CN112500757A - 全兼容喷墨打印阻燃涂层及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全兼容喷墨打印阻燃涂层及制备方法，包括以下步骤：1、配料，阻燃改性丙烯酸树脂乳液50～70份、无卤阻燃剂20～40份、抗滴落剂0.1～0.8份、消烟剂2～6份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.8份、去离子水20～40份；2、制备阻燃分散液；3、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液，开动分散搅拌机，加入抗滴落剂，低速搅拌30分钟；4、添加步骤2中的阻燃分散液，高速搅拌30分钟以上；5、加入流平剂、消泡剂，中速搅拌20分钟，过滤静置消泡。本发明有效地阻止火焰的蔓延扩散，提高涂布产品阻燃等级，能兼容多种墨水打印，打印精度高，涂层吸墨速度快，能适应高速度打印，具有超强耐候性。

Description

全兼容喷墨打印阻燃涂层及制备方法

技术领域

本发明属于印刷技术领域，特别涉及一种全兼容喷墨打印阻燃涂层及制备方法。

背景技术

喷墨打印是全数码印刷，完全脱离了传统印刷工艺的繁琐程序，具有作业准备时间短、市场响应快、灵活性强等优点。广泛应用于数码打样、短版印刷、按需印刷、可变数据等。随着喷墨打印的不断创新，各类喷墨打印方式和墨水（户外溶剂型、弱溶剂、UV打印等）对喷墨打印涂层的性能都提出了较高要求。喷墨打印涂层，要求打印兼容性强（适用于户外溶剂型喷绘机和弱溶剂写真机，UV打印机），涂层均匀，吸墨性能好，画质洁白细腻，色彩还原度高，防水防紫外线，不易褪色，超强耐候性，耐高温、耐低温。可以有效提升产品形象，强化广告效果。喷墨打印产品已经深入到社会生产生活的各个角落，改变着人们的生活、学习和工作方式。

随着喷墨打印涂层的研究发展与环保要求的日益提高，喷墨打印涂层被广泛用于铜版纸、轻涂纸、PE淋膜纸、PP合成纸、PVC膜、PET膜、油画布等不同基材的打印介质，并且应用于数码图书、商业印刷、报刊、标签、彩票、包装、物流，乃至票据与直邮等方面。其中，喷墨打印涂层作为电子产品标签、包装、物流等打印介质，发挥着重要作用，关于喷墨打印涂层的阻燃和防火越来越引起人们的重视。

喷墨打印涂层的开发，其中水性丙烯酸树脂乳液是较为常用的一种涂层成膜剂。丙烯酸树脂由于具有优良的成膜性、耐候性和黏结性能等优点而被广泛应用于胶黏剂、涂料、纺织和造纸等行业中。其由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯类及其他烯单体共聚合成，成膜后存在阻燃性能差、不能有效防火等缺点。随着人们安全意识的提高，很多丙烯酸树脂的相关应用领域都提出了阻燃要求。

经过前期调查发现，现有技术未有明确涉及印刷行业，特别是专用于喷墨打印的阻燃涂层。目前工业上制备阻燃涂层仍是以添加阻燃剂法为主，添加阻燃剂法制备阻燃涂层具有多种优势，通过多种阻燃剂的协同作用可以有效提高涂层的阻燃性能。但是，其应用于喷墨打印介质产品，也存在诸多性能缺陷及问题：

1、现有技术的阻燃涂层使用的阻燃粉剂未有明确的白度要求，其中较为常用的是溴锑阻燃体系，十溴联苯醚等含溴阻燃剂白度较差，造成涂层不能达到喷墨打印制品画质洁白细腻的要求。

2、阻燃剂的添加量往往很大，达到胶体质量的2~4倍，造成涂层的胶粉比过低，阻燃剂不具备吸墨性，胶体比例减小，则会影响高速度喷墨打印时涂层的吸墨速度，会造成打印晕墨、渗墨，图像分辨率和色彩还原度不能满足要求，不适用溶剂型和弱溶剂型墨水打印，打印兼容性也较差。

