CN114058208A - 一种用于烤漆表面的uv丝印油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了一种用于烤漆表面UV丝印油墨及其制备方法，该发明提供了在紫外光固化的丝印油墨组合物，其包含：聚氨酯丙烯酸酯、磷酸酯丙烯酸酯、丙烯酸树酯；丙烯酸酯类单体；颜料；光引发剂；助剂；阻聚剂；蜡粉等，其中聚氨酯丙烯酸酯是用低羟值聚酯多元醇、异氰酸酯、羟基丙烯酸酯单体聚合而成，丙烯酸树脂是用丙烯酰吗啉、纯丙树脂、CAB(醋酸丁酸纤维素)聚合而成，烷基丙烯酸酯磷酸酯是的具有附着力促进作用及改善耐水性的活性单体。加入上述纯丙烯酸酯20％‑40％，聚氨酯丙烯酸酯15‑30％，磷酸酯丙烯酸酯3‑8％的UV丝印油墨具有一级附着力、耐水煮性及耐溶剂性。

Description

一种用于烤漆表面的UV丝印油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于UV丝印油墨制备领域，特别涉及一种用于烤漆表面的UV光纤油墨的制备方法。
背景技术
在印铁行业中，化工桶类容器的生产流程通常是先将冷轧钢、马口铁等各类金属板材冲压制成桶，再通过喷涂环氧氨基烤漆上色，经60—80℃烘烤15-30min干燥后，最后将油墨由200-300目丝网将各种图案标识印制在烤漆涂层上。
上述最后一道工序中所用的丝印油墨，目前有热干燥和UV干燥两种固化方式，其中配套热干燥方式的丝印油墨是一种传统溶剂型油墨，VOC含量高、固化速度慢，且为了达到国家对VOC排放上的要求，干燥过程中产生的尾气需要再通过净化装置净化后方能排放；而使用UV干燥方式的UV丝印油墨，多数市售产品也并非真正意义上的UV丝印油墨，其在使用前通过添加二甲苯类有机溶剂调节粘度，另外该类UV丝印油墨还存在冬季干燥速度慢、附着力不稳定、耐溶剂性以及耐水煮等性能不能满足需求。
发明内容
为了解决现有用于烤漆表面的丝印油墨附着力不稳定、耐溶剂性、耐水煮性等性能上的不足，研发了用于烤漆表面的UV丝印油墨。
本发明的技术方案为：一种用于烤漆表面的UV丝印油墨，组成按质量份计：
丙烯酸树脂——25-35份
聚氨酯丙烯酸酯---15-25份；
烷基丙烯酸酯磷酸酯---3-8份；
丙烯酸酯单体---10-20份；
助剂---2-6份；
光引发剂---5-10份；
颜料---10-20份；
蜡粉---0.5-2.5份
硫酸钡---1-3份
其中聚氨酯丙烯酸酯是用低羟值聚酯多元醇、异氰酸酯、羟基丙烯酸酯单体聚合而成，羟值是20-30mgKOH/g、平均分子量700-1500的聚酯多元醇，丙烯酸树脂是用丙烯酸酯单体、纯丙树脂、CAB(醋酸丁酸纤维素)、羟基丙烯酸酯原料聚合而成。
所述的聚氨酯丙烯酸酯的制备方法是将0.1-0.2mol羟值是20-30mgKOH/g的聚酯多元醇和0.05％-0.1％的有机锡催化剂加入密闭容器中，再缓慢加入0.15mol-0.25mol的异氰酸酯，控温在70-75℃反应4-5h，降温至60℃后加入0.15-0.3mol羟基丙烯酸酯单体和0.05-0.1％对苯二酚阻聚剂，在60-65℃反应3-4h，加入无水乙醇反应0.5-1h得到一种脂肪族聚酯型聚氨酯丙烯酸酯。
所述的纯丙树脂是一种分子量在80000-90000，Tg点在50℃-60℃，酸值在5-10的热塑性固体树脂。
所述的丙烯酸树脂的制备步骤是将丙烯酸酯单体一种或两种加热50℃-60℃后，加入固体纯丙烯酸树脂，搅拌使其溶解完全后，恒温2-3个小时，加入羟基丙烯酸酯和CAB(醋酸丁酸纤维素),搅拌均匀再恒温45℃-50℃3个小时。
所述的烷基丙烯酸酯磷酸酯是一种酸值在140～180mgKOH/g的两官能度或多官能度烷基丙烯酸酯化的活性单体。
所述的丙烯酸酯单体是丙烯酰吗啉、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中的一种或多种。
所述的蜡粉是一种聚乙烯蜡和聚四氟乙烯蜡组成的粒径不低于6微米的球状混合蜡粉。
所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨在印铁行业标识印刷中的应用，所述的UV丝印油墨具有一级附着力、耐水煮性及耐溶剂性。
