CN115612342A - 墨水及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及喷墨技术领域，尤其涉及一种墨水及其制备方法和应用。该墨水包括如下重量百分含量的组分：环氧丙烯酸酯预聚物3～15％、封闭型异氰酸酯固化剂3～25％、含羟基的丙烯酸酯单体10～30％、多官能度丙烯酸酯单体40～70％、丙烯酰胺类单体5～25％、钛白粉8～18％、光引发剂3～10％、其他助剂0.3～3％。本申请的墨水通过各组分共同作用，使墨水可以快速固化，而且具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，可以很好地满足PCB喷印字符应用。
Description
技术领域
本申请属于喷墨技术领域，尤其涉及一种墨水及其制备方法和应用。
背景技术
印刷线路板(Printed Circuit Board，PCB)又称印制电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体，一般采用电子印刷术制作。在PCB的加工过程中，为了保证加工的精准度，一般需要在PCB板上印刷字符。
随着PCB生产工艺的不断进步，喷墨技术取代传统丝印技术在PCB生产过程中越来越广泛应用，其中字符喷印技术是较为成熟的技术之一。虽然字符喷墨在PCB生产过程中已被使用，但现有的字符墨水存在结合力度不够、打印精度差的缺点。
发明内容
本申请的目的在于提供一种墨水及其制备方法和应用，旨在解决如何提高墨水附着力，以更好地适应在PCB上喷印字符的技术问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种墨水，以墨水的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的组分：
在一实施例中，环氧丙烯酸酯预聚物选自含丙烯酸双键且环氧基团已开环的酚醛型环氧树脂预聚物或双酚A型环氧树脂预聚物。
在一实施例中，封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为100～180℃。
在一实施例中，含羟基的丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
在一实施例中，多官能度丙烯酸酯单体选自1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯中的一种或多种。
在一实施例中，丙烯酰胺类单体选自丙烯酰吗啉、N-乙烯基己内酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺和羟乙基丙烯酰胺中的至少一种。
在一实施例中，光引发剂选自光引发剂819、光引发剂184、光引发剂907和光引发剂TPO中至少一种。
在一实施例中，其他助剂包括流平剂、分散剂、消泡剂和阻聚剂中的至少一种。
第二方面，本申请提供一种墨水的制备方法，包括如下步骤：
提供本申请的墨水中的各重量组分；
将环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂混合处理得到墨水。
第三方面，本申请提供一种应用，即本申请的墨水和/或本申请的制备方法得到的墨水在印刷线路板上喷印字符的应用。
本申请第一方面提供的墨水，包括3～15％的环氧丙烯酸酯预聚物、3～25％的封闭型异氰酸酯固化剂、10～30％的含羟基的丙烯酸酯单体、40～70％的多官能度丙烯酸酯单体、5～25％的丙烯酰胺类单体、8～18％的钛白粉、3～10％的光引发剂以及0.3～3％的其他助剂。其中，环氧丙烯酸酯预聚物具有较强的内聚力，可增加墨水与基材表面的附着力，而封闭型异氰酸酯固化剂和三种单体组合搭配，一方面，封闭型异氰酸酯固化剂和含羟基的单体固化时，可与阻焊基材表面的环氧树脂体系一起固化生成共价键，从而进一步增加墨水与基材表面的附着力，另一方面，丙烯酰胺类单体不仅可以加快体系的固化速度，而且其酰胺基团可显著增加封闭型异氰酸酯固化剂的活性，从而提升墨水的反应性，以增强附着力。因此，本申请提供的墨水通过各组分共同作用，使墨水可以快速固化，而且具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，可以很好地满足PCB喷印字符应用。
本申请第二方面提供的墨水的制备方法，由本申请墨水中的各重量组分混合处理得到，这样的制备方法工艺简单，而且得到的墨水可以快速固化，具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，可以很好地满足PCB喷印字符应用。
本申请第三方面提供的应用，是基于本申请的墨水具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，因此可以很好地用于印刷线路板上喷印字符。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的墨水的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种墨水，以墨水的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的组分：
