CN114316675B - 水性保护油墨及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及油墨的领域，具体公开了一种水性保护油墨及施工工艺，水性保护油墨由以下质量百分比的组分组成:改性丙烯酸树脂30‑60%、固化剂2‑10%、填料10‑40%、颜料1‑5%、余量为其它助剂；改性丙烯酸树脂为水性丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物。本申请采用改性丙烯酸树脂来制备油墨，克服了传统水性油墨体系中加入填料后容易出现胶化、油水分离以及返粗现象的缺点，并得到一种硬度高、附着性好、抗刻蚀性强并且退墨性好的油墨。

Description

水性保护油墨及施工工艺

技术领域

本申请涉及油墨的技术领域，更具体地说，它涉及一种水性保护油墨及施工工艺。

背景技术

当人们需要在工艺品、生活用具、电子元器件、手表壳和金属首饰等金属制作具有凹凸感的图案或文字时，通常会采用镭雕，即激光雕刻工艺。而镭雕过程中，射出的高能量激光容易烧焦、损坏图形边缘，为了减少镭雕过程对图形边缘的损坏，通常采用保护油墨对工件表面进行保护。

目前市面上所用的保护油墨大多为溶剂型保护油墨，使用时需要在油墨中加入大量的天拿水作为稀释剂，并采用喷涂的方式在金属构件表面进行喷涂涂覆。但天拿水作为稀释剂时，不但会产生大量的VOC排放而污染环境，而且天拿水属于易燃易爆危险品，使用过程中存在一定的安全隐患，因此以水作为稀释剂的水性保护油墨受到人们的关注。

目前，市面上的水性保护油墨主要有水溶性树脂、有机颜料、溶剂以及相关助剂组合研磨加工而成，其具有环保性好且使用安全的特点。填料通常具有改善物料性能的作用，但是在水性保护油墨中加入填料，研磨后容易出现胶化、油水分离以及返粗等现象，因此，还有改善空间。

发明内容

为了解决传统水性油墨体系中加入填料后容易出现胶化、油水分离以及返粗现象的缺点，本申请提供一种水性保护油墨及施工工艺。

第一方面，本申请提供一种水性保护油墨，采用如下的技术方案：

一种水性保护油墨，由以下质量百分比的组分组成:

改性丙烯酸树脂30-60％

固化剂2-10％

填料10-40％

颜料1-5％

余量为其它助剂；

所述改性丙烯酸树脂为水性丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物。

上述油墨涂覆在基材上，油墨固化后在基材表面形成涂层，该涂层能保护激光图案的边缘免受激光散射的烧焦或者损坏，使镭射激光工作时产生的微量散射不易损伤图案的边缘。

为了保证油墨的退墨性，本申请中固化剂用量占比较少，固化剂用量减少后容易对油墨的附着性以及硬度产生不利影响，为了弥补固化剂用量较少对油墨性能带来的缺陷，发明人通过加入填料以提高油墨的附着性以及硬度，但目前采用水性丙烯酸树脂制备油墨过程中一般很难将填料研磨进去，研磨后油墨也容易出现胶化、油水分离以及返粗等现象，因此市面上大部分水性油墨都仅加入颜料磨成的色浆而不添加填料。

通过加入上述改性丙烯酸树脂，改性丙烯酸树脂为填料以及其他组分提供优异的分散稳定性，因此在本申请油墨中加入填料后，油墨可以在长时间保持稳定的流动性和粘稠度而不易出现胶化、油水分离以及返粗等现象，并且较好地提高了油墨的硬度和附着力，使得上述组分复配而成的水性保护油墨的成膜硬度高且与基材的附着力较强，因此固化后的涂层具有较佳的抗激光冲击性能，在激光雕刻时图案周边不易出现烧焦显现，而且还有利于提高激光雕刻的精确度，从而对激光雕刻的工件产生较佳的保护效果。