有益效果：
本发明制备的用于烤漆表面的UV丝印油墨相对于现有传统的丝印油墨具有等更优异的性能表现，特别是使用了自主合成的聚胺酯丙烯酸酯、丙烯酸树酯，再搭配适量烷基丙烯酸酯活性单体、及其他优选的功能性材料，使该用于烤漆表面的UV丝印油墨具有包括但不限于以下的性能特征：
Figure BDA0003383000740000021
Figure BDA0003383000740000031
具体实施方式
本发明所使用的制剂只要是合格工业品不限于厂家，皆为市售常规产品。
专利通篇申请中，以下术语具有指定含义：
代号或术语 中文名称
IPDI 异氟尔酮二异氰酸酯，得自德国拜耳
催化剂 二月桂酸二丁基锡，得自杭州瑞科
阻聚剂 对苯二酚，得自宇荣化工
907 2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮，得自IGM
TPO 2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，得自天津久日
1173 1-羟基环己基苯基甲酮,得自天津久日
CTFA 环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，得自广东博兴
ACMO 丙烯酰吗啉,得自广东博兴
HEA 丙烯酸羟乙酯，得自江苏利田
HDDA 1,6己二醇二丙烯酸酯,得自江苏利田
NPGDA 新戊二醇二丙烯酸酯，得自江苏利田
EO3—TMPTA (3)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,得自长兴化学
PETA 季戊四醇三丙烯酸酯，得自长兴化学
PM1580 丙烯酸酯磷酸酯，得自广州精德化学
GA2600A 丙烯酸酯磷酸酯，得国精化学
DEGALAN P28N 纯丙烯酸酯，得自赢创德固赛
NeoCryl B-302 纯丙烯酸酯，得自荷兰帝斯曼
Eastman CAB551-0.01 醋酸丁酸纤维素，得自美国伊士曼
LancoTF1780 蜡粉，得自美国路博润
Blance Fixe Micro 硫酸钡，得自德国莎哈利本
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
为了更好地理解本发明，现在下面结合实例对本发明做进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不仅限于实例表示的范围。实验所测值是指在适应环境所测，会根据不同材料及环境有所差别。
一种用于烤漆表面的UV丝印油墨组合物，以质量份计，包含：
丙烯酸树酯——25-35份
聚氨酯丙烯酸酯---15-25份；
烷基丙烯酸酯磷酸酯---3-8份；
丙烯酸酯单体---10-20份；
助剂---2-6份；
光引发剂---5-10份；
颜料---10-20份；
蜡粉---0.5-2.5份
硫酸钡---1-3份
所述聚氨酯丙烯酸酯是下列物质的反应产物：
异氟尔酮二异氰酸酯
聚酯多元醇
丙烯酸酯羟乙酯
无水乙醇
催化剂
阻聚剂
所述的聚氨酯丙烯酸酯制备方法是将0.2-0.3mol的聚酯多元醇和质量分数0.05％-0.1％的催化剂加入密闭容器中，在氮气保护下缓慢加入0.4mol-0.6mol的异氟尔酮二异氰酸酯，控温在70-75℃反应4-5h，降温至60℃后加入0.4-0.6mol丙烯酸酯羟乙酯和0.1％的抗氧化剂，在60-65℃反应3-4h，测得NCO值<0.3％时，加入质量分数0.5％无水乙醇反应0.5-1h得到一种脂肪族聚酯型聚氨酯丙烯酸酯。
所述的丙烯酸树酯的制备工艺，其中包括以下步骤：
常温常压下，用丙烯酰吗啉、纯丙树脂、CAB聚合而成。纯丙树脂是一种分子量在80000-90000，Tg点在50℃-60℃，酸值在5-10的热塑性固体树脂。将一部分羟基丙烯酸酯单体加热50℃-60℃后，加入固体纯丙烯酸树脂，搅拌使其溶解完全后，恒温2-3个小时，然后再加入另一部分丙烯酸酯单体及少量CAB的搅拌均匀再恒温45℃-50℃3个小时。