3、添加型阻燃剂一般与涂层树脂的相容性较差，添加量通常较高，会引起涂层的力学性能、耐低温性、耐弯折性等下降；同时，两者的相容性差，也会导致涂层均匀性差，涂层面会出现大量未分散均匀的阻燃粉剂颗粒的凸起，极大的影响了喷墨打印制品的表观。

综上所述，开发一种应用广泛的全兼容喷墨打印阻燃涂层已成为喷墨打印行业的研究“热点”。

发明内容

本发明的目是解决上述技术问题，提供一种全兼容喷墨打印阻燃涂层及制备方法。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：包括以下重量份的成分：阻燃改性丙烯酸树脂乳液50～70份、无卤阻燃剂 20～40份、抗滴落剂0.1～0.8份、消烟剂2～6份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.8份、去离子水20～40份。

优选的，所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液，是通过反应型含磷乙烯基单体与丙烯酸酯类单体发生乳液聚合反应，通过化学键方式把阻燃基团固定在树脂分子结构上，合成为阻燃改性丙烯酸树脂乳液，其中磷含量超过5%，具有自阻燃性能。

优选的，所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液，包括以下重量份的成分：硬单体15～30份、软单体 15～30份、功能单体2～6份、反应型含磷乙烯基单体10～20份、乳化剂2～6份、碳酸氢钠1～4份、过硫酸钾引发剂0.2～1份、去离子水40～55份。

优选的，所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种的组合；

所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种的组合；

所述的功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、N-羟甲基丙烯酸胺、丙烯酰胺中的一种或几种的组合；

所述的反应型含磷乙烯基单体为甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种的组合；

所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸盐、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、丙烯酰胺基异丙基磺酸钠中的一种或几种的组合。

优选的，所述的无卤阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、多聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺、硼酸锌、季戊四醇中的一种或几种的组合；

所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯微粉、聚合物包覆聚四氟乙烯微粉、聚四氟乙烯乳液中的一种或几种的组合；

所述的消烟剂为双环戊二烯合铁、三氧化钼、钼酸铵、钼酸锌、钼酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种的组合；

所述的流平剂为聚氨酯改性聚醚类缔合型流平剂、聚羟基烷基醚类、改性复合硅酮/特殊聚醚类、炔二醇类中的一种或几种的组合；

所述的消泡剂为酰胺型、金属皂类、二氧化硅类、矿物油类、改性硅酮类、聚醚类中的一种或几种的组合。

优选的，所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液与无卤阻燃体剂的固份胶粉比为1~1.5。

全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1)、阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备；

（2）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料，阻燃改性丙烯酸树脂乳液50～70份、无卤阻燃剂 20～40份、抗滴落剂0.1～0.8份、消烟剂2～6份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.8份、去离子水20～40份;

（3）、制备阻燃分散液，将无卤阻燃剂、消烟剂与去离子水充分搅拌、分散成浆料，然后使用圆盘式砂磨机研磨浆料4h以上，经过激光粒度分布仪测试粒径后，使用300目滤网过滤得阻燃分散液，备用；

（4）、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液，开动分散搅拌机，以200转/分转速搅拌下，缓慢加入抗滴落剂，逐渐提高搅拌转速至1500转/分，充分搅拌30分钟；

（5）、保持1500转/分转速，向不锈钢拉缸中添加步骤（3）中的阻燃分散液，高速搅拌30分钟以上；

（6）、加入流平剂、消泡剂，以600转/分转速搅拌20分钟，300目过滤网过滤，静置消泡待用。

优选的，所述阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备，包括以下步骤：

1）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料；

2）、单体混合液的制备，将硬单体15～30份、软单体 15～30份、功能单体2～6份、反应型含磷乙烯基单体10~20份混合后得到单体混合液；再将单体混合液与5%浓度的氢氧化钠溶液8~12份混合搅拌，洗涤单体，除去阻聚剂，总份量为100份，备用；

3）、种子液预乳化，取步骤2）中得到的除去阻聚剂的单体混合液10~20份与去离子水20 ~30份、碳酸氢钠0.1~0.4份、乳化剂1~1.5份混合，在1200rpm转速下分散0.5~1小时，制成种子液；

