CN114044879A - 一种uv喷墨树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种UV喷墨树脂，包括以下重量份数的原料：二异氰酸酯类单体15‑25份、羟基丙烯酸酯类单体75‑85份、扩链剂1‑5份、阻聚剂0.1‑0.2份、催化剂0.05‑0.1份和抗氧化剂0.1‑0.5份；制备方法：(1)称取各原料；(2)将羟基丙烯酸酯在常温下搅拌均匀；(3)加入催化剂，并滴加二异氰酸酯，加热反应；(4)加入扩链剂和抗氧剂，加热反应；(5)加入阻聚剂，搅拌，过滤，出料，即得。本发明制备的UV喷墨树脂具有低气味、低刺激性、固化速度快和表干性佳等优点，对塑胶附着力优异，颜料润湿性佳，在高速UV喷墨打印中可充分完全固化，由此制得的UV喷墨墨水打印出的图案颜色鲜艳，效果逼真。

Description

一种UV喷墨树脂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子合成技术领域，更具体的说是涉及一种UV喷墨树脂及其制备方法和应用。
背景技术
UV喷墨墨水可在紫外灯光照射下迅速固化干燥，具有固化速度快、污染小、无溶剂挥发、环保节能、绿色环境、适合个性化定制和印刷适应性良好等优点，可使UV喷墨打印机发挥最佳效益，越来越受到人们的喜爱。UV固化技术具有的瞬间干燥、无溶剂系统和低能耗应用等关键优势，也符合政府的要求和企业发展的规划，UV喷墨墨水能在很多塑胶、纸张、金属、陶瓷等基材上有较好的附着力，UV喷墨涂层具有持久性高、高光泽度、耐水性好、耐磨等优点。
但是，由于现有的UV喷墨墨水主要是由较高粘度UV树脂通过大量活性稀释剂稀释得到的，这样会导致配出的UV喷墨墨水粘度偏高，对颜料的润湿性不佳，从而导致UV打印的时候不好打印，容易堵喷头、断墨等。因为加入的单官活性稀释剂稀释能力强，柔韧性好，附着力优异，所以有一些UV喷墨墨水直接是由全部活性稀释剂混合得到的，但这些单官的单体固化速度偏慢，刺激性大，气味大，导致现场施工环境大量气味散出，甚至影响操作人员的不适。
因此，如何需要开发出一种超低粘度、附着力好、低气味、低刺激性、固化速度快、颜料润湿性佳、配制绿色环保的UV喷墨树脂是目前市场迫切需要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种UV喷墨树脂及其制备方法和应用，以解决现有技术中的不足。本发明制备的UV喷墨树脂具有超低粘度、附着力好、低气味、低刺激性、固化速度快、颜料润湿性佳、配制绿色环保等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种UV喷墨树脂，包括以下重量份数的原料：二异氰酸酯类单体15-25份、羟基丙烯酸酯类单体75-85份、扩链剂1-5份、阻聚剂0.1-0.2份、催化剂0..05-0.1份和抗氧化剂0.1-0.5份。
进一步，上述二异氰酸酯类单体为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选二异氰酸酯类单体是制备聚氨酯的原料，对比其他原料有很高的活性。
进一步，上述羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选羟基丙烯酸酯类单体具有羟基，易与二异氰酸酯类单体反应生成聚氨酯丙烯酸酯。
进一步，上述扩链剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选扩链剂能够将聚氨酯丙烯酸酯的链长扩大，增加其分子量，提高其物性。
进一步，上述阻聚剂为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和对苯二酚中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选阻聚剂能够防止后期聚氨酯丙烯酸酯发生交联聚合反应，进而胶化。
进一步，上述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和有机铋中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选催化剂能够对二异氰酸酯类单体与羟基的反应起催化作用，加快反应速度，提高生产效率。
进一步，上述抗氧化剂为对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(简称抗氧剂1076)中的中的至少一种。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选抗氧化剂能够防止或减缓聚氨酯丙烯酸酯发生氧化进而黄变的不良反应。
上述UV喷墨树脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述UV喷墨树脂的重量份数称取各原料；
(2)将丙烯酸羟丁酯在常温下搅拌均匀，得到物料A；
(3)向物料A中加入催化剂，并滴加二异氰酸酯，加热反应，得到物料B；
(4)向物料B中加入扩链剂和抗氧剂，加热反应，得到物料C；
(5)向到物料C中加入阻聚剂，搅拌，过滤，出料，即得UV喷墨树脂。