所述丙烯酸酯磷酸酯是PM1580、GA2600A中的一种或多种。
所述丙烯酸脂单体包含环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯(CTFA)、1,6己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、(3)乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO3-TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、丙烯酰吗啉中的两种或多种。
所述颜料为钛白粉、炭黑、有机颜料等一种或多种混合物。
所述助剂为分散剂、流平剂、消泡剂等多种混合物。
所述CAB是美国伊士曼的Eastman CAB551-0.01。
所述蜡粉是路博润的LancoTF1780。
所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨的制备方法，包括搅拌、研磨两步骤。
步骤一 常温常压下，将丙烯酸树酯、聚氨酯丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯、丙烯酸酯单体投入容器中，以600-800转/分钟的转速搅拌10分钟后；投入助剂、光引发剂以800-1200转/分钟的转速搅拌10分钟；再投入硫酸钡、颜料、蜡粉以1200-1500转/分钟的转速，搅拌40分钟。
步骤二 将步骤一种搅拌均匀的物料，用三辊研磨机研磨3-5遍，使其细度达到10微米以下。
实施例1聚氨酯丙烯酸酯A265
聚氨酯丙烯酸酯A265的合成按表中所列数据进行。
Figure BDA0003383000740000051
将305.7g的的聚酯多元醇和0.55g的二月桂酸二丁基锡加入密闭容器中，在氮气保护下缓慢加入90.9g的异氟尔酮二异氰酸酯，控温在70-75℃反应4-5h，降温至60℃后加入64.1g丙烯酸酯羟乙酯和0.45g对苯二酚，在60-65℃反应3-4h，测得NCO值<0.2％时，加入质量分数2.7g无水乙醇反应0.5-1h得到一种脂肪族聚酯型聚氨酯丙烯酸酯。合成产物是微黄透明液体，粘度在35000-45000mpa.s/25℃、强度在22-28Mpa、模量在600-700Mpa、断裂伸长率30-40％。
实施例2丙烯酸树酯A1
Figure BDA0003383000740000061
将10份HEA、20份HDDA装入容器内加热至55—60℃，在400—500转/分钟的转速下，加入60份NeoCryl B-302，控温搅拌2-3小时，使其完全溶解；再加入5份HEA、5份EastmanCAB551-0.01，控温45—50℃，搅拌3小时，当细度<1,酸价<1mgKOH/g时，得到丙烯酸树酯A1。
实施例3丙烯酸树酯A2
Figure BDA0003383000740000062
将10份ACMO、20份NPGDA装入容器内加热至55—60℃，在400—500转/分钟的转速下，加入DEGALAN P28N，控温搅拌2-3小时，使其完全溶解；再加入5份HEA、5份EastmanCAB551-0.01，控温45—50℃，搅拌3小时，当细度<1,酸价<1mgKOH/g时，得到丙烯酸树酯A2。
实施例4白色丝印油墨M1
Figure BDA0003383000740000063
Figure BDA0003383000740000071
将上述M1在1000-1200转/分钟转速下搅拌30-40min后，通过三辊研磨机研磨至细度小于10μm，粘度在8000-10000mpas/25℃。
实施例5白色丝印油墨M2
Figure BDA0003383000740000072
将上述M2在1000-1200转/分钟转速下搅拌30-40min后，通过三辊研磨机研磨至细度小于10μm，粘度在8000-10000mpas/25℃。
实施例6黑色丝印油墨M3
Figure BDA0003383000740000081
将上述M3在1000-1200转/分钟转速下搅拌30-40min后，通过三辊研磨机研磨至细度小于10μm，粘度在6000—8000mpas/25℃。
