CN111518432A - 一种耐高温uv固化油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温UV固化油墨，属于油墨领域，包括以下重量百分比的组分：水性UV树脂30～45%、活性单体15～20%、水性耐高温有机硅乳液树脂15～20%、光引发剂5～10%、助剂3～5%、耐高温填料10～15%。本发明一种耐高温UV固化油墨，通过水性UV树脂和耐高温树脂的复合使用以及具有耐高温性能的填料的复配使用，有效提高了油墨的耐高温性能；通过具有不同反应机理的光引发剂的复合使用，有效提高了固化速率和固化质量，从而进一步提高油墨的耐高温性能和固化质量，解决了现有UV固化油墨固化程度低的缺陷。

Description

一种耐高温UV固化油墨
技术领域
本发明涉及油墨领域，特别是涉及一种耐高温UV固化油墨。
背景技术
油墨是用于包装材料印刷的重要材料，它通过印刷将图案、文字表现在承印物上。随着现代工业的不断发展，印刷工业在生产和生活中的地位日显重要。印刷业的发展程度往往是衡量一个国家工业化、现代化程度的重要标志之一。而随着油墨技术不断向高科技化发展，人们环保意识也不断提高，过去广泛使用的溶剂型油墨由于VOC等问题将逐渐被淘汰，水性油墨因其安全环保的特点应运而生。
从上个世纪70年代起，西欧、北美等发达国家，就已经发起环境治理和环境保护的全民性活动，各国环保部门、工业部门也相继制定了相关的法律、法规。在这种背景下，水性油墨应运而生。目前，国外水性油墨的发展已较为成熟，成为印刷的主要用墨。我国国内对水性油墨的研究较晚，与发达国家相比存在较大的差距，现在国内高档水性油墨用树脂基本依靠国外进口，价格昂贵，成本较高。
水性油墨以水为主要溶剂，由水性高分子聚合物作为连接料与颜料、表面活性剂等助剂经设计、调配、研磨加工而成的一种新型印刷油墨。水性油墨在印刷过程中具有不易燃，不会损害油墨制造者和印刷操作者的健康，对大气环境无污染等环保和安全的优势。水性油墨作为一种新型印刷油墨，没有溶剂型油墨中的某些有毒、有害物质在印刷品中残留，故不会对包装商品产生污染；同时，水性油墨在印刷机上具有易清洗的优点，从而提高了生产率。水性油墨由于其低黏性，绿色无污染等特点，目前主要应用于包装装潢印刷，特别是对安全、环保、健康要求高的包装印刷品，如食品包装、烟酒包装、儿童玩具包装等领域。
尽管水性油墨相对于传统溶剂型油墨有许多优点，但由于水的一些固有特点，导致水性油墨存在干燥速度慢，稳定性、光泽度、耐温性能差等缺点。由于水性油墨使用的大部分为水溶性的丙烯酸树脂及其共聚物，其玻璃化温度不高，而国内印刷设备良莠不齐，大部分印刷厂的导纸辊缺乏水冷系统，导致水性油墨容易反粘，因此，必须提高水性油墨的耐高温性能。
另外，近几年国内对新型材料环境立法越来越严格。而现有水性油墨存在固化或干燥速率慢、能耗大等缺点。因此必须开发出一种具有高固化速率、低固化能耗的水性环保油墨。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种耐高温UV固化油墨，能够解决现有油墨领域存在的上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐高温UV固化油墨，包括以下重量百分比的组分：水性UV树脂30～45%、活性单体15～20%、水性耐高温有机硅乳液树脂15～20%、光引发剂5～10%、助剂3～5%、耐高温填料10～15%。
在本发明一个较佳实施例中，所述水性UV树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯以1：1：1～1：2：5的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述活性单体为单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体以1：1：1～
1：2：5的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述单官能团丙烯酸酯为丙烯酸异癸酯；所述双官能团丙烯酸酯为1 ,6-己二醇二丙烯酸酯；所述多官能团丙烯酸酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯。
在本发明一个较佳实施例中，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160和胺促进剂EDAB的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160的质量比为1:1:1～1:1:3；所述胺促进剂EDAB的添加量为所述光引发剂184、光引发剂BP和三芳基硫鎓盐光引发剂I-160总质量的5～15%。
在本发明一个较佳实施例中，所述助剂包括耐高温助剂、流平剂和消泡剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述耐高温填料为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙以1:1:1:2～1:1:3:3的混合物。
在本发明一个较佳实施例中，所述硼化物为硼化钛和硼酸钠以1：1的质量比的混合物；所述硅化物为二硅化钼和二氧化硅以1：1的质量比的混合物。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种耐高温UV固化油墨的制备方法，其制备方法：将各组分加入到反应容器中，先在转速为100～300转/小时的搅拌速率下搅拌分散1～2h，再在1500～2000r/h的搅拌速率下搅拌分散1～2小时，最后超声分散30～45min，将混合完成后的油墨通过三辊研磨机研磨，使油墨细度小于5微米，得到所述耐高温UV固化油墨。