进一步，上述步骤(2)中，搅拌的速度为300r/min，时间为5min。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过搅拌，能够使物料A充分搅拌均匀。
进一步，上述步骤(3)中，加热反应的温度为50-60℃，时间为1-2h。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过加热，使温度达到反应温度，以促进前期反应效率，提高操作安全性；使物料搅拌均匀，反应过程均匀放热。
进一步，上述步骤(4)中，加热反应的温度为60-70℃，时间为2-3h。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明上述反应温度能进一步使二异氰酸酯类单体和羟基丙烯酸酯类单体反应完全，使二异氰酸酯类单体被完全消耗完。
进一步，上述步骤(5)中，搅拌的时间为5min，过滤的滤布目数为200目。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过搅拌，能够使阻聚剂完全溶解在溶液中，阻止后期聚合反应；通过过滤，能够将聚氨酯丙烯酸酯反应完成后其中的杂质过滤出来，从而不会因为有杂质而影响UV喷墨树脂的后期应用。
本发明还请求保护上述UV喷墨树脂或如上述制备方法制得的UV喷墨树脂在喷墨打印机的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明制备的UV喷墨树脂具有低气味、低刺激性、固化速度快和表干性佳等优点，对塑胶附着力优异，颜料润湿性佳，在高速UV喷墨打印中可充分完全固化，由此制得的UV喷墨墨水打印出的图案颜色鲜艳，效果逼真。
2、本发明制备的UV喷墨树脂(聚氨酯预聚体)具有超低粘度，不需要再用大量活性稀释剂稀释，大大提高了对于操作人员的皮肤和眼睛的保护。
3、本发明采用一步法制备UV喷墨树脂，制备方法简单，缩减了工序，操作方便，且采用的原材料简单易购买，容易大批量生产，产生可观效益。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
UV喷墨树脂，包括以下重量份数的原料：异佛尔酮二异氰酸酯22份、丙烯酸羟丁酯75份、乙二醇3份、二月桂酸二丁基锡0.05份、对羟基苯甲醚0.1份和四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)0.2份；
上述UV喷墨树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述UV喷墨树脂的重量份数称取各原料；
(2)在500mL的烧瓶中加入300g的丙烯酸羟丁酯，设置搅拌速度为300r/min，开启搅拌并计时5min，得到物料A；
(3)向物料A中加入0.2g的二月桂酸二丁基锡，并滴加88g的异佛尔酮二异氰酸酯，加热至55℃反应2h，得到物料B；
(4)向物料B中加入12g的乙二醇和0.8g的抗氧化剂1010，加热至65℃反应3h至-NCO值小于0.2份，得到物料C；
(5)向物料C中加入0.4g的对羟基苯甲醚，搅拌5min，200目滤布过滤，出料，即得UV喷墨树脂。
实施例2
UV喷墨树脂，包括以下重量份数的原料：甲苯二异氰酸酯20份、丙烯酸羟丙酯78份、丙二醇2份、辛酸亚锡0.08份、对苯二酚0.1份和2,6-二叔丁基对甲酚0.3份；
上述UV喷墨树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述UV喷墨树脂的重量份数称取各原料；
(2)在500mL的烧瓶中加入312g的丙烯酸羟丙酯，设置搅拌速度为300r/min，开启搅拌并计时5min，得到物料A；
(3)向物料A中加入0.32g的辛酸亚锡，并滴加80g的甲苯二异氰酸酯，加热至50℃反应2h，得到物料B；
(4)向物料B中加入8g的丙二醇和1.2g的2,6-二叔丁基对甲酚，加热至60℃反应3h至-NCO值小于0.2份，得到物料C；
(5)向物料C中加入0.4g的对苯二酚，搅拌5min，200目滤布过滤，出料，即得UV喷墨树脂。
实施例3
UV喷墨树脂，包括以下重量份数的原料：六亚甲基二异氰酸酯18份、甲基丙烯酸羟乙酯80份、三羟甲基丙烷2份、有机铋0.1份、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.1份和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸酯(简称抗氧剂1076)0.3份；
上述UV喷墨树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述UV喷墨树脂的重量份数称取各原料；
(2)在500mL的烧瓶中加入320g的甲基丙烯酸羟乙酯，设置搅拌速度为300r/min，开启搅拌并计时5min，得到物料A；
(3)向物料A中加入0.4g的有机铋，并滴加72g的六亚甲基二异氰酸酯，加热至60℃反应2h，得到物料B；
(4)向物料B中加入8g的三羟甲基丙烷和1.2g的抗氧化剂1076，加热至70℃反应3h至-NCO值小于0.2份，得到物料C；
(5)向物料C中加入0.4g的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，搅拌5min，200目滤布过滤，出料，即得UV喷墨树脂。
性能测试
