CN105001707A - 一种uv光固化水性油墨及其制备方法 - Google Patents

一种uv光固化水性油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种UV光固化水性油墨，按照质量百分比由以下原料组成：15％～20％的UV光固化前驱体，15％～20％的预聚物，40％～45％的溶剂，1％～3％的光引发剂，15％的颜料，5％的助剂，以上组分质量百分数之和为100％。本发明还公开了上述水性油墨的制备方法。本发明采用丙烯酸和三氟丁酸，常温下与丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到改性(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物，作为UV光固化前驱体，大大节约了UV水性油墨的制备成本；同时由于UV光固化前驱体中三氟丁酯的低表面能，使得由该UV油墨所印得的印品图文部分具有疏水特性，能耐酸碱、耐水洗等特性，其应用范围更广。

Description

一种UV光固化水性油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于印刷复制技术领域，涉及一种UV光固化水性油墨，本发明还涉及上述UV光固化水性油墨的制备方法。
背景技术
UV油墨是一种通过紫外线照射下，UV油墨利用不同波长和能量的紫外光，使油墨连接料中的固化前驱体聚合成聚合物，最终成膜和干燥的一种油墨，其主要成分是聚合性预聚物、感光性固化前驱体、光引发剂，辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、分散剂)等。UV油墨具有配色能力强、耐磨性好同时能够抗划伤、固化速度快、光泽度好等优点，同时不含挥发性有机溶剂，符合如今绿色印刷的大趋势。
目前，UV油墨中所使用的单体大多为多官能团丙烯酸酯类，其每公斤的价格在1万元左右，由于UV油墨的单体及预聚物的价格普遍偏高，导致UV油墨的制作成本也居高不下。在推广方面，UV油墨同时受许多缺点限制，制约了UV油墨的推广，如：油墨清洗需要有专门的清洗剂，清洗很困难；原料价格过高，印刷耗材成本增加；黏固性不佳；UV对含有颜料和较厚的涂料穿透力不够，容易产生油墨固化不彻底、附着力差的现象；同时UV油墨不具备防水、防污、抗腐蚀、抗结冰、抗油污以及抗生物和有机溶剂的污染的能力，并且在很多特殊场合没有自清洁作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种UV光固化水性油墨，解决了现有UV光固化油墨价格昂贵，所得印品对环境的耐受性差的问题。
本发明的另一目的是提供上述UV光固化水性油墨的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种UV光固化水性油墨，按照质量百分比由以下原料组成：15％～20％的UV光固化前驱体，15％～20％的预聚物，40％～45％的溶剂，1％～3％的光引发剂，15％的颜料，5％的助剂，以上组分质量百分数之和为100％。
本发明的特点还在于，
UV光固化前驱体是经丙烯酸和三氟丁酸，常温下与丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到的改性丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物。
预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物。
溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；颜料为甲基橙，助剂为消泡剂GPE10。
UV光固化水性油墨的光固化行为为：30W紫外灯下固化50分钟，双键转化率为50％～80％。
本发明所采用的技术方案是，上述UV光固化水性油墨的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、制备UV光固化前驱体：
将丙烯酸和三氟丁酸加入丙烯酸缩水甘油酯低聚物，并加入催化剂，常温反应24小时，得到UV光固化前驱体；
步骤2、制备UV光固化水性油墨：
将步骤1制得的UV光固化前驱体和的预聚物用溶剂分散，高速搅拌至均匀；然后加入颜料和助剂继续高速搅拌；最后加入光引发剂继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
本发明的特点还在于，
步骤1中丙烯酸与三氟丁酸的摩尔比为1：1或1：2或2：1，丙烯酸缩水甘油酯低聚物的加入量与丙烯酸和三氟丁酸总加入量的摩尔比为2：1；催化剂为三乙醇胺，催化剂用量占所有原料总质量的2～5％。
步骤2中各组分的质量百分比为：UV光固化前驱体15％～20％，预聚物15％～20％，溶剂40％～45％，颜料15％，助剂5％，光引发剂1％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。
步骤2中预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物。
步骤2中溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；颜料为甲基橙，助剂为消泡剂GPE10。
本发明的有益效果是，本发明采用丙烯酸和三氟丁酸，常温下与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到改性(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物，作为UV光固化前驱体，大大节约了UV水性油墨的制备成本；同时由于UV光固化前驱体中三氟丁酯的低表面能，使得由该UV油墨所印得的印品图文部分具有疏水特性，能耐酸碱、耐水洗等特性，具有更广的应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种UV光固化水性油墨，按照质量百分比由以下原料组成：15％～20％的UV光固化前驱体，15％～20％的预聚物，40％～45％的溶剂，1％～3％的光引发剂，15％的颜料，5％的助剂，以上组分质量百分数之和为100％。
其中，UV光固化前驱体是经丙烯酸和三氟丁酸，常温下与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到的改性(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物；
预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物；
溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；
