CN112759979A - 一种喷墨印刷的光固化光油墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种喷墨印刷的光固化光油墨水及其制备方法。原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体75‑80％，光引发剂6‑10％，硅烷偶联剂0.3‑0.8％，硫醇10‑15％，抗氧化剂0.01‑0.1％。本发明制备的墨水通过选用特定的物质和组分含量，彼此之间相互配合，有效提高了防水防酒精耐刮耐光衰等性能。

Description

一种喷墨印刷的光固化光油墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及喷墨印刷领域，具体涉及一种喷墨印刷的光固化光油墨水及其制备方法。
背景技术
喷墨打印作为一种新型的印刷方式，具有高效精准等优点，已广泛应用于五金加工、陶瓷等行业领域。随着社会的发展，喷墨打印技术更是有了进一步提升，喷墨打印技术结合uv-led固化，采用紫外光固化的墨水进行喷绘打印，不仅固化迅速、精细度高，而且步骤简单，节能环保。UV喷墨打印是未来印刷的方向。
但由于led固化的uv喷墨墨水普遍存在不能耐酒精耐水耐刮等缺点，一直是uv印刷的痛点。当今最有效的方法是加入硫醇，硫醇的加入能够明显改善低能量固化条件的氧阻聚现象，但由于硫醇是强还原剂，能还原出被氧化的涂料，产生自由基，使涂料短时间固化或者变质。因此至今还没有能使含硫醇的uv涂料能长时间储存的配方。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种喷墨印刷的光固化光油墨水，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体75-80％，光引发剂6-10％，硅烷偶联剂0.3-0.8％，硫醇10-15％，抗氧化剂0.02-0.05％。
作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。
作为一种优选的技术方案，所述多官能团丙烯酸酯单体包括新戊二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，三乙二醇二甲基丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯，季戊四醇三丙酸酯，氧化甘油三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或几种。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述多官能团丙烯酸酯单体为新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯。
作为一种优选的技术方案，所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为75-78％：1-2％。
作为一种优选的技术方案，所述光引发剂为酰基膦氧化物。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述酰基膦氧化物为三甲基苯甲酰二苯基氧化膦。
作为一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。
作为一种优选的技术方案，所述改性聚二甲基硅氧烷选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
作为一种优选的技术方案，所述硫醇为多元硫醇。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述多元硫醇为四元硫醇。
作为一种优选的技术方案，所述抗氧化剂为烷基多酚基类抗氧化剂。
作为一种优选的技术方案，所述酚类抗氧化剂为特丁基对苯二酚。
本发明的第二个方面提供了一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合。
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合。
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌。
S4：在屏蔽氧气状态下，用过滤桶过滤三次装瓶。
作为一种优选的技术方案，所述排除桶内的空气的方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S2，S3，S4都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S2、S3搅拌速度控制在600-800r/min。
有益效果：
1)本发明制备的墨水选用双官能度和更高官能度的丙烯酸酯单体，具有高反应性和稀释性，可以有效降低粘度，控制固化速率。
2)本发明制备的墨水能够有效减少氧阻聚，提高漆膜密度，具有防水防酒精耐刮等的优异性能。
3)本发明制备的墨水通过选择特定助剂，有效防止氧化变色、变光衰、老化等问题的产生，使综合性能更佳，同时能够长时间储存，延长了产品保质期。
具体实施方式
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种喷墨印刷的光固化光油墨水，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体75-80％，光引发剂6-10％，硅烷偶联剂0.3-0.8％，硫醇10-15％，抗氧化剂0.02-0.05％。
作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。
作为一种优选的技术方案，所述多官能团丙烯酸酯单体包括新戊二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，三乙二醇二甲基丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯，季戊四醇三丙酸酯，氧化甘油三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或几种。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述多官能团丙烯酸酯单体为新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯。
作为一种优选的技术方案，所述双-季戊四醇六丙烯酸酯为超低粘度双-季戊四醇六丙烯酸酯，所述双-季戊四醇六丙烯酸酯在25℃下的粘度为500-1500cps。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述双-季戊四醇六丙烯酸酯在25℃下的粘度为700-900cps。
作为一种优选的技术方案，所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为75-78％：1-2％。
所述丙烯酸酯单体既含有双官能度单体又含更高官能度单体，在保证具有较好的固化速率和耐磨、耐刮性等优点。
作为一种优选的技术方案，所述光引发剂为酰基膦氧化物。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述酰基膦氧化物为三甲基苯甲酰二苯基氧化膦。