再者，本申请的固化剂用量较少，在实现油墨成膜硬度、附着性以及抗刻蚀性效果提高的同时，还具有退墨速度快且退墨后不易出现油墨残留的优点。

除此之外，在实际操作过程中若需要加深图案深度，则需要长时间激光，但能耗较大且效率较低，因此，在激光雕刻操作后可以进行酸性蚀刻，通过酸性蚀刻液对没有受油墨涂层保护的图案部分进行蚀刻，从而加深图案深度。而上述改性丙烯酸树脂不但有利于填料的分散稳定性提高，还使油墨的抗蚀刻效果增强，使得酸性蚀刻过程中油墨涂层不易受酸性蚀刻液破坏而影响涂层对工件非雕刻处的保护，有利于酸性蚀刻加深图案深度操作的进行。

优先的，所述固化剂为水性封闭型聚异氰酸酯固化剂。

甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团与水性丙烯酸的羧基反应得到含羟基的改性丙烯酸树脂反应产物，本申请采用水性封闭型聚异氰酸酯固化剂作为油墨固化剂，水性封闭型聚异氰酸酯固化剂的异氰酸根基团与改性丙烯酸树脂的羟基反应使得油墨交联固化，从而得到成膜硬度高、附着力强、抗刻蚀性佳且退墨效果较佳的保护涂层；且由于水性封闭型聚异氰酸酯固化剂需加热后才发生解封，有利于控制反应的进行且常温下水性封闭型聚异氰酸酯固化剂能够保持稳定而不易与上述改性丙烯酸树脂反应，因此油墨在常温下不易固化变硬，从而提高了油墨的储存稳定性。

优选的，所述填料由滑石粉和硫酸钡中的一种或者两种组成。

通过单独加入一定量的滑石粉或者硫酸钡，可以在一定程度上提高油墨的硬度；通过将特定比例的滑石粉和硫酸钡进行复配作为油墨的填料，不但能够提高油墨的粘稠度，有利于改善油墨的喷涂施工效果，而且还进一步提高油墨的附着性和硬度，更有利于对金属构件的保护。

优选的，所述其他助剂包括质量百分比为0.5-5％水性膨润土，所述填料中包括质量百分比为10-40％的滑石粉。

当水性膨润土和滑石粉按照一定比例配合加入油墨中，不但有利于改善油墨的粘稠度以利于提高油墨的喷涂效果，而且有利于降低油墨的光反射性，水性保护油墨呈现具有雾面感觉的哑光效果。

优选的，所述颜料为黑色颜料。

黑色颜料可以选择炭黑或者氧化铁黑。黑色油墨在金属构件表面固化后形成黑色涂层，由于黑色涂层不易反射激光，因此油墨不易出现打出图案不整齐的现象。另一方面，由于且黑色涂层对于激光散射起吸收作用，因此黑色涂层对于激光在工作时发生的微量散射吸收效果较佳，从而使得激光过程中产生的激光散射不易烧焦或者损伤图案边缘。

进一步地，其它助剂包括质量百分比为0-14％的助溶剂和质量百分比为10-40％的水。进一步地，所述助溶剂为醇类溶剂或醇醚类溶剂。

醇类溶剂或醇醚类溶剂促进上述水性保护油墨中各组分在水中的溶解效果较佳，具体地，醇类溶剂可以为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或者多种的组合，醇醚类溶剂可以为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、三乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚和二丙二醇甲醚中的一种或者多种的组合。

优选的，所述其它助剂包括质量百分比为1-3％的消泡剂。进一步地，消泡剂为有机硅消泡剂。

有机硅消泡剂的消泡力强，用量少，成本低，但有机硅消泡剂与水相容性较差，在醇类或醇醚类助溶剂作用下，有机硅消泡剂与水的相容性提高。有机硅消泡剂可选用改性聚硅氧烷共聚体溶液，改性聚硅氧烷共聚体溶液为德国毕克化学的BYK-020、BYK-023，此两种消泡剂与水具有较好的相溶性，在油墨生产和应用时防止泡沫生成，还可提高涂层表面的平滑性，提高基材的润湿效果，增加涂层的光泽。

优选的，所述其它助剂包括质量百分比为1-5％的蜡类。进一步地，蜡类可以为石蜡、微晶蜡和聚乙烯蜡中的一种或者多种组合。

优选的，所述改性丙烯酸树脂由以下质量百分比的组分制备而成：

水性丙烯酸树脂40-60％

甲基丙烯酸缩水甘油酯10-30％

催化剂1-4％

阻聚剂0.2-0.5％

助溶剂13-19％

水13-30％。

通过助溶剂和水以一定的比例混合，各组分在上述混合溶剂中的溶解性大大提高，有利于各组分分散均匀，加入碱中和剂调节水和助溶剂的pH为8-9，有利于水性丙烯酸树脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行反应，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯上的环氧基团与水性丙烯酸树脂上的羧基反应，从而将甲基丙烯酸缩水甘油酯接入水性丙烯酸树脂中得到上述改性丙烯酸树脂。

