CN114736559B - 一种实现一体黑效果的高l值黑色油墨及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨及其制备方法，黑色油墨的制备原料按重量份计，包括40‑50份树脂、25‑35份炭黑、3‑4份纳米填料、1‑2份偶联剂、3‑4份助剂、20‑25份溶剂。制备方法如下：先将部分原料在油墨容器中分散混合均匀，得到A组分混合油墨，再将A组分混合油墨研磨后与剩余原料混合，得到黑色油墨。本发明得到的黑色油墨，黑度高，光泽度好，油墨的绝缘值稳定，还具有与热熔胶点胶后良好的附着力。

Description

一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及C09D11/102技术领域，具体涉及一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨及其制备方法。

背景技术

随着汽车、电子产品向智能化的发展，中控台显示屏显示区域的一体化效果的应用也越来越多。为了营造显示区域整体趋于“一体化全屏”的效果，需要配制适合一体化全屏效果的油墨，也需要更多的运用印刷技术来实现。中国专利CN114045065A公开了一种触摸屏一体黑油墨的制备及应用，其中黑油墨的制备原料包括有机硅改性环氧树脂、改性聚氨酯、异氟尔酮、乙二醇单丁醚、固化剂、填料等，制备得到的一体黑油墨可以应用于车载玻璃和手机玻璃等材料上。中国专利CN110982334A公开了一种高遮盖浅色一体黑油墨，黑油墨由几种不同色系的环氧油墨复配，再加入少量固化剂、稀释剂混合得到，具有良好的遮蔽性和稳定性。

油墨通过搭配TFT显示屏、偏光片、贴合方式、贴合胶水、边框油墨、镀膜调整视窗区和非视窗区△E＜1.5，需求黑色油墨L值在27.5-30之间，然而目前常规用于一体化全屏效果的油墨L值区间在24.5-26.5，达不到高L值的效果。并且目前市场上高L值油墨还具有绝缘值不稳定，热熔胶点胶后冷拆装后附着力不佳的问题。

本申请提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨及其制备方法，制备得到的油墨L值满足27.5-30，油墨的绝缘值稳定，还具有与热熔胶点胶后良好的附着力。

发明内容

本发明第一个方面提出为了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，制备原料按重量份计，包括40-50份树脂、25-35份炭黑、3-4份纳米填料、1-2份偶联剂、3-4份助剂、20-25份溶剂。

更优选的，所述制备原料按重量份计，包括48份树脂、30份炭黑、4份纳米填料、1.5份偶联剂、4份助剂、22份溶剂。

在一种优选的实施方式中，所述炭黑的粒径为15-30nm，炭黑的pH值为2-4。更优选的，所述炭黑的粒径为20±2nm。

炭黑是油墨领域常用的颜料，也是制作黑色油墨的主要颜料，与黑色油墨的黑度、L值等有直接关系。申请人在实验过程中发现，在本申请中加入粒径为20±2nm，pH值为2-4的炭黑作为颜料，制备得到的黑色油墨黑度更高。加入的粒径为20±2nm的酸性炭黑颜料表面带有羟基、羧基、羰基、酸酐等极性基团，在有机体系中容易发生自身团聚现象，为了避免出现炭黑团聚，会对炭黑表面极性基团进行改性或遮蔽，保持炭黑在本申请有机体系中粒径在20±2nm，以确保黑色油墨中炭黑的分散能力，从而保证黑色油墨的黑度以及黑色油墨的稳定性。申请人还发现，若加入的炭黑粒径太小，容易反射少量短波，油墨的a值增大，出现偏红现象，粒径太小的炭黑因更大的比表面积更易出现团聚现象，团聚后的炭黑容易分散不均，从而影响黑色油墨的印刷、喷涂等应用。

在一种优选的实施方式中，所述纳米填料选自碳酸盐类、硅酸盐类、无机硅、氢氧化金属无机物、硫酸盐类中的至少一种。可列举的有：碳酸钙、碳酸镁、硅酸铝、二氧化硅、硫酸钡、硫酸钙、氢氧化铝、二氧化钛。

在一种优选的实施方式中，所述纳米填料的平均粒径为10-60nm。更优选的，所述纳米填料的平均粒径为50nm。

在一种优选的实施方式中，所述纳米填料为硫酸钡。

申请人在实验过程中发现，在本申请中加入平均粒径为50nm的硫酸钡，不仅可以改善油墨中炭黑的分散效果，还可以提高油墨的光泽度，提高油墨的L值。申请人认为原因在于，平均粒径为50nm的硫酸钡可以通过空间位阻能力与硫酸钡表面与炭黑表面电荷间的相互作用，有效起到分隔炭黑的作用，改善油墨中炭黑的分散效果。并且本申请加入的特定硫酸钡的表面还带有无机氧化物包膜，无机氧化物包膜的存在提高了硫酸钡填料的稳定性还耐候性，还可以反射光线，提高油墨印刷和喷涂形成膜层的光泽度。

