CN114276716A - 数字印刷低黏度高固化速率环保水性uv墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水及其制备方法，包括水性聚氨酯丙烯酸酯28‑40份、丙氧基化甘油三丙烯酸酯10‑18份、(甲基)丙烯酸异冰片酯6‑12份、光引发剂1‑5份、染料5‑12份、稀释剂20‑35份、光活性剂1‑5份、引发促进剂2‑6份、缔合型增稠剂2‑4份、消泡剂0.1‑1份，配制的水性UV墨水在固化速率和色强度方面表现优异，黏度、耐水性、附着力及表面张力等主要技术指标均符合数字印刷水性UV墨水的国家、行业标准要求，能够实现替代同类进口产品的目标。
Description
技术领域
本发明属于高分子油墨技术领域，具体涉及一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水及其制备方法。
背景技术
数字印刷现已成为业界公认的数字印刷业发展的焦点，数字印刷在我国的发展突飞猛进，在整个印刷行业的市占比逐年增长。长期以来，数字印刷的关键技术几乎被世界几大知名制造公司所垄断，墨水等耗材也与印刷设备捆绑销售，并且进口的墨水价格昂贵，国内行业企业没有定价话语权，导致生产成本居高不下，对我国数字印刷的发展极其不利，也是造成我国数字印刷墨水研究进展缓慢的主要原因，严重阻碍了行业及其相关行业的发展。
由于目前大多数字印刷墨水存在黏度高和固化速率慢的问题，容易堵塞喷墨头及影响打印效果，不能满足数字印刷行业的使用需求。
发明内容
本发明为了解决目前大多数字印刷墨水存在黏度高和固化速率慢的问技术问题，提供一种黏度低、固化速率快以及色强度性能优异的水性UV墨水，具有不堵塞喷墨头、环保和无溶剂挥发的优良特性，结合了水性油墨的环保性和UV光固化油墨的节能、快干性，成膜后的墨膜比传统的UV油墨薄，是一种效率高、环境友好型的墨水。
本申请的第二目的是提供一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水的制备方法。
本申请采用如下方案：
数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，按重量份计包括以下组分：水性聚氨酯丙烯酸酯28-40份、丙氧基化甘油三丙烯酸酯10-18份、(甲基)丙烯酸异冰片酯6-12份、光引发剂1-5份、染料5-12份、稀释剂20-35份、光活性剂1-5份、引发促进剂2-6份、缔合型增稠剂2-4份、消泡剂0.1-1份。
优选的，所述水性聚氨酯丙烯酸酯包括单官能聚氨酯丙烯酸酯和超支化聚酯丙烯酸酯以1:2-3比例混合而成，超支化聚酯丙烯酸酯能提高固化速率，而单官能聚氨酯丙烯酸酯能降低粘度，本申请将水溶性的多官能团的超支化状聚酯引入了聚氨酯丙烯酸酯乳化聚合物中，使树脂粘度降低，引入超支化聚合物，使反应更加迅速，缩短固化成膜时间，超支化聚合物有破乳作用，破乳后水分和乳化剂会浮到树脂表面，相当于加快了水分的蒸发，提高了固化速率。
优选的，所述超支化聚酯丙烯酸酯优选博兴公司型号为B-574C，粘度为400-800cps/30℃，酸值≤2.0mgKOH/g，比重1.12±0.02g/cm3，官能度为6，具有低气味、高固低粘、固化速度快、润湿性好、LED-UV固化快的优点，适用于UV喷墨。
所述单官能聚氨酯丙烯酸酯优选博兴公司型号为B-39，粘度10-40cps/30℃，酸值≤3.0mgKOH/g，比重1.06±0.02g/cm3，官能度为1，B-39是一种新型低粘度单官能聚氨酯丙烯酸酯，分子中同时具有氨酯键刚性结构和柔性碳链，与普通单官丙烯酸酯单体相比，具有低粘度、柔韧性好、固化速率快、挥发性低等特点。
优选的，所述丙氧基化甘油三丙烯酸酯型号为OTA480，为丙烯酸酯单体，粘度为90mPas/25℃，酸值≤0.4mgKOH/g，OTA-480是基于甘油衍生物的三丙烯酸酯化反应性稀释剂，具有低粘度和良好的柔韧性三官能度单体，固化速度快，固化膜硬度高。
优选的，所述(甲基)丙烯酸异冰片酯粘度9-15cps/25℃,玻璃化温度Tg170℃，为拜森化工公司产品IBO(M)A，产品具有独特的桥环状结构，赋予其特殊的理化性质、低粘度、高沸点、低表面张力(低收缩)、高玻璃化温度、低色度、高折光指数、疏水性好、与多种树脂、溶剂、颜填料相溶性好，在辐射固化产品中加入IBOA活性稀释剂可以有效地降低其粘度，提高流平性、附着力、抗冲性等。
优选的，所述光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX或光引发剂TPO，具有高反应活性，与引发促进剂配合使用，吸光能力进一步加强，达到快速固化目的。
优选的，所述染料为水性颜料兰色浆、水性颜料品红色浆、水性颜料黄色浆、水性颜料黑色浆中的一种或组合。
优选的，所述稀释剂为质量比为3：2的水和丙二醇的混合物。
优选的，所述光活化剂为三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺，都是特别有效的活化剂，其原因为羟基易供氧，继而增进引发反应。
优选的，所述引发促进剂型号为SW812，粘度：800-1500mpa.s，提高固化速度和附着力，促进表干，增加表面丰满度，光泽度。
