CN117229670A - 一种uv墨水组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV墨水组合物及其制备方法，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物由以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物10％‑70％，活性稀释剂20％‑50％，阳离子光引发剂1‑8％，自由基光引发剂1‑10％，丙烯酸树脂单体10％‑50％，助剂1‑2％，色浆8％‑15％。本发明的有益效果是，本发明将自由基与阳离子两者混合可兼具自由基固化和阳离子固化的优点，解决UV自由基墨水存在的表干难、耐化性和附着力不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光固化技术领域，具体为一种UV墨水组合物及其制备方法。
背景技术
光固化技术由于具高效、节能、环保等突出优点，而被广泛应用涂料油墨领域；光固化技术可分为自由基固化和阳离子固化，前者应用广泛，目前市面上大部分UV油墨为自由基固化，但存在以下技术问题需要解决：
(1)氧阻聚，低粘度薄涂层表干难；
(2)固化体积收缩大，不利于附着；
(3)油墨固化物耐化性不足；
现有的阳离子固化效果不佳，不能满足人们的使用需求；
鉴于上述情况，有必要对现有的光固化技术加以改进，使其能够适应现在对光固化技术使用的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种UV墨水组合物及其制备方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种UV墨水组合物，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物由以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物10％-70％，活性稀释剂20％-50％，阳离子光引发剂1-8％，自由基光引发剂1-10％，丙烯酸树脂单体10％-50％，助剂1-2％，色浆8％-15％。
对本技术方案的进一步补充，所述脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA20、TTA22、TTA28、TTA15、TTA16中一种或多种的脂环族环氧化合物的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧、氧杂环丁烷结构环氧、乙烯基醚中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述阳离子光引发剂为芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳基茂铁盐。
对本技术方案的进一步补充，所述自由基光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、硫杂蒽酮类、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种。
对本技术方案的进一步补充，所述丙烯酸树脂单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中至少一种。
对本技术方案的进一步补充，所述色浆为嫩黄2003-UV、明黄2014-UV、金黄2083-UV、红相黄2176-UV、青金黄2154-UV、宝红4057-UV、玖红4122-UV、正红4254-UV、紫5023-UV、青蓝6153-UV、绿7007-UV、炭黑9007-UV、白1008-UV中至少一种。
对本技术方案的进一步补充，所述助剂为流平剂、附着力促进剂。
对本技术方案的进一步补充，所述流平剂为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种，附着力促进剂为TTA124、KH560、AS1601中的一种或多种。
一种UV墨水组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在避光或黄光环境下，室温常压条件下，将脂环族环氧化合物、活性稀释剂、丙烯酸树脂单体搅拌混合均匀；
步骤二：在步骤一中加入光引发剂，助剂和色浆混合，搅拌，至固体化合物完全溶解；所得产物即为自由基与阳离子混杂组合物。
其有益效果在于，本发明将自由基与阳离子两者混合可兼具自由基固化和阳离子固化的优点，解决UV自由基墨水存在的表干难、耐化性和附着力不足的问题；提供的UV墨水组合物，粘度低，固化快的特点，上述组合物在汞灯光源辐射下，光引发剂吸收能量，光引发剂分子达到激发态，从而分解产生碳阳离子活性中心和自由基，分别引发环氧树脂和丙烯酸树脂单体聚合，形成二者相互贯穿固化膜；相比现有现自由基体系，克服了氧阻聚问题，提高了墨水固化物的耐溶剂和附着力性能，因此，上述UV墨水组合物，满足UV喷墨的应用需求。
具体实施方式
下列实施例和对比例中未注明工艺设备和条件均采用本领域内常规的设备和条件。若未特别指出，本发明实施例中所用的原料等均为市售品。若为特别指出，实施例中所有的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
为了便于本领域技术人员对本技术方案更加清楚，下面将详细阐述本发明的技术方案：
一种UV墨水组合物，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物由以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物10％-70％，活性稀释剂20％-50％，阳离子光引发剂1-8％，自由基光引发剂1-10％，丙烯酸树脂单体10％-50％，助剂1-2％，色浆8％-15％。
其中，脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA20、TTA22、TTA28、TTA15、TTA16中一种或多种的脂环族环氧化合物的一种或多种。
其中，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧、氧杂环丁烷结构环氧、乙烯基醚中的一种或多种；最为优选的是单官、双官的缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧、氧杂环丁烷结构环氧、乙烯基醚中的一种或多种。
其中，所述阳离子光引发剂为芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳基茂铁盐；最为优选的为硫鎓盐和碘鎓盐中的一种或多种。
其中，所述自由基光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、硫杂蒽酮类、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种，最为优选的为α-氨基酮和α-羟基酮类引发剂中一种或多种。
其中，所述丙烯酸树脂单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中至少一种；最为优选的是单官和多官丙烯酸树脂单体的一种或多种。
其中，所述色浆为嫩黄2003-UV、明黄2014-UV、金黄2083-UV、红相黄2176-UV、青金黄2154-UV、宝红4057-UV、玖红4122-UV、正红4254-UV、紫5023-UV、青蓝6153-UV、绿7007-UV、炭黑9007-UV、白1008-UV中至少一种。
其中，所述助剂为流平剂、附着力促进剂，优选流平剂为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种，附着力促进剂为TTA124、KH560、AS1601中的一种或多种。