在一种优选的实施方式中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、脂肪酸盐中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、酰胺基硅烷偶联剂、烷基硅烷偶联剂、羧基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、含氟硅烷偶联剂中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，更优选的，所述氨基硅烷偶联剂选自3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-二甲氨基乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(正丁基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。更优选的，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷。

在一种优选的实施方式中，所述助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂、防针孔剂、爽滑剂、稳定剂中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂。更优选的，所述分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂的重量比为(2-3)：(1-2)：(1-2)：3。

在一种优选的实施方式中，所述分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂的重量比为3:1:1:3。

在一种优选的实施方式中，所述分散剂选自磺化木质素、改性聚氨酯共聚物、聚酯类固体分散剂、环氧丙烷缩合物、磷酸酯盐型高分子聚合物、多元醇型、季铵盐型分散剂中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述分散剂为改性聚氨酯共聚物，所述改性聚氨酯共聚物的胺值为45-60mgKOH/g。

在一种优选的实施方式中，所述消泡剂为BYK-054。

在本申请中，流平剂的种类不做具体限定，为市售油墨类流平剂即可，优选的为Tego300。

在一种优选的实施方式中，所述附着力促进剂选自钛酸酯类附着力促进剂、聚氨酯类附着力促进剂、聚酮类附着力促进剂、改性聚烯烃类附着力促进剂中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述附着力促进剂为聚氨酯类附着力促进剂。

所述的聚氨酯类附着力促进剂，型号AddBond LTH，购于创赢。

在一种优选的实施方式中，所述树脂选自丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸树脂为改性丙烯酸树脂，改性丙烯酸树脂选自含羟基丙烯酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、有机氟改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂中的至少一种。

更优选的，所述树脂为含羟基丙烯酸树脂。

在一种优选的实施方式中，所述含羟基丙烯酸树脂的理论羟值为30-35mgKOH/g。

在一种优选的实施方式中，所述溶剂为有机溶剂，选自异佛尔酮、二价酸酯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯中的至少一种。更优选的，所述溶剂为二价酸酯。

本发明第二个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨的制备方法，包括以下步骤：

(1)将炭黑、纳米填料、偶联剂、助剂、1/2重量的树脂、3/4的重量的溶剂注入干净的油墨容器中，用分散机搅拌10分钟，搅拌完成后在常温下静置，得到A组分混合油墨；

(2)将A组分混合油墨在纳米研磨机中研磨，控制油墨的细度为1-4μm，常温下静置后，再加入剩余树脂和溶剂，用搅拌机混合均匀，在用三辊机研磨，既得所述黑色油墨。

在一种优选的实施方式中，制备方法包括以下步骤：

(1)在温度为18-26℃，湿度为45％-70％，尘埃粒子为A级的环境下，将炭黑、纳米填料、偶联剂、助剂、1/2重量的树脂、3/4的重量的溶剂注入干净的油墨容器中，用分散机在2000-2500r/min转速下搅拌10分钟，搅拌完成后在常温下静置1h，得到A组分混合油墨；

(2)将A组分混合油墨在25-45℃条件下，在纳米研磨机中研磨4h，控制油墨的细度为1-4μm，常温下静置后1h，再加入剩余树脂和溶剂，用搅拌机在500r/min转速下混合均匀，再用三辊机研磨，既得所述黑色油墨。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明制备得到的油墨，采用20±2nm的酸性炭黑作为颜料，还加入了少量的平均粒径为50nm的硫酸钡，硫酸钡的加入可以通过空间位阻能力与硫酸钡表面与炭黑表面电荷间的相互作用，有效起到分隔炭黑的作用，改善油墨中炭黑的分散效果，提高了油墨的耐候性和光线反射能力，提高油墨印刷和喷涂形成膜层的光泽度。本发明制备得到的油墨中加入了硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂等各种助剂，在多种助剂的协同作用下，对炭黑和硫酸钡表面进行改性，进一步提高了在油墨体系中的分散性和稳定性，改善油墨的黑度和光泽度。并且本发明加入的各种助剂还可以通过基团反应参与到含羟基丙烯酸树脂固化的过程中，不仅提高了油墨固化形成的涂层的耐候性，还可以提高疏水效果。