优选的，所述缔合型增稠剂型号为U-505，是一款高效的非离子聚氨酯增稠剂，能够有效增加水性体系的中、高剪切粘度，大幅提高油墨的流动性，提高储存稳定性。
优选的，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，消泡剂的作用为消除油墨中的气泡。
一种上述数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为45℃～50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，即得。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
本申请提供一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，水性聚氨酯丙烯酸酯28-40份、丙氧基化甘油三丙烯酸酯10-18份、(甲基)丙烯酸异冰片酯6-12份、光引发剂1-5份、染料5-12份、稀释剂20-35份、光活性剂1-5份、引发促进剂2-6份、缔合型增稠剂2-4份、消泡剂0.1-1份，以水性聚氨酯丙烯酸酯作为连接料，以丙氧基化甘油三丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯作为活性稀释单体，保证了墨水体系对低黏度的要求，以光活化剂配合光引发剂提高水性UV墨水的固化速率，配制的水性UV墨水在固化速率和色强度方面表现优异，黏度、耐水性、附着力及表面张力等主要技术指标均符合数字印刷水性UV墨水的国家、行业标准要求，黏度低于10mPa·s(常温)，着色力大于95％，附着牢度大于4级，固化速率小于2秒，化学性能稳定(高低温循环48小时不变色)，绿色环保(产品无VOCs残留)，达到国外同类产品的技术性能水平，适用于数字印刷领域(满足批量生产要求，适印材料广泛)，能够实现替代同类进口产品的目标。
本申请的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水的制备方法，成本低、易合成，对现有水性油墨进行性能升级，提供一种黏度低、固化速率快以及色强度性能优异的水性UV墨水，具有不堵塞喷墨头、环保和无溶剂挥发的优良特性，结合了水性油墨的环保性和UV光固化油墨的节能、快干性，成膜后的墨膜比传统的UV油墨薄，是一种效率高、环境友好型的墨水。
具体实施方式
下面结合具体实施例1-4说明本发明的具体技术方案：
实施例1：
按表1重量份准备各原料；
一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水采用以下制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为45℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，搅拌时间为20分钟，搅拌器的搅拌速率为800转/分，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀，搅拌时间为40分钟，搅拌器的搅拌速率为1200转/分；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，搅拌时间为8分钟，搅拌器的搅拌速率为500转/分，即得。
实施例2：
按表1重量份准备各原料；
一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水采用以下制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为45℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，搅拌时间为30分钟，搅拌器的搅拌速率为600转/分，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀，搅拌时间为60分钟，搅拌器的搅拌速率为1000转/分；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，搅拌时间为5分钟，搅拌器的搅拌速率为600转/分，即得。
实施例3：
按表1重量份准备各原料；
一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水采用以下制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，搅拌时间为25分钟，搅拌器的搅拌速率为700转/分，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀，搅拌时间为50分钟，搅拌器的搅拌速率为1100转/分；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，搅拌时间为10分钟，搅拌器的搅拌速率为300转/分，即得。
实施例4：
按表1重量份准备各原料；