所述光引发剂能够经光照产生自由基并进一步引发单体发生交联聚合的同时不会导致黄斑。所述酰基膦氧化物的芳酰基和膦酰基能够吸收部分可见光，从而提高引发活性；另一方面生色团芳酰基-膦酰基的断裂，有利于紫外光透过，促进部分深层固化。
作为一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。
作为一种优选的技术方案，所述改性聚二甲基硅氧烷选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
所述硅烷偶联剂一方面可以降低粘性，增加墨水的流动性，使喷印的流畅度提高。另一方面有机硅链段的引入提高了墨水的耐高温、耐刮、耐光衰和耐碱性能。同时引入聚醚链段提高了与基材的润湿性。
作为一种优选的技术方案，所述硫醇为多元硫醇。
作为更进一步的一种优选的技术方案，所述多元硫醇为四元硫醇。
所述硫醇具有还原性，能够有效减少氧阻聚，使漆膜密度提高，有利于提升其防水防酒精耐刮的性能。
作为一种优选的技术方案，所述抗氧化剂为烷基多酚基类抗氧化剂。
作为一种优选的技术方案，所述酚类抗氧化剂为特丁基对苯二酚。
所述抗氧化剂能够提高抗紫外线和抗氧化能力，使耐光衰性能显著提高，防止氧化变色、开裂问题的产生，延长产品的使用周期。
本发明的第二个方面提供了一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合。
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合。
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌。
S4：在屏蔽氧气状态下，用过滤桶过滤三次即可装瓶。
作为一种优选的技术方案，所述排除桶内的空气的方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S2，S3，S4都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
作为一种优选的技术方案，所述步骤S2、S3搅拌速度控制在600-800r/min。
机理解释：本发明制备的墨水通过选用特定的物质和组分含量，彼此之间相互配合，在紫外光的作用下，丙烯酸单体中不饱和键与光引发剂产生自由基反应，使油墨固化或成膜。本发明制备的墨水有效提高了防水防酒精耐刮耐光衰等性能。推测是由于硫醇还原特性，减少氧阻聚，使漆膜密度提高，达到防水防酒精耐刮的目的，而且通过选择特定抗氧剂等助剂，有效防止氧化变色、变光衰、老化等问题的产生，提高耐磨耐刮性能，同时能够长时间储存。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体78％，光引发剂8.5％，硅烷偶联剂0.48％，硫醇13％，抗氧化剂0.02％。
所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。所述多官能团丙烯酸酯单体为新戊二醇二丙烯酸酯(CAS号：2223-82-7)和双-季戊四醇六丙烯酸酯(CAS号：51728-26-8)。
所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为76％：2％。
所述新戊二醇二丙烯酸酯品牌为RYOJI，购自广州市利厚贸易有限公司；所述双-季戊四醇六丙烯酸酯购自上海光易化工有限公司。
所述光引发剂为酰基膦氧化物。所述酰基膦氧化物为三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(CAS号：75980-60-8)。
所述光引发剂品牌为艾坚蒙IGM(原巴斯夫)，购自广州市代迅商贸有限公司。
所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。所述改性聚二甲基硅氧烷选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
所述硅烷偶联剂德国毕克BYK-333，购自广州亿珲盛化工有限公司。
所述硫醇为多元硫醇。所述多元硫醇为四元硫醇。
所述硫醇品牌为CUREASEEasepi S500，购自上海光易化工有限公司。
所述抗氧化剂为烷基多酚基类抗氧化剂。所述酚类抗氧化剂为特丁基对苯二酚。
一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合。
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合。
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌5分钟。
S4：在屏蔽氧气状态的条件下，用过滤桶过滤三次即可装瓶，所述过滤桶的滤芯为100纳米。
所述排除桶内的空气所用方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S2，S3，S4都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
所述步骤S2、S3搅拌速度控制在600r/min转速。
实施例2
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体76％，光引发剂8.5％，硅烷偶联剂0.48％，硫醇15％，抗氧化剂0.02％。
所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。所述多官能团丙烯酸酯单体为新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯。
所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为75％：1％。
所述光引发剂为酰基膦氧化物。所述酰基膦氧化物为三甲基苯甲酰二苯基氧化膦。
所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。所述改性聚二甲基硅氧烷选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
所述硫醇为多元硫醇。所述多元硫醇为四元硫醇。
所述抗氧化剂为烷基多酚基类抗氧化剂。所述酚类抗氧化剂为特丁基对苯二酚。
一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合。
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合。
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌。
S4：在屏蔽氧气状态的条件下，用过滤桶过滤三次即可装瓶，所述过滤桶的滤芯为100纳米。
所述排除桶内的空气所用方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S1，S2，S3都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
所述步骤S2、S3搅拌速度控制在600r/min转速。
实施例3
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体80％，光引发剂9.15％，硅烷偶联剂0.8％，硫醇10％，抗氧化剂0.05％。