优选的，所述催化剂为三苯基膦或叔胺类催化剂。

三苯基膦或叔胺类催化剂催化甲基丙烯酸缩水甘油酯中的环氧基团和水性丙烯酸树脂中羧基的反应，从而有利于提高水性丙烯酸树脂以及甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物的含量。叔胺类催化剂包括DMP-30、N，N-二甲基苄胺和二甲基苯胺等叔胺化合物。

优选的，所述阻聚剂为酚类阻聚剂。

通过加入酚类阻聚剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯的双键在隔绝空气条件下不易发生厌氧反应，同时还能抑制水性丙烯酸树脂里面残留的过氧化物催化剂或者偶氮类催化剂催化甲基丙烯酸缩水甘油酯中的双键与水性丙烯酸树脂中残留的双键反应，因此在酚类阻聚剂的作用下甲基丙烯酸缩水甘油酯中的双键不易反应而使其转变为其它组分，从而减少副反应的进行，有利于反应朝向甲基丙烯酸缩水甘油酯与水性丙烯酸树脂结合的方向进行。进一步地，酚类阻聚剂为对羟基苯甲醚和对苯二酚中的一种或两种的组合。

进一步地，所述助溶剂包括乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二乙二醇丁醚和二乙二醇己醚醋酸酯中的一种或者多种的组合。

通过采用上述原料作为助溶剂，使得各组分与水的相容性提高，从而使得各组分的分散均匀程度提高，有利于增加产品的稳定性。

优选的，所述改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：

步骤S1，将水性丙烯酸树脂加入水和助溶剂组成的混合溶剂中，接着调整pH为8-9，搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

步骤S2，往水性丙烯酸树脂溶液中加入酚类阻聚剂、催化剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持80-90℃反应10-15h，得到改性丙烯酸树脂。

改性丙烯酸树脂制备时，水性丙烯酸树脂选用市售的酸值为80-200的固体树脂，有利于提高水性丙烯酸树脂的溶解性，比如帝斯曼的Neocry系列；通过加入碱中和剂调整pH为8-9，以利于固体状态的水性丙烯酸树脂较好地溶解在溶剂中，从而得到澄清的水性丙烯酸树脂溶液。

通过在水性丙烯酸树脂溶液中加入酚类阻聚剂、催化剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯，并保持80-90℃反应10-15h，甲基丙烯酸缩水甘油酯上的环氧基团与水性丙酸树脂上的羧基的反应将甲基丙烯酸缩水甘油酯接入水性丙烯酸树脂的分子链中，从而得到上述改性丙烯酸树脂。

优选的，所述步骤S1中，采用碱中和剂调节pH为8-9，所述碱中和剂为氨水、乙醇胺、三乙胺和二甲基乙醇胺中的一种或多种的组合。

通过氨水、乙醇胺、三乙胺和二甲基乙醇胺等弱碱作为碱中和剂，有利于提高改性丙烯酸树脂制备的油墨的耐水性，从而提高油墨的抗蚀刻性。

第二方面，本申请提供一种水性保护油墨的施工工艺，采用如下的技术方案：

一种水性保护油墨的施工工艺，具体包括以下步骤：

步骤1，开油：在水性保护油墨中加入水进行稀释，搅拌均匀，其中所述纯净水的质量占水性保护油墨质量的40-50％；

步骤2，喷涂：将步骤1稀释后的水性保护油墨均匀喷涂于工件表面，接着烘烤；

步骤3，镭雕：按照设计的图案对工件进行激光雕刻。

通过纯净水按照一定比例加入上述油墨中搅拌均匀，油墨的粘度降低且流动性提高，有利于油墨在喷涂过程中雾化，因而油墨的喷涂效果较佳。在工件表面喷涂完油墨后进行烘烤，油墨在烘烤加热条件下交联固化形成涂层，因此在激光雕刻过程中，激光散射不易烧焦或者损坏图案边缘。