一种数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水采用以下制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，搅拌时间为30分钟，搅拌器的搅拌速率为500转/分，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀，搅拌时间为50分钟，搅拌器的搅拌速率为1200转/分；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，搅拌时间为6分钟，搅拌器的搅拌速率为400转/分，即得。
表1：实施例1～4中组分的重量份配比：
将实施例1-4所制得的水性UV墨水进行性能测试，测试结果如表2所示：
表2：性能测试结果
由测试结果可知，本申请实施例1-4所制得的水性UV油墨，在固化速率和色强度方面表现优异，黏度、耐水性、附着力及表面张力等主要技术指标均符合数字印刷水性UV墨水的国家、行业标准要求，黏度低于10mPa·s(常温)，着色力大于95％，附着牢度大于4级，固化速率小于2秒，化学性能稳定(高低温循环48小时不变色)，绿色环保(产品无VOCs残留)，达到国外同类产品的技术性能水平，适用于数字印刷领域(满足批量生产要求，适印材料广泛)，能够实现替代同类进口产品的目标。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于，按重量份计包括以下组分：水性聚氨酯丙烯酸酯28-40份、丙氧基化甘油三丙烯酸酯10-18份、(甲基)丙烯酸异冰片酯6-12份、光引发剂1-5份、染料5-12份、稀释剂20-35份、光活性剂1-5份、引发促进剂2-6份、缔合型增稠剂2-4份、消泡剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述水性聚氨酯丙烯酸酯包括单官能聚氨酯丙烯酸酯和超支化聚酯丙烯酸酯以1:2-3比例混合而成。
3.根据权利要求2所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述超支化聚酯丙烯酸酯粘度为400-800cps/30℃，酸值≤2.0mgKOH/g，比重1.12±0.02g/cm3，官能度为6；
所述单官能聚氨酯丙烯酸酯粘度10-40cps/30℃，酸值≤3.0mgKOH/g，比重1.06±0.02g/cm3，官能度为1。
4.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述丙氧基化甘油三丙烯酸酯型号为OTA 480。
5.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述(甲基)丙烯酸异冰片酯粘度9-15cps/25℃,玻璃化温度Tg为170℃。
6.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述光引发剂为光引发剂907、光引发剂ITX或光引发剂TPO。
7.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述染料为水性颜料兰色浆、水性颜料品红色浆、水性颜料黄色浆、水性颜料黑色浆中的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述稀释剂为质量比为3：2的水和丙二醇的混合物。
9.根据权利要求1所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水，其特征在于：所述光活化剂为三乙醇胺或N-甲基二乙醇胺，所述引发促进剂型号为SW812，所述缔合型增稠剂型号为U-505，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
10.根据权利要求1-9任一项所述的数字印刷低黏度高固化速率环保水性UV墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水性聚氨酯丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯加入反应容器中，控制温度为45℃～50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，直至完全溶解；
(2)加入染料和稀释剂充分搅拌混合均匀；
(3)加入光活性剂、引发促进剂、缔合型增稠剂、消泡剂，混合搅拌均匀，即得。
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| CN109957282A (zh) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | 乐凯华光印刷科技有限公司 | 一种双灯固化白色uv喷墨墨水及其制备方法 |
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2021
- 2021-12-17 CN CN202111552895.6A patent/CN114276716A/zh active Pending
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