CN107502043A - 一种新型环保水性uv油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及印刷油墨技术领域，具体为新型环保水性UV油墨及其制备方法。本发明所述的光敏树脂通过环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯按一定比例复配而成，作为树脂连结料，具有固化速度快，从而可减少光固化所需的能源消耗，降低水性UV油墨干燥时的能耗，同时可降低水性UV油墨的成本；可提高水性UV油墨对金属、塑料等非吸收性材料的附着力，从而扩展了水性UV油墨的印刷适印范围。采用夺氢型光引发剂，因其可以与胺类物质发生反应生成游离基，从而使印刷过程安全、绿色、环保、无毒。本发明的新型环保水性UV油墨成本低、干燥时能耗较小、耐洗涤性能及光泽好。

Description

一种新型环保水性UV油墨及其制备方法
技术领域
本发明涉及印刷油墨技术领域，尤其涉及一种新型环保水性UV油墨，以及该种新型环保水性UV油墨的制备方法。
背景技术
目前，印刷中的许多特种效果都需用到水性UV油墨，因此水性UV油墨广泛应用于各种印刷方式，如应用在丝网印刷、柔印和胶印上。水性UV油墨有着快速连线干燥的特性，而此特性使水性UV油墨可以印在非纸类承印物上，如塑胶类的PVC、PET、合成纸等等，且因为它可以快速连线干燥使得再加工或翻面再印皆可不需等待，因此干燥时可不需喷粉。另外，水性UV油墨即使印在纸上也可具有更高的光泽度及耐摩擦性。水性UV油墨的环保性和高品质印刷使其广泛应用食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷等方面。但是，现有的水性UV油墨仍存在以下不足，需要进一步改进和优化：水性UV油墨的成本高；光泽较差，有待进一步提高；耐洗涤性较差；水性UV油墨干燥时能源消耗大；水性UV油墨使用稀释时会挥发的有害气体，会对人体皮肤造成危害；水性UV油墨的印刷适应性和附着力差，有待进一步提高。
发明内容
本发明针对现有的水性UV油墨成本高，使用稀释时会挥发有害气体，干燥时能耗大，以及印刷适应性和附着力差的问题，提供一种成本较低、干燥时能耗较小、耐洗涤性能及光泽较好的新型环保水性UV油墨，以及该种新型环保水性UV油墨的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种新型环保水性UV油墨，包括以下重量份的各组分：
光敏树脂50-70份，
胺类物质5-15份，
光引发剂1-3份，
水性颜料5-15份，
助溶剂7-21份，
水7-21份，
助剂5-10份。
优选的，所述光敏树脂由环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂复配而成。
更优选的，所述光敏树脂中环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂的质量比为35-45:15-25:35-45。
更进一步优选的，所述光敏树脂中环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂的质量比为40:20:40。
更优选的，所述环氧丙烯酸树脂选自葵二酸改性环氧丙烯酸酯(HL-160)、4-叔丁基环己基丙烯酸酯(TBCH)、双酚A型环氧二丙烯酸酯(SK8323)中的至少一种。
更优选的，所述聚氨酯丙烯酸树脂为3-5官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，粘度为1000-4000mPa·s/25℃。
更优选的，所述聚酯丙烯酸树脂的平均官能度为3-5，粘度5000-12000mPa·s/25℃。
环氧丙烯酸树脂的合成：先采用丙烯酸将环氧树脂酯化得到环氧丙烯酸酯(EA)，利用环氧丙烯酸酯中的羟基和酸酐反应(如顺酐、偏苯三酸酐等)引入亲水基团，再用有机胺中和，得到水性环氧丙烯酸酯树脂(EB)。
聚氨酯丙烯酸树脂的合成：以二异氰酸酯为原料，聚酯或聚醚二元醇为软段扩链剂，含羧基的二元醇(如二羟甲基丙酸)为亲水扩链剂，丙烯酸羟基酯为封端剂，通过多步缩聚反应制得可固化的聚氨酯丙烯酸酯，再用氨或有机胺中和形成盐，得到水性UV聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)。
聚酯丙烯酸树脂的合成：先由丙烯酸与各种丙烯酸酯聚合，丙烯酸引入的部分羧基与丙烯酸羟乙酯的羟基或甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基反应，从而引入具有光活性的碳碳双键，然后用有机胺将羧基盐化而得。
优选的，所述胺类物质为三乙醇胺。三乙醇胺安全环保无毒，可使生产中不产生任何刺鼻性气味。