优选的，将镭雕完毕的工件置于质量浓度为3-5％的NaOH溶液中10-20s。

本申请的水性保护油墨具有退墨速度快且无油墨残留的特点，通过将镭雕完毕的工件置于3-5％的NaOH溶液中，浸泡10-20s，水性保护油墨就能够从工件表面完全脱掉而没有油墨残留。

优选的，步骤2中，先喷涂工件的其中一侧表面，接着烘干，再喷涂工件的剩余的表面，然后烘干。

通过对工件的一侧表面先进行喷涂并烘干，此时工件未喷涂油墨的一面与烘箱接触，从而有利于保持喷涂有油墨的工件油墨涂层完整性，再喷涂工件的剩余的表面，然后烘干，使得油墨覆盖工件表面，从而使得油墨吸收激光散射的效果较佳而使得图案周围不易出现烧焦或者损坏的现象。

优选的，步骤2中，喷涂结束后，工件在温度为150-170℃下烘烤10-20min。

通过将喷涂好的工件在150-170℃下烘烤10-20min，使得水性封闭型聚异氰酸酯固化剂中的异氰酸酯基团释放出来，通过水性封闭型聚异氰酸酯固化剂中的异氰酸酯与改性丙烯酸树脂固化交联，油墨固化干燥的速度快且固化后涂层与工件的附着性好，使得固化后的涂层对工件的保护效果较佳。

优选的，所述步骤2中，水性保护油墨喷涂的厚度为8-20μm。

通过上述技术方案，采用喷枪在工件上进行喷涂并控制油墨喷涂的厚度为8-20μm，能够有效减少激光雕刻中激光散射对图形边缘的损坏，对工件的保护效果较好。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过采用改性丙烯酸树脂来制备油墨，克服了传统水性油墨体系中加入填料后容易出现胶化、油水分离以及返粗现象的缺点，因此油墨整体不易凝固，因此在本申请的改性丙烯酸树脂基础上加入填料，油墨固化交联后具有较佳的硬度、附着性以及抗刻蚀性能，且本申请的退墨性较佳，因此本申请的油墨在工件表面固化后，激光雕刻时激光散射不易损伤图案周边不易损伤，且油墨的退墨性佳而不易残留在工件表面。

2、本申请制备的改性丙烯酸树脂不但有利于提高填料的分散稳定性，改性丙烯酸树脂还与水性封闭型聚异氰酸酯固化剂在加热条件下发生快速交联反应，使得油墨的干燥速度快，且常温下水性封闭型聚异氰酸酯固化剂能够保持稳定而不易与改性丙烯酸树脂反应，因此常温条件下油墨的储存稳定性较佳。

3、在酚类阻聚剂的作用下甲基丙烯酸缩水甘油酯中的双键不易反应而使其转变为其它组分，从而减少副反应的进行。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下为本申请各实施例和对比例的部分原料来源。

水性丙烯酸树脂购买自济宁三石生物科技有限公司，粘度为2000。

水性封闭型聚异氰酸酯固化剂购买自东莞江兴实业有限公司，型号为JX-628。

水性分散剂购买自德国毕克化学公司，型号为BYK2012。

碳酸钙购买自灵寿县汇鑫矿业加工厂的轻质碳酸钙。

聚乙烯蜡购买自济南汇锦川商贸有限公司，工业级。

水性聚氨酯树脂购买自山东登诺新材料科技有限公司，工业级。

制备例1

一种改性丙烯酸树脂，为水性丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物，主要由以下原料制备而成：水性丙烯酸树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、酚类阻聚剂、催化剂、助溶剂和水。其中，酚类阻聚剂为对羟基苯甲醚，催化剂为三苯基膦，助溶剂为乙二醇丁醚，各原料的具体用量(单位为kg)见表1。

上述改性丙烯酸树脂的制备方法如下：

S1:将13.9kg乙二醇丁醚加入35kg水中，混合均匀形成混合溶剂后；将40kg水性丙烯酸树脂加入上述混合溶剂中，接着加入氨水调整pH为8，搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