4）、滴加液预乳化,取剩余的单体混合液，与10~15份去离子水和剩余的碳酸氢钠、乳化剂混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成滴加液；

5）、引发剂水溶液的制备,将全部份量的引发剂用剩余的去离子水混合、溶解，配成引发剂水溶液；

6）、将步骤3）的种子液预乳化液加到反应釜中，加入20份量的引发剂水溶液，并缓慢加热至60~80℃，在800rpm转速下搅拌进行聚合反应，合成种子液；

7）、当步骤6）中的种子液出现蓝光，冷凝管没有明显回流时，降釜内温度提升至72~80℃，并开始逐步滴加步骤4）中的滴加液预乳化液，3~4小时内滴完；同时，期间每半小时补加剩余的引发剂水溶液，保持体系温度在72~80℃; 全部预乳化液和引发剂水溶液滴加完成后，将体系温度上升至82~85℃，保温30~50分钟，最后升温至87~92℃，保温1.5~2.5小时，获得半透明乳液；

8）、将步骤7）中制得的乳液冷却至常温，用氨水调节PH值至8~9，用300目滤网过滤，即得到阻燃改性丙烯酸树脂乳液。

本发明的有益效果：无卤阻燃剂与阻燃改性丙烯酸树脂乳液起协同作用，提高涂层阻燃效率；抗滴落剂极大地抑制了基材燃烧时的滴落性和塌陷性，有效地阻止火焰的蔓延扩散，提高涂布产品阻燃等级；消烟剂减少发烟量和烟密度，扩大阻燃涂层的应用范围；涂层质洁白细腻，涂层均匀，光泽度达20~35%，呈哑光白色；能兼容多种墨水打印；打印精度达到2880×2880dpi；涂层吸墨速度快，能适应高速度打印，色彩还原度高；防水防紫外线，不易褪色，超强耐候性，耐高温耐低温。特别是，涂布全兼容打印阻燃涂层的喷墨打印介质，通过调节涂层厚度与产品结构，阻燃性能达到UL94V-0级标准，离火即熄，无明显熔滴物，燃烧烟尘少，满足市场需求，填补市场空白，推广应用具有良好的经济和社会效益。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

实施例1

全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1)、阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备；

（1a)、按照配方，准确称量各原辅料，甲基丙烯酸甲酯15份, 丙烯酸甲酯 10份,丙烯酸丁酯8份, 丙烯酸异辛酯12份, 丙烯酸2份, 甲基丙烯酸-2-羟基丙酯2份, 甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯15份, 引发剂过硫酸钾0.5份, 乳化剂十二烷基苯磺酸盐4份, pH调节剂碳酸氢钠2份, 去离子水45份；

（1b）、单体混合液的制备,将甲基丙烯酸甲酯15份，丙烯酸甲酯10份，甲基丙烯酸丁酯8份，丙烯酸异辛酯12份，丙烯酸2份，甲基丙烯酸-2-羟基丙酯2份，甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯15份，混合后得到单体混合液,再将单体混合液与5%浓度的氢氧化钠溶液10份混合搅拌，洗涤单体，除去阻聚剂，备用；

（1c )、种子液预乳化：取步骤（1b）中得到的除去阻聚剂的单体混合液12份与去离子水30份、碳酸氢钠为0.1份、乳化剂3份混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成种子液；

（1d )、滴加液预乳化,取剩余的单体混合液，与10份去离子水和剩余的碳酸氢钠、乳化剂混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成滴加液；

（1e)、引发剂水溶液的制备：将全部份量的引发剂用剩余的去离子水混合、溶解，配成引发剂水溶；

（1f)、将步骤（1c）的种子液预乳化液加到反应釜中，加入20 %份量的引发剂水溶液，并缓慢加热至70℃，在800rpm转速下搅拌进行聚合反应，合成种子液；

（1g)、当步骤（1f）中的种子液出现蓝光，冷凝管没有明显回流时，降釜内温度提升至80℃，并开始逐步滴加步骤（1d）中的滴加液预乳化液，3小时内滴完; 同时，期间每半小时补加剩余的引发剂水溶液，保持体系温度在80℃; 全部预乳化液和引发剂水溶液滴加完成后，将体系温度上升至85℃，保温45分钟; 最后升温至88℃，保温2小时，获得半透明乳液；