优选的，所述光引发剂为夺氢型光引发剂。夺氢型光引发剂需要与含活泼氢的化合物(称为助引发剂，如上述的胺类物质，三乙醇胺组分，)相配合，通过夺氢反应生成游离基。
优选的，所述光引发剂选自二苯甲酮和/或芳酰基膦氧化物。
优选的，所述助剂包括以下重量份的各组分：消泡剂1-2份、流平剂1-2份、润湿剂1-2份、光稳定剂2-4份；所述助剂还含有pH稳定剂，通过pH稳定剂控制助剂的pH为8.0-9.5。
优选的，所述助剂中pH稳定剂的用量为1-2份。
优选的，所述助溶剂为无水乙醇。
优选的，所述水性颜料为水性碱性颜料。
优选的，所述水为去离子水。
以上所述新型环保水性UV油墨的制备方法，包括以下步骤：
S1、将光敏树脂、三乙醇胺、颜料、助溶剂和水混合到一起并搅拌；
S2将混合物与部分助剂混合并研磨1.5-3h；
优选的，将混合物与部分助剂加入到单罐行星式高能球磨机中球磨；更优选的，球磨时间为2h，球磨速度为1000r/min。
S3向混合物中加入光引发剂和剩余的助剂并搅拌均匀，然后静置混合物并过滤，得过滤后混合物；
S4向过滤后混合物中加入增稠剂和/或水，调节过滤后混合物的粘度至所需粘度，制得环保水性UV油墨。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的光敏树脂通过环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯按一定比例复配而成，作为树脂连结料，具有固化速度快，从而可减少光固化所需的能源消耗，降低水性UV油墨干燥时的能耗，同时可降低水性UV油墨的成本；通过聚氨酯丙烯酸酯能够提高水性UV油墨的光泽度；通过聚酯丙烯酸酯能够降低整个体系的黏度，提高柔韧性，并且价格也比较便宜，可进一步降低水性UV油墨的成本。采用本发明所述的光敏树脂，可提高水性UV油墨对金属、塑料等非吸收性材料的附着力，从而扩展了水性UV油墨的印刷适印范围。采用夺氢型光引发剂，因其可以与胺类物质发生反应生成游离基，从而使印刷过程安全、绿色、环保、无毒。本发明的新型环保水性UV油墨成本低、干燥时能耗较小、耐洗涤性能及光泽好。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
以下实施例中，聚氨酯丙烯酸树脂为3-5官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，粘度为1000-4000mPa·s/25℃；聚酯丙烯酸树脂的平均官能度为3-5，粘度5000-12000mPa·s/25℃；环氧丙烯酸树脂选自葵二酸改性环氧丙烯酸酯(HL-160)、4-叔丁基环己基丙烯酸酯(TBCH)、双酚A型环氧二丙烯酸酯(SK8323)中的至少一种；水性碱性颜料选用酞菁蓝B(PB15:0)；芳酰基膦氧化物选用(2,3,6-三甲苯酰)-二苯基膦氧化物选用(2,3,6-三甲苯酰)-二苯基膦氧化物。
实施例1-11中使用的助剂由以下组分组成(重量份)：消泡剂1份、流平剂1份、润湿剂1份、光稳定剂2份；pH稳定剂适量，使助剂的pH为9。
实施例1-11
实施例1-11分别提供一种新型环保水性UV油墨的制备方法，所述新型环保水性UV油墨各组分及用量如下表1所示。
新型环保水性UV油墨的具体制备步骤如下：
(1)将光敏树脂、三乙醇胺、颜料、助溶剂和水混合到一起并搅拌。
(2)将混合物与部分助剂加入到单罐行星式高能球磨机中球磨；球磨
时间为2h，球磨速度为1000r/min。
(3)向混合物中加入光引发剂和剩余的助剂并搅拌均匀，然后静置混合物并过滤，得过滤后混合物。
(4)向过滤后混合物中加入增稠剂和/或水，调节过滤后混合物的粘度至所需粘度(实施例中的新型环保水性UV油墨的粘度(25℃)为9500cp)，制得环保水性UV油墨。
表1 实施例1-11中组成新型环保水性UV油墨的各组分及用量(重量份)
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
环氧丙烯酸树脂 20 20 20 20 20 20 20 20 20 17 23
聚氨酯丙烯酸树脂 10 10 10 10 10 10 10 10 10 12 8
聚酯丙烯酸树脂 20 20 20 20 20 20 20 20 20 21 19
三乙醇胺 8 5 7 11 6 11 15 5 12 12 12
二苯甲酮 1 1 3 1 1 1 3 2 2 2
芳酰基膦氧化物 1 1
水性碱性颜料 7 5 8 5 5 5 10 15 5 5 5
无水乙醇 12 7 8 21 15 7 10 10 12 12 12
去离子水 15 7 8 7 10 21 7 10 12 12 12
助剂 7 5 6 5 10 5 5 7 7 7 7