S2：往步骤S1制备的水性丙烯酸树脂溶液中依次加入0.2kg对羟基苯甲醚对羟基苯甲醚、1kg三苯基膦和10kg甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持80℃反应15h，冷却至25℃室温，得到改性丙烯酸树脂。

制备例2

与制备例1的区别在于，酚类阻聚剂为对羟基苯甲醚，催化剂为N、N二甲基苄胺，助溶剂为丙二醇甲醚，碱中和剂为三乙胺，且本制备例中原料的用量与制备例1不同，各组分的具体用量(单位为kg)见表1。

上述改性丙烯酸树脂的制备方法如下：

S1:将13kg丙二醇甲醚加入15kg水中，混合均匀形成混合溶剂后；将60kg水性丙烯酸树脂加入上述混合溶剂中，接着加入三乙胺调整pH为9，搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

S2：往水性丙烯酸树脂溶液中依次加入0.2kg对羟基苯甲醚、1.8kgN、N二甲基苄胺和10kg甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持90℃反应10h，冷却至25℃室温，得到改性丙烯酸树脂。

制备例3

与制备例1的区别在于，酚类阻聚剂为对苯二酚，催化剂为三苯基膦，助溶剂为二乙二醇丁醚，碱中和剂为二甲基乙醇胺，且本制备例中原料的用量与制备例1不同，各组分的具体用量(单位为kg)见表1。

S1:将13kg二乙二醇丁醚加入17.5kg水中，混合均匀形成混合溶剂后；将50kg水性丙烯酸树脂加入上述混合溶剂中，接着加入二甲基乙醇胺调整pH为8搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

S2：往水性丙烯酸树脂溶液中依次加入0.5kg对苯二酚、4kg三苯基膦和15kg甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持80℃反应15h，冷却至25℃室温，得到改性丙烯酸树脂。

制备例4

与制备例1的区别在于，酚类阻聚剂为对羟基苯甲醚，催化剂为DMP-30，助溶剂为乙二醇丁醚，碱中和剂为乙醇胺，且本制备例中原料的用量与制备例1不同，各组分的具体用量(单位为kg)见表1。

S1:将13kg乙二醇丁醚加入15kg水中，混合均匀形成混合溶剂后；将40kg水性丙烯酸树脂加入混合溶剂中，接着加入乙醇胺调整pH为8，搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

S2：往水性丙烯酸树脂溶液中依次加入0.5kg对羟基苯甲醚、1.5kg三苯基膦和30kg甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持80℃反应15h，冷却至25℃室温，得到改性丙烯酸树脂。

表1

实施例1

一种水性保护油墨，由以下原料组成：制备例1的改性丙烯酸树脂、固化剂、填料、黑色颜料和其他助剂，其中固化剂为水性封闭型聚异氰酸酯固化剂，填料为滑石粉和硫酸钡，黑色颜料为炭黑，其他助剂还包括水性分散剂、水性膨润土、助溶剂和水，具体地，助溶剂为乙醇。各原料的具体用量(单位为kg)详见表2。

上述水性保护油墨的制备方法如下：将40kg制备例1的改性丙烯酸树脂、6kg水性封闭型聚异氰酸酯固化剂、1kg水性分散剂、2kg硫酸钡、20kg滑石粉、2kg水性膨润土、3kg炭黑、10kg乙醇和16kg水混合，在转速为60r/min下搅拌1h，搅拌均匀，得到水性保护油墨。

一种水性保护油墨的施工工艺包括以下步骤：

步骤1，开油：在1kg水性保护油墨加入0.5kg水进行稀释，搅拌均匀。

步骤2，喷涂：将工件放置在网架上，开启喷枪将稀释后的水性保护油墨匀速从工件的其中一侧表面扫过，确保工件表面上喷涂油墨饱满均匀，喷涂厚度为20μm，将喷涂好的工件送入170℃的烤箱烘烤10min，烘干后冷却，将未喷涂油墨的工件另一面向上放置在网架上，再喷涂工件朝向上的一面，喷涂厚度为20μm，接着在170℃下烘烤20min，烘干后冷却。