一种UV墨水组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在避光或黄光环境下，室温常压条件下，将脂环族环氧化合物、活性稀释剂、丙烯酸树脂单体搅拌混合均匀；
步骤二：在步骤一中加入光引发剂，助剂和色浆混合，搅拌，至固体化合物完全溶解；所得产物即为自由基与阳离子混杂组合物。
实施例1至10
按下表1所示的质量百分数组成配制实施1至10的组合物。
对比例1至3
按下表2所示的质量百分数组成配制对比例1至3组合物
| 1# | 2# | 3# | |
| 3EOTMPTA | 0.00 | 21.50 | 0.00 |
| DPGDA | 0.00 | 21.50 | 0.00 |
| TMPTA | 0.00 | 30.46 | 55.33 |
| HPA | 0.00 | 8.87 | 30.00 |
| 1173 | 0.00 | 3.67 | 3.67 |
| TCM101 | 39.41 | 0.00 | 0.00 |
| TCM201 | 28.67 | 0.00 | 0.00 |
| TTA21 | 17.92 | 0.00 | 0.00 |
| 250 | 2.50 | 2.50 | 0.00 |
| TTA124 | 0.50 | 0.50 | 0.00 |
| BYK333 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 9007-UV | 10.00 | 10.00 | 10.00 |
上述实施例和对比例中UV墨水组合物制备方法相同，包括以下步骤：
步骤一：在避光或黄光环境下，室温常压条件下，将脂环族环氧化合物、活性稀释剂、丙烯酸树脂单体搅拌混合均匀；
步骤二：在步骤一中加入光引发剂、色浆和助剂混合，搅拌，至固体化合物完全溶解；所得产物即UV墨水组合物。
对上述实施例和对比例所制得的UV墨水组合物固化速度、附着力、耐化性测试。
1、固化速度
测试方法：采用5um线棒辊涂在PET上，置于汞灯的固化机下曝光，对比涂层曝光5s(350mj/cm2)后表面的干燥程度。
评判标准：涂层表面光滑无指纹痕迹即为合格，反之不合格。
2、附着力
测试方法：采用5um线棒辊涂在PET上，置于汞灯光源的固化机下曝光，完全固化后，按照GB/T 9286-2021的规定进行划格试验。
评判标准：根据表面脱落情况判定附着力等级，其中0级为划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无印记脱落；1级为在划线的交叉点处有小片的脱落，且脱落的总面积不能明显大于5％；2级为划线的边缘及交叉点处有小片的脱落，且脱落总面积在5％-15％之间；3级为在划线的边缘及交叉处有成片的脱落，且脱落面积在15％-35％之间；4级为在划线的边缘及交叉处有成片的脱落，且脱落面积在35％-65％之间；5级为脱落的程度超过4级。
3、耐化性
测试方法：采用5um线棒辊涂在PET上，置于汞灯光源的固化机下曝光，完全固化后，按照GB/T 23989-2009的规定进行耐MEK擦拭试验，耐溶剂擦拭仪负载1kg，转速60rpm。
评判标准：擦拭次数100次，涂层无褪色且不露底为合格，以OK表示，反之不合格，以NG表示。
根据以上测试方法及判定标准得到实施例和对比例的测试结果如下表。
实施例测试结果如下表3：
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# | 8# | 9# | 10# | |
| 表干程度 | YES | YES | No | No | YES | YES | YES | No | No | No |
| 附着力 | 0 | 1 | 1 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 耐溶剂 | YES | YES | No | No | No | No | No | No | No | No |
对比例测试结果如下表4：
| 1# | 2# | 3# | |
| 表干程度 | YES | No | No |
| 附着力 | 5 | 0 | 5 |
| 耐溶剂 | YES | No | No |
通过测试结果可知，实施例2#配方综合性能较好；在此方案中，使用TTA21、TTA26和TTA15与自由基体系混杂时，TTA21对自由基体系改善效果明显。本发明中实施例2#具有更好的抗氧阻聚，较好的附着力和优异的耐化性。
以下为实施例和对比例所用脂环族环氧化合物和稀释剂来源如下，表5：
流平剂选自德国毕克，色浆选自英得科迪颜料技术有限公司。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种UV墨水组合物，其特征在于，以所述组合物的总质量为100％计，所述组合物由以下重量百分含量组成：脂环族环氧化合物10％-70％，活性稀释剂20％-50％，阳离子光引发剂1-8％，自由基光引发剂1-10％，丙烯酸树脂单体10％-50％，助剂1-2％，色浆8％-15％。
2.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述脂环族环氧化合物选自江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA20、TTA22、TTA28、TTA15、TTA16中一种或多种的脂环族环氧化合物的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述活性稀释剂为缩水甘油醚型环氧、缩水甘油酯型环氧、氧杂环丁烷结构环氧、乙烯基醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述阳离子光引发剂为芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、芳基茂铁盐。
5.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述自由基光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、硫杂蒽酮类、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述丙烯酸树脂单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述色浆为嫩黄2003-UV、明黄2014-UV、金黄2083-UV、红相黄2176-UV、青金黄2154-UV、宝红4057-UV、玖红4122-UV、正红4254-UV、紫5023-UV、青蓝6153-UV、绿7007-UV、炭黑9007-UV、白1008-UV中至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述助剂为流平剂、附着力促进剂。
9.根据权利要求8所述的一种UV墨水组合物，其特征在于，所述流平剂为BYK373、BYK315、BYK325、BYK331、BYK333、BYK310、BYK307、BYK300中的一种或多种，附着力促进剂为TTA124、KH560、AS1601中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的一种UV墨水组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在避光或黄光环境下，室温常压条件下，将脂环族环氧化合物、活性稀释剂、丙烯酸树脂单体搅拌混合均匀；
步骤二：在步骤一中加入光引发剂，助剂和色浆混合，搅拌，至固体化合物完全溶解；所得产物即为自由基与阳离子混杂组合物。
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