本申请实施例提供的墨水中，环氧丙烯酸酯预聚物具有较强的内聚力，可增加墨水与基材表面的附着力，而封闭型异氰酸酯固化剂和三种单体组合搭配，一方面，封闭型异氰酸酯固化剂和含羟基的单体固化时，可与阻焊基材表面的环氧树脂体系一起固化生成共价键，从而进一步增加墨水与基材表面的附着力，另一方面，丙烯酰胺类单体不仅可以加快体系的固化速度，而且其酰胺基团可显著增加封闭型异氰酸酯固化剂的活性，从而提升墨水的反应性，以增强附着力。因此，本申请实施例提供的墨水通过各组分共同作用，使墨水可以快速固化，而且具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，可以很好地满足PCB喷印字符应用。
在一实施例中，环氧丙烯酸酯预聚物选自含丙烯酸双键且环氧基团已开环的酚醛型环氧树脂预聚物，或含丙烯酸双键且环氧基团已开环的双酚A型环氧树脂预聚物。这样的开环环氧丙烯酸酯预聚物与阻焊基材具有良好的兼容性，基于自身较强的内聚力，可进一步增加墨水与基材表面的附着力。具体地，环氧丙烯酸酯预聚物的重量百分含量为3～15％，如3％、8％、10％、12％、15％等。
在一实施例中，封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为100～180℃，如100℃、120℃、150℃、160℃等。解封温度在100～180℃之间的封闭型异氰酸酯固化剂可以从市场上购得。这样的封闭型的异氰酸酯固化剂可以和三种单体很好地搭配，即和含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体搭配，使得墨水具有更好的固化效果。具体地，封闭型异氰酸酯固化剂的重量百分含量为3～25％，如3％、8％、10％、12％、15％、20％、22％、25％等。
在一实施例中，含羟基的丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟丙酯(HPA)、丙烯酸羟丁酯(4-HBA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)中的至少一种，优选含羟基的单官能度丙烯酸酯单体。上述含羟基的丙烯酸酯单体和封闭型异氰酸酯固化剂搭配固化可以更好地提高墨水与基材表面的附着力。具体地，含羟基的丙烯酸酯单体的重量百分含量为10～30％，如10％、15％、18％、20％、25％、30％等。
在一实施例中，多官能度丙烯酸酯单体，可以是二官能度或三官能度及以上的丙烯酸酯单体，如可以选自1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯中的一种或多种。多官能度丙烯酸酯单体的含量可以根据墨水实际所需粘度进行增减。具体地，多官能度丙烯酸酯单体的重量百分含量为40～70％，如40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％等。
在一实施例中，丙烯酰胺类单体选自丙烯酰吗啉(ACMO)、N-乙烯基己内酰胺(NVC)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、二乙基丙烯酰胺(DEAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)中的至少一种。上述丙烯酰胺类单体可以更好地提高墨水的固化速度。具体地，丙烯酰胺类单体的重量百分含量为5～25％，如5％、10％、12％、15％、20％、22％、25％等。
在一实施例中，钛白粉可以是金红石型二氧化钛或锐钛矿型二氧化钛中的一种或两种混合。钛白粉具有很好的耐热性，而且抗黄性能好，可以提高墨水的稳定性和耐化性。具体地，钛白粉的重量百分含量为8～18％，如8％、10％、12％、15％、18％等。
在一实施例中，光引发剂选自光引发剂819、光引发剂184、光引发剂907和光引发剂二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷TPO中至少一种。具体地，光引发剂的重量百分含量为3～10％，如4％、6％、10％等。
在一实施例中，其他助剂包括流平剂、分散剂、消泡剂和阻聚剂中的至少一种。流平剂选丙烯酸酯酯类流平剂或有机硅类流平剂，如BYK361N，BYK3500；阻聚剂为UV体系常见的阻聚剂，如RAHN Genorad22，UV16；分散剂和消泡剂选自市售UV体系常用分散剂和消泡剂。
例如分散剂可以选自阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠等，消泡剂可以是有机硅消泡剂。其他助剂的重量百分含量为0.3～3％，如0.3％、0.5％、1％、2％、2.5％、3％等。
在一实施例中，本申请适合在PCB上喷印字符的墨水，粘度为25～35cps(25℃)，表面张力为21～27mN/m(25℃)。这样的墨水可适用于工业喷头喷印，可低能量UV快速固化，固化后与阻焊基材附着力强，且具有耐高温，耐黄变，耐化性强等特点，适用于PCB线路板字符行业应用。
本申请实施例第二方面提供一种墨水的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
S01：提供本申请实施例的墨水中的各重量组分；
S02：将环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂混合处理得到墨水。
本申请实施例提供的墨水的制备方法，由本申请墨水中的各重量组分混合处理得到，这样的制备方法工艺简单，而且得到的墨水可以快速固化，具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，可以很好地满足PCB喷印字符应用。
