CN104191851B

CN104191851B - 一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层及其制备方法和应用

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Publication number: CN104191851B
Application number: CN201410399859.4A
Authority: CN
Inventors: 吴志祥; 李雷; 廖文俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: CN104191851A; US20160046835A1

Abstract

本发明提供了一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层及其制备方法和应用，由包括以下重量份组分原料制备的涂层：聚氨酯70‑99，无机纳米氧化硅0.4‑10，无机纳米氧化铝0.3‑10为1～5％，无机纳米氧化锆0.3‑10，经混合而成。将设计的图案通过转印墨水印在本发明所述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层上，将图案转印到物体表面，完成印刷过程；所述热转印膜/转印纸温度100度‑260度，转印0.5‑1.5Kpa/s，时间30‑1200秒。本发明还提供了涂层在玻璃、陶瓷、金属制品上应用。本发明克服了现有技术热转印涂层存在的功能单一、图像不稳定等缺点，具有耐磨耐划，防腐蚀，防紫外线的显著技术效果。

Description

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种热转印涂层及其制备方法，尤其涉及一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层及其制备方法和应用。

背景技术

热升华主要是通过加热使其颜料分子进入到介质中。热升华实现方式有热升打印机，热升华转印纸，热升华墨水这三种。

此处所说的热升华转印是用数码相机或扫描仪和专业图库将图像数据化，通过电脑进行图像处理与设计，制成所需要的色彩艳丽、层次细腻的图像，再通过装有专用热升华转印墨水的喷墨打印机将油墨按电脑设计的图像打印在基纸上，然后将转印纸上的图像通过烤杯机、烤盘机或烤印机加热，几分钟图像就转印到瓷盘、文化衫等纪念品上。

1.热升华转印花纸的制作

热升华转印花纸的制作过程是和数字彩色喷墨打样***相似，即用计算机将要热转印的图文、相片等进行处理与设计，用数码喷墨打印机在基纸上打印，数码喷墨打印机装有黄、品、青、黑四个独立的墨盒或者更多色彩的墨盒，所以在基纸上可以打出单色图像，也可以打出彩色图像。这种喷墨打印机节省了制版过程，降低了制作成本，并使热转印过程更加简捷。

2.在杯、盘、板等纪念品上热转印图案

用电子数码控制的烤杯机可将热升华转印花纸上的图案在几分钟时间内转印到杯子上。利用烤杯机在杯子上做一个漂亮、全彩色的图片，所需的耗村仅仅是专用转印油墨和一个徐有特殊涂层的杯子，操作方便快捷。

用电子数码控制的烤盘机可将热升华转印花纸上的图案用几分钟时间转印到盘子上。配备专用转印油墨，使用烤盘机便可在特制的盘子上烤制出各种图案。

用电子数码控制的烤印机可将热升华转印花纸上的图案用几分钟时间转印到瓷板、金属板上。适用于制作奖牌、荣誉证书、纪念牌、人像瓷板。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热转印涂层及其制备方法，尤其提供一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层及其制备方法和应用，克服了现有技术热转印涂层存在的功能单一、图像不稳定等缺点，具有耐磨耐划，防腐蚀，防紫外线的技术效果。

本发明基于以下原理：

考虑了现有技术为达到热转印效果，多使用的单纯的有机原料涂层，或仅仅辅助少量的无机原料，这种涂层存在图像不稳定的问题，为了达到稳定的效果，本发明加入无机材料配方及其特有配比比例，实现了兼具耐磨耐划，防腐蚀，防紫外线的要求，有效地延长了热转印产品的使用寿命，并增加了热转印产品的使用范围、领域和使用环境。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下重量份组分原料制备的涂层：聚氨酯70-99，无机纳米氧化硅0.4-10，无机纳米氧化铝0.3-10为1～5％，，无机纳米氧化锆0.3-10。

优选组分为聚氨酯80-90，无机纳米氧化硅2-4，无机纳米氧化铝2-4，无机纳米氧化锆2-4。

所述无机纳米尺寸为200nm以下，尤其为15纳米以下超细纳米氧化硅、氧化铝或氧化锆；

本发明所述热转印涂层为透明膜状。

组分原料还可以包括适量溶剂，如水和挥发性溶剂，挥发性溶剂，如醇类，乙醇、丙醇、丙二醇、异丙醇；甲苯，二甲苯，丙酮，环己酮，丁酮等溶剂。

所述热转印涂层还包括一种印有图案的油墨层，所述图案油墨层热压后与所述热转印涂层一并附着在承载的物体表面上。

所述油墨层油墨配方按现有技术配方即可，或直接购买。

本发明选用聚氨酯胶黏剂，为透明制剂，具有强的黏合性，涂膜具有优良的耐磨性、耐水性及耐药品性等，具有抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀。常用于工业印刷油墨等。其涂层柔软并有弹性；涂层强度好，可用于很薄的涂层；涂层多孔，具有透湿和通气性能；耐磨，耐湿，耐干洗。但其不足在于：成本高，耐气候性差；遇水、热、碱要水解。