（1h)、将步骤（1g）中制得的乳液冷却至常温，用氨水调节PH值至8~9，用300目滤网过滤，即得到阻燃改性丙烯酸树脂乳液；

（2）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料, 阻燃改性丙烯酸树脂乳液60份，三聚氰胺尿酸盐18份，氢氧化铝12份，聚合物包覆聚四氟乙烯微粉0.3份，三氧化钼4份，流平剂聚羟基烷基醚类0.8份，消泡剂酰胺型0.5份，去离子水30份；

（3）、制备阻燃分散液，将三聚氰胺尿酸盐18份、氢氧化铝12份和三氧化钼4份与去离子水30份充分搅拌、分散成浆料，然后使用圆盘式砂磨机研磨浆料4h，经过激光粒度分布仪测试粒径后，使用300目滤网过滤得阻燃分散液，备用；

（4）、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液60份，开动分散搅拌机，以200转/分转速搅拌下，缓慢加入聚合物包覆聚四氟乙烯微粉0.3份，逐渐提高搅拌转速至1500转/分，充分搅拌30分钟；

（5）、保持1500转/分转速，向不锈钢拉缸中添加步骤（3）中的阻燃分散液，高速搅拌30分钟；

（6）、加入流平剂、消泡剂，以600转/分转速搅拌20分钟，300目过滤网过滤，静置消泡待用。

实施例2

全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1)、阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备；

（1a)、按照配方，准确称量各原辅料，甲基丙烯酸甲酯8份, 丙烯腈10份, 丙烯酸乙酯14份, 甲基丙烯酸丁酯11份, 甲基丙烯酸1份, N-羟甲基丙烯酸胺2份, 甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯14份, 引发剂过硫酸钾0.4份, 乳化剂烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐2.5份, pH调节剂碳酸氢钠1.5份, 去离子水48份；

（1b）、将甲基丙烯酸甲酯8份, 丙烯腈10份, 丙烯酸乙酯14份, 甲基丙烯酸丁酯11份, 甲基丙烯酸1份, N-羟甲基丙烯酸胺2份,混合后得到单体混合液,再将单体混合液与5%浓度的氢氧化钠溶液8份混合搅拌，洗涤单体，除去阻聚剂，备用；

（1c )、种子液预乳化：取步骤（1b）中得到的除去阻聚剂的单体混合液15份与去离子水20份、碳酸氢钠0.3份、乳化剂1份混合，在1200rpm转速下分散0.8小时，制成种子液；

（1d )、滴加液预乳化,取剩余的单体混合液，与15份去离子水和剩余的碳酸氢钠、乳化剂混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成滴加液；

（1e)、引发剂水溶液的制备：将全部份量的引发剂用剩余的去离子水混合、溶解，配成引发剂水溶；

（1f)、将步骤（1c）的种子液预乳化液加到反应釜中，加入20 %份量的引发剂水溶液，并缓慢加热至72℃，在800rpm转速下搅拌进行聚合反应，合成种子液；

（1g)、当步骤（1f）中的种子液出现蓝光，冷凝管没有明显回流时，降釜内温度提升至80℃，并开始逐步滴加步骤（1d）中的滴加液预乳化液，3.5小时内滴完; 同时，期间每半小时补加剩余的引发剂水溶液，保持体系温度在80℃; 全部预乳化液和引发剂水溶液滴加完成后，将体系温度上升至85℃，保温40分钟; 最后升温至90℃，保温2小时，获得半透明乳液；

（1h)、将步骤（1g）中制得的乳液冷却至常温，用氨水调节PH值至8~9，用300目滤网过滤，即得到阻燃改性丙烯酸树脂乳液；

（2）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料, 阻燃改性丙烯酸树脂乳液56份，三聚氰胺磷酸盐10份，多聚磷酸铵12份，聚四氟乙烯微粉0.15份，钼酸钙2.5份，流平剂炔二醇类0.6份，消泡剂聚醚类0.4份，去离子水26份；