步骤3，镭雕：按照电脑内设计好的图案对工件进行激光雕刻，接着进行蚀刻以提高图案立体度。

步骤4，退墨：将刻蚀好的工件置于质量浓度为5％的NaOH溶液中浸泡10s，油墨完全退掉，不能有残留。

实施例2-4

一种水性保护油墨，与实施例1的区别在于：实施例2-4的水性保护油墨分别采用制备例2-4的改性丙烯酸树脂等量替换制备例1制备的改性丙烯酸树脂。

实施例5

一种水性保护油墨，与实施例3的区别在于：原料的用量不同，具体用量(单位为kg)详见表2。

一种水性保护油墨的施工工艺，包括以下步骤：

步骤1，开油：在1kg水性保护油墨加入0.4kg水进行稀释，搅拌均匀。

步骤2，喷涂：将金属材质的工件放置在网架上，开启喷枪将稀释后的水性保护油墨匀速从工件的其中一侧表面扫过，确保工件表面上喷涂油墨饱满均匀，喷涂厚度为8μm，将喷涂好的工件送入150℃的烤箱烘烤20min，烘干后冷却，将未喷涂油墨的工件另一面向上放置在网架上，再喷涂工件朝向上的一面，喷涂厚度为8μm，接着在150℃下烘烤10min，烘干后冷却。

步骤3，镭雕：按照电脑内设计好的图案对工件进行激光雕刻，接着进行蚀刻以提高图案立体度。

步骤4，退墨：将刻蚀好的工件置于质量浓度为3％的NaOH溶液中浸泡20s油墨完全退掉，不能有残留。

实施例6

一种水性保护油墨，与实施例3的区别在于：原料的用量有所不同，具体用量(单位为kg)详见表2。

实施例7

一种水性保护油墨，与实施例3的区别在于：还加入有聚乙烯蜡和有机硅消泡剂，且原料的用量有所不同，具体用量(单位为kg)详见表2。

实施例8

一种水性保护油墨，与实施例3的区别在于：还加入有聚乙烯蜡和有机硅消泡剂，且原料的用量有所不同，具体用量(单位为kg)详见表2。

表2

	实施例1-4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
						改性丙烯酸树脂	40	30	60	30	45
固化剂	6	5	7.5	2	10
						水性分散剂	1	2	1	0.2	0.5
滑石粉	20	10	10	40	10
						硫酸钡	2	5	0	0	1
水性膨润土	2	3	0.5	0.5	5
						聚乙烯蜡	0	0	0	5	1
有机硅消泡剂	0	0	0	1	3
						炭黑	3	5	1	1	1
助溶剂	10	0	10	5	13.5
						水	16	40	10	15.3	10

对比例1

一种油墨，与实施例3的区别在于：采用水性丙烯酸树脂等量替换改性丙烯酸树脂。

对比例2

一种油墨，与实施例3的区别在于：采用水性聚氨酯树脂等量替换改性丙烯酸树脂。

对比例3

一种油墨，与实施例3的区别在于：采用水等量替换滑石粉和硫酸钡。

实验1

稳定性测试

将新鲜制备的各实施例以及对比例的油墨静置六个月，观察是否出现胶化、油水分离或者返粗等现象。

实验2

溶水性测试

加水溶解各实施例以及对比例制备的油墨，观察溶水性是否良好，是否有不溶物或沉淀出现。

实验3

喷涂效果测试

在油墨施工过程中观察是否喷涂均匀，有无杂质及流挂不良现象。

实验4

硬度测试

采用铅笔硬度剂对烘干后的水性哑光进行硬度测试。

实验5

附着力测试

采用百格测试法进行附着力测试，用3M胶带粘拉，观察是否有锯齿崩边现象。

实验6

抗蚀刻性测试

施工结束后，用酸性蚀刻液浸泡20分钟，观察是否有油墨脱落现象。

实验7

退墨性测试

施工结束后，将工件置于质量浓度为3％的氢氧化钠溶液，浸泡10s，观察是否有油墨残留。

实验1-7的测试结果详见表3和表4。

表3

表4

通过表3-4中的实施例1-8的数据表明，本申请实施例1-8的油墨在静置六个月后仍保持较佳的稳定性，即使加入填料后也不易出现胶化、油水分离或者返粗的现象。同时，实验表明实施例1-8的油墨水溶性良好且喷涂效果较佳，有利于实现较佳的喷涂效果，并且通过在施工过程中对油墨进行烘烤固化，测得油墨的成膜硬度均在1H以上，3M胶带拉过后无锯齿崩边现象，说明实施例1-8的油墨的硬度和附着力较佳。通过在酸性刻蚀液浸泡20min后，无油墨脱落现象，证明实施例1-8的油墨的抗刻蚀性较佳，并且在质量浓度为3％的氢氧化钠溶液浸泡10s后无油墨残留，证明实施例1-8的油墨的退墨性较佳。因此，本申请油墨的综合性能较佳，对工件的保护效果较佳且不易残留在工件表面。