比较例1-6
比较例1-6分别提供一种水性UV油墨的制备方法，所述水性UV油墨各组分及用量如下表2所示。所述水性UV油墨的制备步骤与实施例9的一致。
表2 比较例1-6中组成水性UV油墨的各组分及用量(重量份)
比较例 1 2 3 4 5 6
环氧丙烯酸树脂 32 16 16 16 19 25
聚氨酯丙烯酸树脂 16 8 17 11 12 12
聚酯丙烯酸树脂 32 16 17 23 19 13
三乙醇胺 12 12 12 12 12 12
二苯甲酮 2 2 2 2 2 2
水性碱性颜料 5 5 5 5 5 5
无水乙醇 12 12 12 12 12 12
去离子水 12 12 12 12 12 12
助剂 7 7 7 7 7 7
分别测试上述实施例1-11和对比例1-6制备的UV油墨的性能，包括固化速度、柔韧性(用油墨开裂情况表示)、在非吸附材料上的附着力、光泽度和耐洗涤性能(用耐酸碱性表示)。检查方法参照如下：
1.按照GB/T 13217.7-2009测定油墨对玻璃的附着牢度；
2.按照GB/T 13217.2-2009测定油墨的光泽度。
实施例1-11和对比例1-6制备的UV油墨的性能测试结果如下表3-5所示。
表3 实施例1-6制备的UV油墨的性能测试结果
表4 实施例7-11制备的UV油墨的性能测试结果
表5 比较例1-6制备的UV油墨的性能测试结果
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，包括以下重量份的各组分：
光敏树脂 50-70份，
胺类物质 5-15份，
光引发剂 1-3份，
水性颜料 5-15份，
助溶剂 7-21份，
水 7-21份，
助剂 5-10份。
2.根据权利要求1所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述光敏树脂由环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂复配而成。
3.根据权利要求2所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述环氧丙烯酸树脂选自葵二酸改性环氧丙烯酸酯、4-叔丁基环己基丙烯酸酯、双酚A型环氧二丙烯酸酯中的至少一种；所述聚氨酯丙烯酸树脂是官能度为3-5的脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂，粘度为1000-4000mPa·s/25℃；所述聚酯丙烯酸树脂的平均官能度为3-5，粘度5000-12000mPa·s/25℃。
4.根据权利要求3所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述光敏树脂中环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂的质量比为35-45:15-25:35-45。
5.根据权利要求4所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述光敏树脂中环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂的质量比为40:20:40。
6.根据权利要求1所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述胺类物质为三乙醇胺。
7.根据权利要求1所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述光引发剂为夺氢型光引发剂。
8.根据权利要求7所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述光引发剂选自二苯基甲酮和/或芳酰基膦氧化物。
9.根据权利要求1所述一种新型环保水性UV油墨，其特征在于，所述助剂包括以下重量份的各组分：消泡剂1-2份、流平剂1-2份、润湿剂1-2份、光稳定剂2-4份；所述助剂还含有pH稳定剂，通过pH稳定剂控制助剂的pH为8.0-9.5。
10.一种如权利要求1所述新型环保水性UV油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将光敏树脂、三乙醇胺、颜料、助溶剂和水混合到一起并搅拌；
S2将混合物与部分助剂混合并研磨1.5-3h；
S3向混合物中加入光引发剂和剩余的助剂并搅拌均匀，然后静置混合物并过滤，得过滤后混合物；
S4向过滤后混合物中加入增稠剂和/或水，调节过滤后混合物的粘度至所需粘度，制得环保水性UV油墨。
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