（3）、制备阻燃分散液，将三聚氰胺磷酸盐10份、多聚磷酸铵12份和钼酸钙2.5份与去离子水26份充分搅拌、分散成浆料，然后使用圆盘式砂磨机研磨浆料4.5h，经过激光粒度分布仪测试粒径后，使用300目滤网过滤得阻燃分散液，备用；

（4）、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液56份，开动分散搅拌机，以200转/分转速搅拌下，缓慢加入聚四氟乙烯微粉0.15份，逐渐提高搅拌转速至1500转/分，充分搅拌30分钟；

（5）、保持1500转/分转速，向不锈钢拉缸中添加步骤（3）中的阻燃分散液，高速搅拌30分钟；

（6）、加入流平剂、消泡剂，以600转/分转速搅拌20分钟，300目过滤网过滤，静置消泡待用。

实施例3

全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1)、阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备；

（1a)、按照配方，准确称量各原辅料，甲基丙烯酸甲酯8份、丙烯酸甲酯8份、丙烯腈6份, 丙烯酸乙酯15份, 丙烯酸异辛酯13份, 丙烯酸-2-羟基乙酯3份, 丙烯酰胺2份, 甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯14份, 引发剂过硫酸钾0.4份, 乳化剂烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐 2.5份, pH调节剂碳酸氢钠3份, 去离子水52份；

（1b）、将甲基丙烯酸甲酯8份、丙烯酸甲酯8份、丙烯腈6份, 丙烯酸乙酯15份, 丙烯酸异辛酯13份, 丙烯酸-2-羟基乙酯3份, 丙烯酰胺2份, 甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯14份,混合后得到单体混合液,再将单体混合液与5%浓度的氢氧化钠溶液11份混合搅拌，洗涤单体，除去阻聚剂，备用；

（1c )、种子液预乳化：取步骤（1b）中得到的除去阻聚剂的单体混合液18份与去离子水25份、碳酸氢钠0.2份、乳化剂1.5份混合，在1200rpm转速下分散0.5小时，制成种子液；

（1d )、滴加液预乳化,取剩余的单体混合液，与15份去离子水和剩余的碳酸氢钠、乳化剂混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成滴加液；

（1e)、引发剂水溶液的制备：将全部份量的引发剂用剩余的去离子水混合、溶解，配成引发剂水溶；

（1f)、将步骤（1c）的种子液预乳化液加到反应釜中，加入20 %份量的引发剂水溶液，并缓慢加热至74℃，在800rpm转速下搅拌进行聚合反应，合成种子液；

（1g)、当步骤（1f）中的种子液出现蓝光，冷凝管没有明显回流时，降釜内温度提升至82℃，并开始逐步滴加步骤（1d）中的滴加液预乳化液，4小时内滴完; 同时，期间每半小时补加剩余的引发剂水溶液，保持体系温度在82℃; 全部预乳化液和引发剂水溶液滴加完成后，将体系温度上升至85℃，保温35分钟; 最后升温至91℃，保温1.5小时，获得半透明乳液；

（1h)、将步骤（1g）中制得的乳液冷却至常温，用氨水调节PH值至8~9，用300目滤网过滤，即得到阻燃改性丙烯酸树脂乳液；

（2）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料, 阻燃改性丙烯酸树脂乳液65份，

三聚氰胺焦磷酸盐15份，硼酸锌20份，聚合物包覆聚四氟乙烯微粉0.5份，钼酸铵5份，流平剂炔二醇类0.9份，消泡剂矿物油类0.7份，去离子水35份；

（3）、制备阻燃分散液，将三聚氰胺焦磷酸盐15份、硼酸锌20份和钼酸铵5份与去离子水35份充分搅拌、分散成浆料，然后使用圆盘式砂磨机研磨浆料4.5h，经过激光粒度分布仪测试粒径后，使用300目滤网过滤得阻燃分散液，备用；

（4）、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液65份，开动分散搅拌机，以200转/分转速搅拌下，缓慢加入聚四氟乙烯微粉0.5份，逐渐提高搅拌转速至1500转/分，充分搅拌30分钟；