所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。所述多官能团丙烯酸酯单体为新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯。
所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为78％：2％。
所述光引发剂为酰基膦氧化物。所述酰基膦氧化物为三甲基苯甲酰二苯基氧化膦。
所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。所述改性聚二甲基硅氧烷选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
所述硫醇为多元硫醇。所述多元硫醇为四元硫醇。
所述抗氧化剂为烷基多酚基类抗氧化剂。所述酚类抗氧化剂为特丁基对苯二酚。
一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合。
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合。
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌。
S4：在屏蔽氧气状态的条件下，用过滤桶过滤三次即可装瓶，所述过滤桶的滤芯为100纳米。
所述排除桶内的空气所用方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S1，S2，S3都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
所述步骤S2、S3搅拌速度控制在800r/min。
对比例1
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为70％：8％。
对比例2
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于所述新戊二醇二丙烯酸酯和双-季戊四醇六丙烯酸酯的质量比为85％：1％。
对比例3
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于所述硅烷偶联剂为聚酯改性聚二甲基硅氧烷。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷品牌为德国毕克BYK-310，购自广州亿珲盛化工有限公司。
对比例4
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于所光引发剂为光引发剂369(CAS号：119313-12-1)。
对比例5
一种喷墨印刷的光固化光油墨水，具体实施方式与实施例1相同，不同之处在于所述步骤S2、S3搅拌速度为900r/min。
性能测试
将实施例1-3和对比例1-5制备的光油墨水打印在涂层上，进行以下性能测试。其中水煮测试，耐酒精擦拭，耐碱性，耐高温测试均为肉眼观察。
1.硬度：使用铅笔硬度计测试
2.光泽：使用光泽度仪测试
所述表1为测试结果
表1
硬度 光泽
实施例1 3H 90°
实施例2 3H 90°
实施例3 3H 90°
对比例1 2H 80°
对比例2 H 89°
对比例3 2H 85°
对比例4 2H 83°
对比例5 2H 86°
3.水煮测试：使用恒温水浴锅80℃水煮90min。
表2
水煮测试
实施例1 水煮无剥落，无气泡，无开裂
实施例2 水煮无剥落，无气泡，无开裂
实施例3 水煮无剥落，无气泡，无开裂
对比例3 水煮部分剥落、未剥落部分有严重鼓泡和开裂现象
4.耐酒精擦拭：使用酒精棉球擦拭表面500次。
表3
耐酒精擦拭
实施例1 油墨层无剥落，无褪色
实施例2 油墨层无剥落，无褪色
实施例3 油墨层无剥落，无褪色
对比例4 油墨层无剥落，有褪色
5.耐碱性：使用棉球蘸取浓度10％氢氧化钠溶液，放置表面30min。
表4
耐碱性
实施例1 油墨层无起泡，无剥落，无留痕
实施例2 油墨层无起泡，无剥落，无留痕
实施例3 油墨层无起泡，无剥落，无留痕
对比例5 油墨层部分起泡，小部分剥落，有留痕
6.耐高温测试：使用恒温烘箱150℃烘烤90min，。
表5
耐高温测试
实施例1 油墨层无褪色鼓泡，无反粗
实施例2 油墨层无褪色鼓泡，无反粗
实施例3 油墨层无褪色鼓泡，无反粗
对比例1 油墨层小部分褪色鼓泡，有反粗
对比例2 油墨层部分出现褪色鼓泡，有反粗
结果分析：实施例1-3通过选用特定的物质和组分含量以及制备方法，有效提高了防水防酒精耐刮耐光衰等性能。对比实施例1与对比例可以发现，实施例1制备一种喷墨印刷的光固化光油墨水无黄变起泡脱落现象，同时搅拌速度适中，不会引起气泡，有效防止氧气硫醇发生氧化，提高产品性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，原料包括：按质量百分比，丙烯酸酯单体75-80％，光引发剂6-10％，硅烷偶联剂0.3-0.8％，硫醇10-15％，抗氧化剂0.02-0.05％。
2.根据权利要求1所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为多官能团丙烯酸酯单体。
3.根据权利要求2所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述多官能团丙烯酸酯单体包括新戊二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯，三乙二醇二甲基丙烯酸酯，双-季戊四醇六丙烯酸酯，季戊四醇三丙酸酯，氧化甘油三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述光引发剂为酰基膦氧化物。
5.根据权利要求1所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述硅烷偶联剂为改性聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述硫醇为多元硫醇。
7.根据权利要求1所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水，其特征在于，所述抗氧化剂为烷基多酚类抗氧化剂。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：先将丙烯酸酯单体，光引发剂，硅烷偶联剂，抗氧化剂加入耐腐蚀塑料桶混合；
S2：排除桶内的空气，边搅拌边加热，使光引发剂充分混合；
S3：冷却后继续搅拌，同时在屏蔽氧气状态下加入硫醇，继续搅拌；
S4：在屏蔽氧气状态下，用过滤桶过滤三次装瓶。
9.根据权利要求8所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，其特征在于，所述排除桶内的空气的方法为向上排空气法，通入的气体为二氧化碳，所述步骤S2，S3，S4都需要用二氧化碳屏蔽空气中的氧气。
10.根据权利要求8所述一种喷墨印刷的光固化光油墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S2、S3搅拌速度控制在600-800r/min。
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