光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；
颜料为甲基橙，助剂为消泡剂GPE10；
UV水性油墨的固化行为为，30W紫外灯下固化50分钟，双键转化率为50％～80％。
本发明还提供了上述UV光固化水性油墨的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、制备UV光固化前驱体：
按摩尔比1：2在丙烯酸和三氟丁酸中加入(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物，并加入所有原料总质量2～5％的三乙醇胺作为催化剂，常温反应24小时，得到UV光固化前驱体。
丙烯酸与三氟丁酸的摩尔比为1：1或1：2或2：1。
步骤2、制备UV光固化水性油墨：
按质量百分比将15％～20％的UV光固化前驱体和15％～20％的预聚物用40％～45％的溶剂分散，高速搅拌至均匀；然后加入15％的颜料甲基橙和5％的助剂消泡剂GPE10继续高速搅拌；最后加入1％～3％的光引发剂继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
其中预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物；
溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；
光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；
所得UV水性油墨的固化行为为：30W紫外灯下固化50分钟，双键转化率为50％～80％。
本发明采用丙烯酸和三氟丁酸，常温下与(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到改性(甲基)丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物，作为UV光固化前驱体，大大节约了UV水性油墨的制备成本；同时由于UV光固化前驱体中三氟丁酯的低表面能，使得由该UV油墨所印得的印品图文部分具有疏水特性，能耐酸碱、耐水洗等特性，具有更广的应用范围。
实施例1
(1)将丙烯酸和三氟丁酸(摩尔配比为1：1)加入到丙烯酸缩水甘油酯低聚物(聚合度为30)，丙烯酸和三氟丁酸与丙烯酸缩水甘油酯低聚物的摩尔比为1：2，以所有原料总质量2％的三乙醇胺作为催化剂，常温反应24小时得到光固化前驱体。
(2)按质量百分比将19％的UV光固化前驱体和15％的聚丙烯酸预聚物(聚合度为100)用45％的溶剂分散，高速搅拌均匀，溶剂由体积比为6：3：1的水、乙醇、DMF组成；然后加入15％的颜料甲基橙和5％的助剂(消泡剂GPE10)继续高速搅拌；最后加入1％的光引发剂2-异丙基硫杂蒽酮，继续高速搅拌混合完全，即得到UV水性油墨。
所得UV水性油墨均匀涂抹于玻璃片上，形成20μm厚度的薄膜，放在30W紫外灯下固化50分钟，其双键转化率经红外测试为52％。
涂有UV水性油墨玻璃片表面的水接触角为153°，用水漂洗10次后，接触角不变。
实施例2
(1)将丙烯酸和三氟丁酸(摩尔配比为1：2)加入到丙烯酸缩水甘油酯低聚物(聚合度为40)，丙烯酸和三氟丁酸与丙烯酸缩水甘油酯低聚物的摩尔比为1：2，以所有原料总质量3％的三乙醇胺作为催化剂，常温反应24小时得到光固化前驱体。
(2)按质量百分比20％的UV光固化前驱体和18％的聚甲基丙烯酸预聚物(聚合度为100)用40％的溶剂分散，高速搅拌均匀，溶剂由体积比为6：3：1的水、乙醇、DMF组成；然后加入15％的颜料甲基橙和5％的助剂(消泡剂GPE10)继续高速搅拌；最后加入2％的光引发剂三甲基苯甲酰二苯基氧化磷，继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
所得UV水性油墨均匀涂抹于玻璃片上，形成20μm厚度的薄膜，放在30W紫外灯下固化50分钟，其双键转化率经红外测试为71％。
涂有UV水性油墨玻璃片表面的水接触角为149°，用水漂洗10次后，接触角不变。
实施例3
(1)将丙烯酸和三氟丁酸(摩尔配比为2：1)加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物(聚合度为30)，丙烯酸和三氟丁酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物的摩尔比为1：2，以所有原料总质量4％的三乙醇胺作为催化剂，常温反应24小时得到光固化前驱体。
(2)按质量百分比将17.5％的UV光固化前驱体和20％的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(聚合度为60)用40％的溶剂分散，高速搅拌均匀，溶剂由体积比为6：3：1的水、乙醇、DMF组成；然后加入15％的颜料甲基橙和5％的助剂(消泡剂GPE10)继续高速搅拌；中加入2.5％的光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮，继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
所得UV水性油墨均匀涂抹于玻璃片上，形成20μm厚度的薄膜，放在30W紫外灯下固化50分钟，其双键转化率经红外测试为64％。
涂有UV水性油墨玻璃片表面的水接触角为155°，用水漂洗10次后，接触角不变。
实施例4
(1)丙烯酸和三氟丁酸(摩尔配比为1：1)加入到甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物(聚合度为60)，丙烯酸和三氟丁酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物的摩尔比为1：2，以所有原料总质量5％的三乙醇胺作为催化剂，常温反应24小时得到光固化前驱体。
(2)按质量百分比将15％的UV光固化前驱体和8％的聚丙烯酸(聚合度为100)与10％的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(聚合度为60)的混合物用44％的溶剂分散，高速搅拌均匀，溶剂由体积比为6：3：1的水、乙醇、DMF组成；然后加入15％的颜料甲基橙和5％的助剂(消泡剂GPE10)继续高速搅拌；最后加入光引发剂1.5％的2-羟基-2-甲基苯丙酮和1.5％的三甲基苯甲酰二苯基氧化磷，继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
所得UV水性油墨均匀涂抹于玻璃片上，形成20μm厚度的薄膜，放在30W紫外灯下固化50分钟，其双键转化率经红外测试为79％。
涂有UV水性油墨玻璃片表面的水接触角为152°，用水漂洗10次后，接触角不变。