（5）、保持1500转/分转速，向不锈钢拉缸中添加步骤（3）中的阻燃分散液，高速搅拌35分钟；

（6）、加入流平剂、消泡剂，以600转/分转速搅拌20分钟，300目过滤网过滤，静置消泡待用。

具体实施时，本发明从阻燃改性丙烯酸树脂乳液合成配方和工艺及无卤阻燃剂、抗滴落剂、消烟剂的选择与使用、全兼容喷墨打印阻燃涂层配方和制备工艺的上，作了深入考量。

一、阻燃改性丙烯酸树脂乳液

喷墨打印涂层的开发，其中水性丙烯酸树脂乳液是较为常用的一种涂层成膜剂，由于丙烯酸树脂属于易燃高分子，因此对其进行阻燃改性以满足应用条件显得尤为重要。在诸多的阻燃方法中，仍是以添加阻燃剂法为主，添加阻燃剂法制备阻燃涂层具有多种优势，通过多种阻燃剂的协同作用可以有效提高涂层的阻燃性能。但是，阻燃剂的添加量通常较高，用于喷墨打印介质产品，会造成涂层表观较差、影响吸墨和兼容打印、力学性能下降等诸多性能缺陷及问题。

因此，本发明考虑通过反应型阻燃单体进行自由基共聚方式，将具有阻燃功能的分子链段引入丙烯酸树脂高分子链结构中，既可以赋予改性丙烯酸树脂更加优良的阻燃性能，同时也能降低外添加阻燃剂的用量，最大程度保持丙烯酸树脂原本的涂膜性能。

本发明通过含磷元素(基团)的乙烯基单体与其他丙烯酸单体进行自由基共聚，通过乳液聚合工艺获得了具有较好阻燃效果的阻燃改性丙烯酸树脂乳液，其具有良好的附着力、耐水性，耐久性，制成的涂膜具有耐水性、耐碱性、耐擦洗性和持久自阻燃性能。由于磷元素阻燃体系不仅具有低毒、持久、价廉等优点，且其在受热过程中容易分解成磷酸化合物覆盖于燃烧体表面，促进材料表面脱水形成炭化层，炭化层不仅可以隔绝氧气，还能够阻隔热量向材料内部传递，因此可以赋予材料优良阻燃性能。

本发明所述的反应型含磷乙烯基单体为甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种的组合。磷酸酯是一种具有优良润湿性、阻燃性、耐腐蚀性的材料，丙烯酸树脂乳液通过含磷丙烯酸酯单体与常规丙烯酸酯单体乳液共聚合，可提高其本征阻燃作用。相比直接添加无机含磷阻燃剂，本征阻燃能用较少的添加量就可以达到较好的阻燃效果，并且克服添加型阻燃剂容易出现的树脂强度下降和复配不相容的问题。

二、无卤阻燃剂的添加

虽然上述阻燃改性丙烯酸树脂乳液具备自阻燃性能，但是当该丙烯酸树脂乳液用于铜版纸、轻涂纸、PE淋膜纸、PP合成纸、PVC膜、PET膜、油画布等不同打印介质基材的涂布时，由于打印介质基材本身均是可燃、易燃物，导致打印介质整体的阻燃性不足。

因此，本发明选择无卤阻燃剂，添加到阻燃改性丙烯酸树脂乳液中，使无卤阻燃剂和烯酸树脂乳液中的磷元素阻燃体系起协同阻燃作用，进一步地提升涂层的阻燃性能。

三、抗滴落剂的添加

由于打印介质基材种类较多，特别是PE淋膜纸、PP合成纸、PVC膜、PET膜等聚合物薄膜，聚合物薄膜在遇火燃烧的过程中，会因为高温而出现大量的熔融滴落物，高温滴落物又会引燃下方物质，造成火焰蔓延等严重问题。

因此，为了使涂布全兼容喷墨打印阻燃涂层的打印介质能够达到UL94V-0级标准的阻燃性能，结合“UL94阻燃等级测试方法”和产品实际使用要求，本发明在涂层配方中添加一定比例的抗滴落剂，进一步地提升涂层的阻燃性能，达到无燃烧物滴落。

本发明所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯(PTFE)微粉、聚合物包覆聚四氟乙烯(PTFE)微粉、聚四氟乙烯(PTFE)乳液中的一种或几种的组合。