为了克服聚氨酯的化学性质给本发明带来的上述问题，本发明特别选取了三种纳米级复合无机原料，从而改善了涂层中聚氨酯性能，也提供了涂层印刷的综合性能。

本发明添加的纳米氧化硅及其比例，xz-g01，俗称气相白碳黑，其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100m2/g。

本发明添加纳米二氧化硅，可在基体中分散均匀，增加了涂层的高耐磨性能，消光性和保持涂层透明度。纳米SiO2对图案油墨具有分散和流量控制的作用。

高温下具有良好的高强、高韧、稳定性好，是无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。

由于纳米二氧化硅具有小尺寸效应、表面界面效应，提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。增加了涂料的强度和光洁度，而且抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2与有机颜料配用，可获得光致变色涂料，增强了涂层的弹性和强度。

纳米氧化硅具有常规SiO2所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。经紫外一可见分光光度计测试表明，它对波长400nm以内的紫外光吸收率高达70％以上，对波长800nm以外的红外光反射率也达70％以上，对涂层形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂层的隔热性，本发明添加纳米氧化硅，明显减弱了涂层吸收UV辐射的程度。

本发明选用纳米氧化铝及其比例，如χ、β、η和γ型氧化铝，κ、δ、θ型氧化铝；α-Al2O3。其中α-Al2O3其比表面低，具有耐高温1100℃的惰性，非活性氧化铝，几乎没有催化活性；β-Al2O3、γ-Al2O3的比表面较大，孔隙率高、耐热性强，成型性好，具有较强的表面酸性和一定的表面碱性，是一种载体的绿色附着剂。原生粒径20nm；比表面积≥230m2/g。粒度分布均匀、纯度高、极好分散，其比表面高，具有耐高温的惰性，高活性，属活性氧化铝；尺寸稳定性好，极好分散不需加分散剂，搅拌搅拌即可以充分的分散均匀。

纳米三氧化二铝用于高质量喷墨打印纸的涂层，为纸张提供高光泽和卓越的打印质量。增加涂料耐磨性能。

本发明选用纳米氧化锆及其比例，熔点2397℃，沸点4275℃，抗热震性强、耐高温、化学稳定性好、材料复合性突出等特点。将尤其纳米氧化锆与其他材料Al₂O3、SiO₂复合，可以极大地提高材料的性能参数，提高其断裂韧性、抗弯强度等。因此，纳米二氧化锆添加于涂层中，不但不会损害载体物表面，但应用于结构陶瓷、功能陶瓷、金属材料的表面，还能提供这些载体的特性，如热传导性、抗热震性、抗高温氧化性等，在热转印加工工艺领域具有重要应用价值。

本发明以聚氨酯(聚氨基甲酸酯)为主料，添加无机纳米氧化硅、无机纳米氧化铝、无机纳米氧化锆，按照上述比例混合，具有优秀的协同效果，不仅优秀地附着油墨图案，尤其在转印过程中，保证了图案清晰的印制的同时，将无机纳米氧化硅、无机纳米氧化铝、无机纳米氧化锆三者复合后的效果得到了充分的增强，具有优选的协同效果，具有耐磨、耐高温、抗腐蚀性、防紫外线一体的功能，尤其是对附着载体的表面具有保护的作用。与现有的涂层要根据不同的载体，选取不同的配比比例相比，本发明配比比例涂层尤其能同时适用于不同附着材料的印刷使用。

本发明还提供了所述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层制备方法，包括以下步骤：取聚氨酯，添加无机纳米氧化硅、无机纳米氧化铝、无机纳米氧化锆，按照上述比例混合即可。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在本发明所述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层上，高温高压地将图案转印到物体表面，完成印刷过程。所述热转印膜温度在100度-260度，转印0.5-1.5Kpa/s，时间30-1200秒。

现有油墨配方举例：N-甲氧基甲基聚酰胺，19％苯甲醇，40％甲苯，17％乙醇，6％膨润土，9％颜料。将N－甲氧基甲基聚酰胺溶于苯甲醇、甲苯、乙醇溶剂中，加入耐热颜料和膨润上进行搅拌，然后经研磨成为印刷油墨。将该墨印刷于本发明的涂层中，再通过常规热转印方法印至承载物载体表面，如玻璃、陶瓷、金属、木制制品上。

本发明热转印具有色感强烈，耐腐蚀，耐酸碱，抗紫外线，防水，耐划痕等特点，图象清晰，色彩鲜艳，永不褪色。广泛应用多种行业，如家居建材行业，陶瓷，玻璃，金属，树脂，涂层工业，如各种ABS、PP、塑胶、木材、有涂层金属等产品表面。

因而，本发明还提供了一种所述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层在玻璃、陶瓷、金属制品方面的应用。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.运用独特配方原料和比例，实现了热转印涂层和图像兼具防腐蚀，防紫外线，耐磨耐划的功能。