本发明的有益效果是：本发明一种耐高温UV固化油墨，通过水性UV树脂和耐高温树脂的复合使用以及具有耐高温性能的填料的复配使用，有效提高了油墨的耐高温性能；通过具有不同反应机理的光引发剂的复合使用，有效提高了固化速率和固化质量，从而进一步提高油墨的耐高温性能和固化质量，解决了现有UV固化油墨固化程度低的缺陷。
1、采用水性UV树脂、活性单体和水性耐高温有机硅乳液树脂作为混合树脂，一方面满足了UV固化的要求，另一方面赋予油墨基料优异的耐高温性能；
2、通过多种具有耐高温性能的填料的混合使用，具体为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙的混合使用，有效改善了水性UV固化油墨的耐高温性能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种耐高温UV固化油墨，以100kg计算，包括：
水性UV树脂30kg，所述水性UV树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯以1：1：1的比例的混合物；
活性单体15kg，所述活性单体为单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体以1：1：1的比例的混合物；具体地，所述单官能团丙烯酸酯为丙烯酸异癸酯；所述双官能团丙烯酸酯为1 ,6-己二醇二丙烯酸酯；所述多官能团丙烯酸酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯；
水性耐高温有机硅乳液树脂15kg，其与所述水性UV树脂和活性单体混合，在满足UV固化交联的同时，能够有效提高油墨基体的耐高温性能；
光引发剂5kg，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160和胺促进剂EDAB的混合物，其中，所述光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160的质量比为1:1:1；所述胺促进剂EDAB的添加量为所述光引发剂184、光引发剂BP和三芳基硫鎓盐光引发剂I-160总质量的5%。通过不同反应机理的光引发剂混合使用，有效提高了固化速率和固化交联程度，从而提高固化后油墨的基体强度和耐热稳定性。
助剂5kg，所述助剂包括相同质量份数的耐高温助剂、流平剂和消泡剂，其中，所述耐高温助剂为二月桂酸二丁基锡；所述流平剂为聚丙烯酸酯类、聚甲基硅氧烷类、醋酸丁酸纤维素中的至少一种，优选为醋酸丁酸纤维素；所述消泡剂为硅酮类消泡剂、非硅聚合物消泡剂中的至少一种，优选为硅酮类消泡剂。
耐高温填料15kg，所述耐高温填料为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙以1:1:1:2的混合物。其中，所述硼化物为硼化钛和硼酸钠以1：1的质量比的混合物；所述硅化物为二硅化钼和二氧化硅以1：1的质量比的混合物。所述双酚A改性碳酸钙的方法为：
取双酚A，加入到其重量20倍的碳酸二甲酯中，搅拌均匀，得双酚A分散液；取硬脂酸，加热软化，与纳米硅灰石混合，在155℃下保温搅拌45分钟，与三乙醇胺混合，送入到反应釜中，通入氮气，加入催化剂，调节反应釜温度为185℃，保温搅拌35-40小时，出料冷却，得酯胺改性硅灰石；取上述酯胺改性碳酸钙，加入到上述双酚A分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，在55℃下保温搅拌35小时，出料，旋蒸除去碳酸二甲酯，得双酚A改性填料。
(4)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
颜料15kg，所述颜料选用环保型彩色混相无机颜料，具有优异的耐候、耐光和耐高温性，且无毒环保，无渗色、无迁移，可以根据需要选择镍锑钛黄、镍锑钛棕、钛钴绿、钴蓝、复合钛红等颜料中的至少一种，本实施例选用镍锑钛黄，有机颜料选用偶氮颜料系列。
上述耐高温UV固化油墨的制备方法，其制备方法：将各组分加入到反应容器中，先在转速为100转/小时的搅拌速率下搅拌分散2h，再在1500r/h的搅拌速率下搅拌分散2小时，最后以240kw的功率超声分散30～45min，将混合完成后的油墨通过三辊研磨机研磨，使油墨细度小于5微米，得到所述耐高温UV固化油墨。
上述方法制得的油墨，经紫外光固化后，再放置1h以上，测试其性能为：
黏度(mPa .s)：69；
细度(μm)：6；
将所得油墨层在200℃下加热30s，油墨无脱落。
实施例2
本发明揭示了一种耐高温UV固化油墨，以100kg计算，包括：
水性UV树脂35kg，所述水性UV树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯以1：2：5的混合物。
活性单体15kg，所述活性单体为单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体以1：2：5的混合物；其中，所述单官能团丙烯酸酯为丙烯酸异癸酯；所述双官能团丙烯酸酯为1 ,6-己二醇二丙烯酸酯；所述多官能团丙烯酸酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯。