抗滴落剂主要使用在需要阻燃剂达到UL94 V-0级标准的材料中，其在丙烯酸树脂乳液体系中分散性良好、容易与丙烯酸树脂相容，是白色可自由流动的细颗粒粉末，故不影响涂层的表观、颜色及着色性。其添加量低，一般添加0.1~0.3%份，即可形成纳米微纤互穿网络效应，对熔体的补强效率高，极大地抑制了基材燃烧时的滴落性和塌陷性。取得明显的阻燃抗滴效果，有效地阻止火焰的蔓延扩散，提高涂布产品阻燃等级。同时，抗滴落剂与溴类，磷氮类及硅类阻燃剂均能配合使用，添加0.1~0.3%份可相应减少阻燃剂的用量达2至3份，在减少阻燃剂的用量时同样能达到UL94 V-0级标准的要求，降低成本，增强产品竞争力。

四、消烟剂的添加

本发明所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层的打印介质，被广泛应用于户内和有限空间等环境。在遇火燃烧时，聚合物材料燃烧会产生大量的烟。烟对人体危害很大，除了烟本身的化学成分对人造成毒害以外，其主要危害在于烟的产生和移动速度很快，通常比火焰传播速度快得多。特别是，聚合物中加入阻燃剂后，可使发烟量增高，因而消烟就成为重要的问题。

本发明所述的消烟剂为双环戊二烯合铁、三氧化钼、钼酸铵、钼酸锌、钼酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种的组合。

塑料消烟的基本原理为加入无机消烟剂，改变塑料的降解方式，抑制炭微粒的形成，使之形成焦炭，并吸收有毒气体。钼化合物的抑烟机理主要是：三氧化钼和八钼酸铵中的钼都是六价，其氧化态和配位数易于改变，这使得它们有可能作为阻燃剂及抑烟剂。抑烟的作用是通过钼系在固相而不是在气相中起作用。在燃烧后，90％以上的钼系残留在炭层中。氢氧化铝受热脱水生成的Al₂O₃有较大的表面积，能吸附烟核和烟颗粒，起到消烟作用。

五、全兼容喷墨打印阻燃涂层涂料的涂布

将配制好的全兼容打印阻燃涂层涂料，通过丝杆、逗号刮刀、网纹辊、坡流挤出涂布等涂布方式，涂覆在不同材质（轻涂纸、铜版纸、PE淋膜纸、PP合成纸、PET薄膜等）的基材表面，为了满足产品的保证阻燃性能能够达到UL94V-0级标准，在实际生产时的厚度，可根据基材的材质和厚度进行适当调整，达到0.035~0.045mm。在100℃以上烘干而获得的喷墨打印介质具备极佳的打印性能和阻燃性能；并能兼容多种墨水打印（Solvet、ECO-Solvet、UV、Latex等）。

本发明的上述实施例，仅仅是清楚地说明本发明所做的举例，但不用来限制本发明的保护范围，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。

Claims (8)

1.全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：包括以下重量份的成分：阻燃改性丙烯酸树脂乳液50～70份、无卤阻燃剂 20～40份、抗滴落剂0.1～0.8份、消烟剂2～6份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.8份、去离子水20～40份。

2.根据权利要求1所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液，是通过反应型含磷乙烯基单体与丙烯酸酯类单体发生乳液聚合反应，通过化学键方式把阻燃基团固定在树脂分子结构上，合成为阻燃改性丙烯酸树脂乳液，其中磷含量超过5%，具有自阻燃性能。

3. 根据权利要求1所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液，包括以下重量份的成分：硬单体15～30份、软单体 15～30份、功能单体2～6份、反应型含磷乙烯基单体10～20份、乳化剂2～6份、碳酸氢钠1～4份、过硫酸钾引发剂0.2～1份、去离子水40～55份。

4. 根据权利要求3所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：所述的硬单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈中的一种或几种的组合；

所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种或几种的组合；

所述的功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、N-羟甲基丙烯酸胺、丙烯酰胺中的一种或几种的组合；

所述的反应型含磷乙烯基单体为甲基丙烯酸酯基烷氧基磷酸酯、甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯、乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种的组合；