通过表3-4中实施例3与比较例1-2的数据对比可得，改性丙烯酸树脂加入后能够提高填料的分散稳定性，使得油墨在静置六个月的稳定性较佳以及水溶性提高，油墨的喷涂效果较佳，而对比例1中水性丙烯酸树脂不经过改性处理或者是对比例2中加入水性聚氨酯树脂，填料在油墨中的分散稳定性仍处于较差的状态，油墨在静置48h内便出现胶化、油水分离、胶化、返粗现象而使油墨整体凝固，因此，对比例1和对比例2的油墨的稳定性较差而无法成为产品使用。从分子量的角度分析，本申请通过先对水性丙烯酸树脂进行改性处理，改性丙烯酸树脂的分子量增大，分子量中羟基含量增加，改性丙烯酸树脂与水性封闭型异氰酸酯固化剂以特定比例配合实现较佳的交联固化效果，固化后改性丙烯酸的分子量进一步增大，其疏水性也进一步以提高，而酸性刻蚀液的溶剂为水，因此，本申请的抗刻蚀性提高。

通过实施例3-4与对比例3的数据对比可得，通过加入滑石粉和硫酸钡作为填料，油墨的硬度、附着性以及抗刻蚀性均得到有效提高，从而减少镭雕过程中射出的高能量激光烧焦、损坏的图形边缘，进而减少镭雕过程对图形边缘的损坏，且油墨在静置六个月后仍保持较佳的稳定性而不出现整体凝固的现象，油墨还保持较佳的水溶性以及喷涂效果，使得本申请的油墨对于工件的保护效果较佳。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种水性保护油墨，其特征在于：由以下质量百分比的组分组成:

改性丙烯酸树脂30-60%

固化剂2-10%

填料10-40%

颜料1-5%

余量为其它助剂；

所述改性丙烯酸树脂为水性丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物；

所述固化剂为水性封闭型聚异氰酸酯固化剂；

所述填料由滑石粉和硫酸钡中的一种或者两种组成；

所述颜料为黑色颜料；

所述水性保护油墨涂覆于金属构件表面；

所述改性丙烯酸树脂由以下质量百分比的组分制备而成：

水性丙烯酸树脂40-60%

甲基丙烯酸缩水甘油酯10-30%

催化剂1-4%

阻聚剂0.2-0.5%

助溶剂13-19%

水13-30%；

改性丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：

步骤S1，将水性丙烯酸树脂加入水和助溶剂组成的混合溶剂中，接着调整pH为8-9，搅拌直至水性丙烯酸树脂溶解，得到水性丙烯酸树脂溶液；

步骤S2，往水性丙烯酸树脂溶液中加入阻聚剂、催化剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯，保持80-90℃反应10-15h，得到改性丙烯酸树脂；

该水性保护油墨的施工工艺包括以下步骤：

步骤1，开油：在水性保护油墨中加入水进行稀释，搅拌均匀，其中所述水的质量占水性保护油墨质量的40-50%；

步骤2，喷涂：将步骤1稀释后的水性保护油墨均匀喷涂于工件表面，接着烘烤；

步骤3，镭雕：按照设计的图案对工件进行激光雕刻。

2.根据权利要求1所述的一种水性保护油墨，其特征在于：所述催化剂为三苯基膦或叔胺类催化剂。

3.根据权利要求1所述的一种水性保护油墨，其特征在于：所述步骤S1中，采用碱中和剂调节pH为8-9，所述碱中和剂为氨水、乙醇胺、三乙胺和二甲基乙醇胺中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种水性保护油墨，其特征在于：步骤2中，喷涂结束后，工件在温度为150-170℃下烘烤10-20min。