Claims (10)

1.一种UV光固化水性油墨，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组成：15％～20％的UV光固化前驱体，15％～20％的预聚物，40％～45％的溶剂，1％～3％的光引发剂，15％的颜料，5％的助剂，以上组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种UV光固化水性油墨，其特征在于，所述UV光固化前驱体是经丙烯酸和三氟丁酸，常温下与丙烯酸缩水甘油酯低聚物在三乙醇胺的催化作用下反应得到的改性丙烯酸缩水甘油酯低聚物的多烯官能团低聚物。
3.根据权利要求1所述的一种UV光固化水性油墨，其特征在于，所述预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种UV光固化水性油墨，其特征在于，所述溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；颜料为甲基橙，助剂为消泡剂GPE10。
5.根据权利要求1所述的一种UV光固化水性油墨，其特征在于，所述UV光固化水性油墨的光固化行为为：30W紫外灯下固化50分钟，双键转化率为50％～80％。
6.一种UV光固化水性油墨的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1、制备UV光固化前驱体：
将丙烯酸和三氟丁酸加入丙烯酸缩水甘油酯低聚物，并加入催化剂，常温反应24小时，得到UV光固化前驱体；
步骤2、制备UV光固化水性油墨：
将步骤1制得的UV光固化前驱体和预聚物用溶剂分散，高速搅拌至均匀；然后加入颜料和助剂继续高速搅拌；最后加入光引发剂继续高速搅拌混合完全，得到UV光固化水性油墨。
7.根据权利要求6所述的一种UV光固化水性油墨的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所述丙烯酸与三氟丁酸的摩尔比为1：1或1：2或2：1，丙烯酸缩水甘油酯低聚物的加入量与丙烯酸和三氟丁酸总加入量的摩尔比为2：1；催化剂为三乙醇胺，催化剂用量占所有原料总质量的2～5％。
8.根据权利要求6所述的一种UV光固化水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤2中所述各组分的质量百分比为：UV光固化前驱体15％～20％，预聚物15％～20％，溶剂40％～45％，颜料15％，助剂5％，光引发剂1％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。
9.根据权利要求6所述的一种UV光固化水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤2中所述预聚物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种或几种的混合物。
10.根据权利要求6所述的一种UV光固化水性油墨的制备方法，其特征在于，步骤2中所述溶剂为水与乙醇、DMF的混合物，三者体积比为6：3：1；光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、三甲基苯甲酰二苯基氧化磷、2-羟基-2-甲基苯丙酮中的至少一种或几种的混合物；颜料为甲基橙，助剂为消泡剂GPE10。
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