所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸盐、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸盐、丙烯酰胺基异丙基磺酸钠中的一种或几种的组合。

5. 根据权利要求1所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：所述的无卤阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、多聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺、硼酸锌、季戊四醇中的一种或几种的组合；

所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯微粉、聚合物包覆聚四氟乙烯微粉、聚四氟乙烯乳液中的一种或几种的组合；

所述的消烟剂为双环戊二烯合铁、三氧化钼、钼酸铵、钼酸锌、钼酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种的组合；

所述的流平剂为聚氨酯改性聚醚类缔合型流平剂、聚羟基烷基醚类、改性复合硅酮/特殊聚醚类、炔二醇类中的一种或几种的组合；

所述的消泡剂为酰胺型、金属皂类、二氧化硅类、矿物油类、改性硅酮类、聚醚类中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层, 其特征在于：所述的阻燃改性丙烯酸树脂乳液与无卤阻燃体剂的固份胶粉比为1~1.5。

7.全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1)、阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备；

（2）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料，阻燃改性丙烯酸树脂乳液50～70份、无卤阻燃剂 20～40份、抗滴落剂0.1～0.8份、消烟剂2～6份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.8份、去离子水20～40份;

（3）、制备阻燃分散液，将无卤阻燃剂、消烟剂与去离子水充分搅拌、分散成浆料，然后使用圆盘式砂磨机研磨浆料4h以上，经过激光粒度分布仪测试粒径后，使用300目滤网过滤得阻燃分散液，备用；

（4）、在不锈钢拉缸中加入阻燃改性丙烯酸树脂乳液，开动分散搅拌机，以200转/分转速搅拌下，缓慢加入抗滴落剂，逐渐提高搅拌转速至1500转/分，充分搅拌30分钟；

（5）、保持1500转/分转速，向不锈钢拉缸中添加步骤（3）中的阻燃分散液，高速搅拌30分钟以上；

（6）、加入流平剂、消泡剂，以600转/分转速搅拌20分钟，300目过滤网过滤，静置消泡待用。

8.根据权利要求1或7所述的全兼容喷墨打印阻燃涂层的制备方法，其特征在于：所述阻燃改性丙烯酸树脂乳液的的制备，包括以下步骤：

1）、配料和称量，按照配方，准确称量各原辅料；

2）、单体混合液的制备，将硬单体15～30份、软单体 15～30份、功能单体2～6份、反应型含磷乙烯基单体10~20份混合后得到单体混合液；再将单体混合液与5%浓度的氢氧化钠溶液8~12份混合搅拌，洗涤单体，除去阻聚剂，总份量为100份，备用；

3）、种子液预乳化，取步骤2）中得到的除去阻聚剂的单体混合液10~20份与去离子水20~30份、碳酸氢钠0.1~0.4份、乳化剂1~1.5份混合，在1200rpm转速下分散0.5~1小时，制成种子液；

4）、滴加液预乳化,取剩余的单体混合液，与10~15份去离子水和剩余的碳酸氢钠、乳化剂混合，在1200rpm转速下分散1小时，制成滴加液；

5）、引发剂水溶液的制备,将全部份量的引发剂用剩余的去离子水混合、溶解，配成引发剂水溶液；

6）、将步骤3）的种子液预乳化液加到反应釜中，加入20份量的引发剂水溶液，并缓慢加热至60~80℃，在800rpm转速下搅拌进行聚合反应，合成种子液；

7）、当步骤6）中的种子液出现蓝光，冷凝管没有明显回流时，降釜内温度提升至72~80℃，并开始逐步滴加步骤4）中的滴加液预乳化液，3~4小时内滴完；同时，期间每半小时补加剩余的引发剂水溶液，保持体系温度在72~80℃; 全部预乳化液和引发剂水溶液滴加完成后，将体系温度上升至82~85℃，保温30~50分钟，最后升温至87~92℃，保温1.5~2.5小时，获得半透明乳液；

8）、将步骤7）中制得的乳液冷却至常温，用氨水调节PH值至8~9，用300目滤网过滤，即得到阻燃改性丙烯酸树脂乳液。