在一实施例中，墨水的制备方法所使用的原料：环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂的具体种类和含量上文已详细阐述，在此不再赘述。
本申请实施例第三方面还提供提供一种应用，即本申请实施例的墨水和/或本申请实施例的制备方法得到的墨水在印刷线路板上喷印字符的应用。
基于本申请实施例的墨水具有附着力强、耐高温、耐黄变性的优点，因此可以很好地用于印刷线路板上喷印字符。
具体地，本申请实施例的墨水使用方式，通过制备的粘度为25～35cps(25℃)、表面张力为21～27mN/m(25℃)的墨水，喷印到半固化的阻焊基材上，喷墨打印的过程有UV灯照射，然后经120～160℃烘烤0.5～1.5h成膜，得到的膜材具有附着力强，高温不脱落，耐黄变，耐化性好的特点，而且这样的墨水具有打印精度高、低能量快速固化、遮盖力强的优势，从而可以适用于工业喷头喷墨打印，应用于PCB行业。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种喷印字符的墨水，包括如下重量百分含量的组分：
其他助剂：
制备方法包括：将上述环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂加入搅拌罐中，混合搅拌得到墨水。
实施例2
一种喷印字符的墨水，包括如下重量百分含量的组分：
其他助剂：
制备方法包括：将上述环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂加入搅拌罐中，混合搅拌得到墨水。
实施例3
一种喷印字符的墨水，包括如下重量百分含量的组分：
其他助剂：
流平剂(BYK-3500) 0.1％
阻聚剂(UV16) 0.1％
分散剂(路博润32000) 0.1％。
制备方法包括：将上述环氧丙烯酸酯预聚物、封闭型异氰酸酯固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、多官能度丙烯酸酯单体、丙烯酰胺类单体、钛白粉、光引发剂和其他助剂加入搅拌罐中，混合搅拌得到墨水。
对比例1
一种墨水，没有添加实施例1中的含羟基的丙烯酸酯单体，而多官能度丙烯酸酯单体(1,4-丁二醇二丙烯酸酯)含量为60％，其他成分和含量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种墨水，没有添加实施例1中的丙烯酰胺单体，而多官能度丙烯酸酯单体(1,4-丁二醇二丙烯酸酯)含量为46％，其他成分和含量以及制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种墨水，添加实施例1中的丙烯酰胺单体只有1％，而多官能度丙烯酸酯单体(1,4-丁二醇二丙烯酸酯)含量为45％，其他成分和含量以及制备方法均与实施例1相同。
性能测试
上述实施例1-3和对比例1-3的性能测试结果如表1所示。
表1
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)
1.一种墨水，其特征在于，以所述墨水的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的组分：
2.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述环氧丙烯酸酯预聚物选自含丙烯酸双键且环氧基团已开环的酚醛型环氧树脂预聚物或双酚A型环氧树脂预聚物。
3.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述封闭型异氰酸酯固化剂的解封温度为100～180℃。
4.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述含羟基的丙烯酸酯单体选自丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述多官能度丙烯酸酯单体选自1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的墨水，其特征在于，所述丙烯酰胺类单体选自丙烯酰吗啉、N-乙烯基己内酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺和羟乙基丙烯酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的墨水，其特征在于，所述光引发剂选自光引发剂819、光引发剂184、光引发剂907和光引发剂TPO中至少一种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的墨水，其特征在于，所述其他助剂包括流平剂、分散剂、消泡剂和阻聚剂中的至少一种。
9.一种墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供权利要求1-8任一项所述的墨水中的各重量组分；
将所述环氧丙烯酸酯预聚物、所述封闭型异氰酸酯固化剂、所述含羟基的丙烯酸酯单体、所述多官能度丙烯酸酯单体、所述丙烯酰胺类单体、所述钛白粉、所述光引发剂和所述其他助剂混合处理得到所述墨水。
10.权利要求1-8任一项所述的墨水和/或权利要求9所述的制备方法得到的墨水在印刷线路板上喷印字符的应用。
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