出现堵塞、断墨现象，说明改变UV墨水的组成，对UV墨水的稳定性具有不利影响。
将上述实施例1-4制备的UV墨水打印在柔性基材上，UV墨水在-10℃的温度下不开裂。对比例1-4制备的UV墨水打印在柔性基材上，UV墨水在-10℃的温度下开裂。
再将上述实施例1-4制备的UV墨水打印在塑料基底上，然后用百格测试不掉墨；对比例1-4制备的UV墨水打印在塑料基底上，然后用百格测试掉墨，对比例2制备的UV墨水打印在塑料基底上掉墨最为严重。
综上所述，本发明实施例1-4制得的UV墨水稳定性好，应用在高速打印过程中，不易出现堵塞、断墨现象，打印在基底上后，具有良好的附着力和耐低温性能。

Claims (10)

1.一种UV墨水，其特征在于，按质量分数计，由以下组分组成：
Figure FDA0002335129550000011
所述聚合物A选自聚醚多元醇或聚酯丙烯酸酯及其衍生物中的至少一种；所述单体B为丙烯酸酯及其衍生物。
2.根据权利要求1所述的UV墨水，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇或聚四氢呋喃二醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的UV墨水，其特征在于，所述聚酯丙烯酸酯及其衍生物选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯、脂肪酸改性聚酯六丙烯酸酯或松香改性聚酯丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的UV墨水，其特征在于，所述丙烯酸酯及其衍生物选自4-叔丁基环己基丙烯酸酯、间苯氧基苯甲基丙烯酸酯、双环戊烯基丙烯酸酯、双环戊烯基乙氧化丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、乙氧化苯氧基丙烯酸酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、四氢化糠基丙烯酸酯、月桂酸丙烯酸酯、异癸基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、苯基丙烯酸酯、异冰片基甲基丙烯酸酯、3-羟基-2,2-二甲基丙基-3-羟基-2,2-二甲基丙酯二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、聚乙二醇-甲基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸磷酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的UV墨水，其特征在于，所述颜料的尺寸为1-200nm。
6.根据权利要求1所述的UV墨水，其特征在于，所述光引发剂选自酰基磷类光引发剂、酮类光引发剂或酯类光引发剂中的至少一种。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的UV墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按配方量称取各组分，将聚合物A和单体B第一次搅拌混合，第一次搅拌的速度为450-550转/分钟，然后加入光引发剂，进行第二次搅拌，再加入剩余的组分，进行第三次搅拌，然后过滤，即制得所述UV墨水。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二次搅拌和所述第三次搅拌的速度为400-600转/分钟。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述过滤使用滤膜过滤，所述滤膜的孔径为100-300nm。
10.将权利要求1-6中任一项所述的UV墨水应用于打印过程中。
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