实施例7红色丝印油墨M4
Figure BDA0003383000740000082
将上述M4在1000-1200转/分钟转速下搅拌30-40min后，通过三辊研磨机研磨至细度小于10μm，粘度在6000—8000mpas/25℃。
实施例8黄色丝印油墨M5
Figure BDA0003383000740000091
将上述M5在1000-1200转/分钟转速下搅拌30-40min后，通过三辊研磨机研磨至细度小于10μm，粘度在11000-13000mpas/25℃。
实施例9测试理化性能
Figure BDA0003383000740000092
Figure BDA0003383000740000093
Figure BDA0003383000740000101
通过上述对比实验表明，使用了自主合成的聚胺酯丙烯酸酯、丙烯酸树酯，再搭配适量烷基丙烯酸酯活性单体、及其他优选的功能性材料制备的用于烤漆表面的UV丝印油墨相对于现有丝印油墨具有更优异的性能表现，具有1级附着力、突出的耐水煮、耐候性等特点，解决了现有丝印油墨在化工桶类容器的生产中所带来的各种弊病。

Claims (8)

1.一种用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，组成按质量份计：
丙烯酸树脂——25-35份
聚氨酯丙烯酸酯---15-25份；
烷基丙烯酸酯磷酸酯---3-8份；
丙烯酸酯单体---10-20份；
助剂---2-6份；
光引发剂---5-10份；
颜料---10-20份；
蜡粉---0.5-2.5份
硫酸钡---1-3份
其中聚氨酯丙烯酸酯是用低羟值聚酯多元醇、异氰酸酯、羟基丙烯酸酯单体聚合而成，羟值是20-30mgKOH/g、平均分子量700-1500的聚酯多元醇，丙烯酸树脂是用丙烯酸酯单体、纯丙树脂、CAB(醋酸丁酸纤维素)、羟基丙烯酸酯原料聚合而成。
2.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的聚氨酯丙烯酸酯的制备方法是将0.1-0.2mol羟值是20-30mgKOH/g的聚酯多元醇和0.05％-0.1％的有机锡催化剂加入密闭容器中，再缓慢加入0.15mol-0.25mol的异氰酸酯，控温在70-75℃反应4-5h，降温至60℃后加入0.15-0.3mol羟基丙烯酸酯单体和0.05-0.1％对苯二酚阻聚剂，在60-65℃反应3-4h，加入无水乙醇反应0.5-1h得到一种脂肪族聚酯型聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的纯丙树脂是一种分子量在80000-90000，Tg点在50℃-60℃，酸值在5-10的热塑性固体树脂。
4.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的丙烯酸树脂的制备步骤是将丙烯酸酯单体一种或两种加热50℃-60℃后，加入固体纯丙烯酸树脂，搅拌使其溶解完全后，恒温2-3个小时，加入羟基丙烯酸酯和CAB(醋酸丁酸纤维素),搅拌均匀再恒温45℃-50℃3个小时。
5.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的烷基丙烯酸酯磷酸酯是一种酸值在140～180mgKOH/g的两官能度或多官能度烷基丙烯酸酯化的活性单体。
6.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的丙烯酸酯单体是丙烯酰吗啉、二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨，其特征在于，所述的蜡粉是一种聚乙烯蜡和聚四氟乙烯蜡组成的粒径不低于6微米的球状混合蜡粉。
8.根据权利要求1-7任一所述的用于烤漆表面的UV丝印油墨在印铁行业标识印刷中的应用，其特征在于，所述的UV丝印油墨具有一级附着力、耐水煮性及耐溶剂性。
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