水性耐高温有机硅乳液树脂15kg，其与所述水性UV树脂和活性单体混合，在满足UV固化交联的同时，能够有效提高油墨基体的耐高温性能；
光引发剂10kg，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160和胺促进剂EDAB的混合物。具体地，所述光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160的质量比为1:1:3；所述胺促进剂EDAB的添加量为所述光引发剂184、光引发剂BP和三芳基硫鎓盐光引发剂I-160总质量的5～15%。
助剂3kg，所述助剂包括相同质量份数的耐高温助剂、流平剂和消泡剂，其中，所述耐高温助剂为二月桂酸二丁基锡；所述流平剂为聚丙烯酸酯类、聚甲基硅氧烷类、醋酸丁酸纤维素中的至少一种；所述消泡剂为硅酮类消泡剂、非硅聚合物消泡剂中的至少一种。
耐高温填料12kg，所述耐高温填料为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙以1:1:3:3的混合物；其中，所述硼化物为硼化钛和硼酸钠以1：1的质量比的混合物；所述硅化物为二硅化钼和二氧化硅以1：1的质量比的混合物；所述双酚A改性碳酸钙的改性方法同实施例1。
颜料10kg，所述颜料为环保型彩色混相无机颜料，具有优异的耐候、耐光和耐高温性，且无毒环保，无渗色、无迁移，可以根据需要选择镍锑钛黄、镍锑钛棕、铁铬棕、铁铬黑、钛钴绿、钴蓝、铜铬铁黑、复合钛红等颜料中的至少一种，本实施例选用镍锑钛黄，有机颜料选用偶氮颜料系列。
上述耐高温UV固化油墨的制备方法，其制备方法：将各组分加入到反应容器中，先在转速为300转/小时的搅拌速率下搅拌分散1h，再在2000r/h的搅拌速率下搅拌分散1.5小时，最后以240kw的功率超声分散30～45min，将混合完成后的油墨通过三辊研磨机研磨，使油墨细度小于5微米，得到所述耐高温UV固化油墨。
上述方法制得的油墨，经紫外光固化后，再放置1h以上，测试其性能为：
黏度(mPa .s)：65；
细度(μm)：4.3；
将所得油墨层在200℃下加热30s，油墨无脱落。
上述实施例制备的耐高温UV固化油墨，具有如下优点：
1、采用水性UV树脂、活性单体和水性耐高温有机硅乳液树脂作为混合树脂，一方面满足了UV固化的要求，另一方面赋予油墨基料优异的耐高温性能；
2、通过多种具有耐高温性能的填料的混合使用，具体为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙的混合使用，有效改善了水性UV固化油墨的耐高温性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温UV固化油墨，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：水性UV树脂30～45%、活性单体15～20%、水性耐高温有机硅乳液树脂15～20%、光引发剂5～10%、助剂3～5%、耐高温填料10～15%。
2.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述水性UV树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯以1：1：1～1：2：5的混合物。
3.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述活性单体为单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯和多官能团丙烯酸酯单体以1：1：1～
1：2：5的混合物。
4.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述单官能团丙烯酸酯为丙烯酸异癸酯；所述双官能团丙烯酸酯为1 ,6-己二醇二丙烯酸酯；所述多官能团丙烯酸酯单体为季戊四醇三丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160和胺促进剂EDAB的混合物。
6.根据权利要求5所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述光引发剂184、光引发剂BP、三芳基硫鎓盐光引发剂I-160的质量比为1:1:1～1:1:3；所述胺促进剂EDAB的添加量为所述光引发剂184、光引发剂BP和三芳基硫鎓盐光引发剂I-160总质量的5～15%。
7.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述助剂包括耐高温助剂、流平剂和消泡剂。
8.根据权利要求1所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述耐高温填料为硼化物、硅化物、纳米二氧化钛和双酚A改性碳酸钙以1:1:1:2～1:1:3:3的混合物。
9.根据权利要求8所述的耐高温UV固化油墨，其特征在于，所述硼化物为硼化钛和硼酸钠以1：1的质量比的混合物；所述硅化物为二硅化钼和二氧化硅以1：1的质量比的混合物。
10.一种耐高温UV固化油墨的制备方法，其特征在于，其制备方法：将各组分加入到反应容器中，先在转速为100～300转/小时的搅拌速率下搅拌分散1～2h，再在1500～2000r/h的搅拌速率下搅拌分散1～2小时，最后超声分散30～45min，将混合完成后的油墨通过三辊研磨机研磨，使油墨细度小于5微米，得到所述耐高温UV固化油墨。
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