具体实施方式

实施例1

本实施例第一个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，制备原料按重量份计，包括：48份含羟基丙烯酸树脂、30份炭黑、4份硫酸钡、1.5份3-氨丙基三甲氧基硅烷、4份助剂、22份二价酸酯。

其中，含羟基丙烯酸树脂的理论羟值为30-35mgKOH/g，购买于广州新颖元化工有限公司。

炭黑的粒径为20±2nm，pH值为2-4，购买于天津亿博瑞化工有限公司，型号为BR880。

硫酸钡的平均粒径为50nm，购买于北京德科岛金科技有限公司。

助剂为重量比为3:1:1:3的分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂；分散剂为改性聚氨酯共聚物，胺值为45-60mgKOH/g，购买于广州市侗富贵化工原材料有限公司，型号为SER-4029；消泡剂为BYK-054；流平剂为Tego300；附着力促进剂为聚氨酯类附着力促进剂，型号AddBond LTH，购于创赢。

本实施例第二个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨的制备方法，包括以下步骤：

(1)在温度为22℃，湿度为60％，尘埃粒子为A级的环境下，将炭黑、硫酸钡、3-氨丙基三甲氧基硅烷、助剂、1/2重量的含羟基丙烯酸树脂、3/4的重量的二价酸酯注入干净的油墨容器中，用分散机在2500r/min转速下搅拌10分钟，搅拌完成后在常温下静置1h，得到A组分混合油墨；

(2)将A组分混合油墨在30℃条件下，在纳米研磨机中研磨4h，控制油墨的细度为2.2μm，常温下静置后1h，再加入剩余树脂和溶剂，用搅拌机在500r/min转速下混合均匀，再用三辊机研磨，既得所述黑色油墨。

实施例2

本实施例第一个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，第二个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，按重量份计，炭黑加入25份，硫酸钡加入3份，助剂加入3份。

实施例3

本实施例第一个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，第二个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，炭黑的粒径为7nm，pH为2.3，购买于河北墨钰化工有限公司。

实施例4

本实施例第一个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，第二个方面提出了一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，不加入硫酸钡。

性能测试

1.将实施例1制备得到的油墨涂抹在液晶屏材料表面，形成干膜厚度分别为2μm、4μm、6μm的膜层，用透光率测试仪检测膜层的OD值，数据记录在表1中。

表1

2.将实施例制备得到的油墨涂抹在液晶屏材料表面，形成干膜厚度为4μm的膜层，用色差仪测试油墨膜层的L、a、b值。用测试笔进行油墨干膜绝缘阻抗测试，测试笔间距10mm。数据记录在表2中。

表2

3.将实施例1制备得到的油墨涂抹在液晶屏材料表面，形成干膜厚度为4μm的膜层，在室温下，在膜层表面用热熔胶进行点胶，油墨表面点胶后静放24小时后，放入-120℃冰柜中1h，拿出后常温静止待冰霜溶解后观察热熔胶与油墨表面状况，结果显示油墨与胶水未脱落；再放入-140℃冰柜中1h，拿出后常温静止待冰霜溶解后观察热熔胶与油墨表面状况，结果显示油墨与胶水未脱落。

Claims (4)

1.一种实现一体黑效果的高L值黑色油墨，其特征在于，制备原料按重量份计，包括40-50份树脂、25-35份炭黑、3-4份纳米填料、1-2份偶联剂、3-4份助剂、20-25份溶剂；

所述炭黑的粒径为20±2nm，炭黑的pH值为2-4；

所述纳米填料的平均粒径为50nm，所述纳米填料为硫酸钡；所述的硫酸钡表面带有无机氧化物包膜；

所述的树脂为含羟基丙烯酸树脂；所述的含羟基丙烯酸树脂的理论羟值为30-35mgKOH/g；

所述的偶联剂选自硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的黑色油墨，其特征在于，所述助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂、防针孔剂、爽滑剂、稳定剂中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的黑色油墨，其特征在于，所述助剂中分散剂、消泡剂、流平剂、附着力促进剂的重量比为（2-3）：（1-2）：（1-2）：3。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的黑色油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将炭黑、纳米填料、偶联剂、助剂、1/2重量的树脂、3/4的重量的溶剂注入干净的油墨容器中，用分散机搅拌10分钟，搅拌完成后在常温下静置，得到A组分混合油墨；

（2）将A组分混合油墨在纳米研磨机中研磨，控制油墨的细度为1-4μm，常温下静置后，再加入剩余树脂和溶剂，用搅拌机混合均匀，在用三辊机研磨，既得所述黑色油墨。