2.用于陶瓷品、有机玻璃、金属、水晶、塑胶，如ABS、AS、PS、PVC、EVA、PP、PE、皮革、纺织布料、木制品、铜版纸张、等制品的平面、曲面、异形、圆柱面、圆椎面上进行热印。具有附着力好、耐磨、耐晒、图案逼真、色彩艳丽等特点，多色印刷可一次完成，工序少、效率高、成本低，且无环境污染。

3.本发明尤其在陶瓷、金属、玻璃类约摄氏200度的高温下，直接转印的，必须如传统热印必须经过一道涂层的特殊处理後，才能将图案转印上去。

具体实施方式

实施例1

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下组分原料(kg)：聚氨酯85，200nm纳米氧化硅2，200nm纳米氧化铝2，200nm纳米氧化锆2。

制备方法，包括以下步骤：取聚氨酯，添加无机纳米氧化硅、无机纳米氧化铝、无机纳米氧化锆，按照上述比例混合即可。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在上述转印涂层上，温度180度，压力0.5Kpa/s，时间180秒，将转印涂层图案转印到物体表面，完成印刷过程。

实施例2

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下组分原料(kg)：聚氨酯80，150nm纳米氧化硅3，150nm纳米氧化铝3，150nm纳米氧化锆3。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在上述转印涂层上，温度200度，压力1Kpa/s，时间150秒，将转印涂层图案转印到物体表面，完成印刷过程。

实施例3

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下组分原料(kg)：聚氨酯90，15nm纳米氧化硅4，15nm纳米氧化铝4，15nm纳米纳米氧化锆4。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在上述转印涂层上，温度160度，压力1.5Kpa/s，时间300秒，将转印涂层图案转印到物体表面，完成印刷过程。

实施例4

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下组分原料(kg)：聚氨酯70，10nm氧化硅0.4，10nm氧化铝0.4，10nm氧化锆0.4。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在上述转印涂层上，在温度150度，压力1.0Kpa/s，时间300秒，将转印涂层图案转印到物体表面，完成印刷过程。

实施例5

一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下组分原料(kg)：聚氨酯99，50nm氧化硅10，50nm氧化铝10，50nm氧化锆10。

还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在上述转印涂层上，在温度210度，压力0.3Kpa/s，时间120秒，将转印涂层图案转印到物体表面，完成印刷过程。

实施例6

同实施例1，但区别在于：所述热转印膜温度100度，转印压力0.5Kpa/s，时间30秒。

实施例7

同实施例1，但区别在于：所述热转印膜温度260度，转印压力1.5Kpa/s，时间1200秒。

实施例8

与现有的热转印膜比较，本发明按照常规方法，进行了对比实验，结果显示本发明耐磨、耐划性能提高了30％以上，防腐蚀性能提高了20％以上，防紫外线的效果提高了30-50％。

实施例9

本发明提供了上述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层在玻璃、陶瓷、金属、水晶、塑胶制品、皮革、纺织布料、木制品、铜版纸张方面的应用。

Claims

1.一种耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，由包括以下重量份组分原料制备的涂层：聚氨酯70-99，无机纳米氧化硅0.4-10，无机纳米氧化铝0.3-10，无机纳米氧化锆0.3-10。

2.根据权利要求1的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，所述重量份组分原料为：聚氨酯80-90，无机纳米氧化硅2-4，无机纳米氧化铝2-4，无机纳米氧化锆2-4。

3.根据权利要求1或2的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，所述无机纳米氧化硅、氧化铝、氧化锆为200nm以下超细纳米氧化硅、氧化铝、氧化锆。

4.根据权利要求3的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，所述无机纳米氧化硅、氧化铝、氧化锆为15纳米以下超细纳米氧化硅、氧化铝、氧化锆。

5.根据权利要求1的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，所述热转印涂层为透明膜状。

6.根据权利要求1的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层，所述组分原料还包括适量溶剂，所述溶剂为水和挥发性溶剂，所述挥发性溶剂为醇类、甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、丁酮，其中，所述醇类为乙醇、丙醇、丙二醇、异丙醇。

7.根据权利要求1-6之一的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层的制备方法，包括以下步骤：取聚氨酯，添加无机纳米氧化硅、无机纳米氧化铝、无机纳米氧化锆，按照上述比例混合即可。

8.根据权利要求7的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层的制备方法，所述热转印涂层还包括一种印有图案的油墨层，所述图案油墨层热压后与所述热转印涂层一并附着在承载的物体表面上。

9.根据权利要求7或8的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层的制备方法，还进一步包括：将设计的图案通过转印墨水印在所述耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层上，将图案转印到物体表面，完成印刷过程；热转印膜温度100度-260度，转印压力0.5-1.5Kpa/s，时间30-1200秒。

10.权利要求1-6之一的耐腐蚀耐磨防紫外线热转印涂层在玻璃、陶瓷、金属制品上应用。