1.实验分组
实验组1-3：实施例1-3制得的UV喷墨树脂；
对照组：沙多玛CN991NS聚氨酯。
2.试验方法
分别测定实验组1-3和对照组树脂的粘度，然后分别用单官单体丙烯酸羟乙酯开(HEA)稀到合适的施工粘度18-25CPS，再加入7份光引发剂和20份纳米色浆(单体磨好备用的)，混合搅拌均匀，然后测这4种UV喷墨油墨的粘度，并将其用于普通国产UV打印机在PVC基材上打印出10*10的图案，分别测试其附着力、气味及刺激性和颜料润湿性等性能。
3.测试方法
(1)粘度测试：在25℃条件下，用NDJ-1旋转式粘度计测其粘度；
(2)附着力测试：3M胶带，在室温下用划格法测试附着力，符合GB/T 5210-2006标准要求，测定级数(由差到优)：0B、1B、2B、3B、4B、5B级；
(3)气味及刺激性测试：打印完，闻气味，在打印过程中感受其刺激性，会不会有眼睛难受等不舒服症状；
(5)颜料润湿性测试：直观感受打印出的颜色鲜艳度，越鲜艳，说明颜料润湿性越好。
4.测试结果
具体的，试验组1-3和对照组制得的UV墨水配方和合适施工开稀比例粘度如表1所示，试验组1-3和对照组制得的UV墨水性能测试结果如表2所示。
表1 试验组1-3和对照组UV墨水配方和合适施工开稀比例粘度
项目 对照组 试验组1 试验组2 试验组3
树脂加入量(份) 3 25 30 35
HEA加入量(份) 70 48 43 38
磨好色浆加入量(份) 20 20 20 20
引发剂加入量(份) 7 7 7 7
原树脂粘度(CPS，60℃) 9400 428 342 229
开稀后粘度(CPS，60℃) 24 19 18 18
表2 试验组1-3和对照组UV墨水性能测试结果
Figure BDA0003362443590000071
Figure BDA0003362443590000081
由表1和表2结果可知，与对照组沙多玛CN991NS聚氨酯树脂对比，本发明实施例1-3制得的树脂粘度较低，制备施工所需粘度墨水用较少的单官单体开稀即可，而对照组沙多玛CN991NS聚氨酯树脂需要大量单官单体开稀，所以实施例1-3制得的UV墨水打印后气味小很多，刺激性低很多，打印在各种基材特别是PVC基材附着力也比对照组沙多玛CN991NS聚氨酯树脂好，颜料润湿性也优于对照组，所以本发明弥补了现有UV树脂制得的UV喷墨墨水的一些缺陷。
以上试验说明：
1、本发明制备的UV喷墨树脂具有低气味、低刺激性、固化速度快和表干性佳等优点，对塑胶附着力优异，颜料润湿性佳，在高速UV喷墨打印中可充分完全固化，由此制得的UV喷墨墨水打印出的图案颜色鲜艳，效果逼真。
2、本发明制备的UV喷墨树脂(聚氨酯预聚体)具有超低粘度，不需要再用大量活性稀释剂稀释，大大提高了对于操作人员的皮肤和眼睛的保护。
3、本发明采用一步法制备UV喷墨树脂，制备方法简单，缩减了工序，操作方便，且采用的原材料简单易购买，容易大批量生产，产生可观效益。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种UV喷墨树脂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：二异氰酸酯类单体15-25份、羟基丙烯酸酯类单体75-85份、扩链剂1-5份、阻聚剂0.1-0.2份、催化剂0..05-0.1份和抗氧化剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述二异氰酸酯类单体为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和对苯二酚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和有机铋中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种UV喷墨树脂，其特征在于，所述抗氧化剂为对苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸酯中的中的至少一种。
8.一种UV喷墨树脂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)按权利要求1-7任一项所述UV喷墨树脂的重量份数称取各原料；
(2)将丙烯酸羟丁酯在常温下搅拌均匀，得到物料A；
(3)向物料A中加入催化剂，并滴加二异氰酸酯，加热反应，得到物料B；
(4)向物料B中加入扩链剂和抗氧剂，加热反应，得到物料C；
(5)向到物料C中加入阻聚剂，搅拌，过滤，出料，即得所述UV喷墨树脂。
9.根据权利要求8所述的一种UV喷墨树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速度为300r/min，时间为5min；
步骤(3)中，所述加热反应的温度为50-60℃，时间为1-2h；
步骤(4)中，所述加热反应的温度为60-70℃，时间为2-3h；
步骤(5)中，所述搅拌的时间为5min，所述过滤的滤布目数为200目。
10.一种如权利要求1-7任一项所述UV喷墨树脂或如权利要求8-9任一项所述制备方法制得的UV喷墨树脂在喷墨打印机的应用。
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