一種耐沖壓uv彈性金屬油墨及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油墨技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐沖壓UV彈性金屬油墨及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油墨主要是由顏料、連結(jié)料、有機(jī)溶劑和助劑組成，VOC排放量大，環(huán)境污染嚴(yán)重， 水性油墨采用水作為溶劑，取代了有機(jī)溶劑，明顯減少了 VOC排放量，適用于食品、飲料、藥 品、兒童玩具等衛(wèi)生條件要求高的包裝印刷品，這類(lèi)油墨存在耐溶劑性差、干燥慢、光澤度 差、易造成紙張收縮等弊端。UV油墨主要包括預(yù)聚物、光引發(fā)劑、顏料、活性稀釋劑及助劑， 因其具有固化速率快，對(duì)環(huán)境污染小，固化產(chǎn)物性能好，適合于高速自動(dòng)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng) 用范圍日益擴(kuò)大。但是UV油墨中活性稀釋劑的加入對(duì)人體有不同程度的刺激性和毒性，并 不是完全的環(huán)境友好型產(chǎn)品。
[0003] 水性UV油墨結(jié)合了水性油墨及UV油墨的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到迅速發(fā)展，也將是未 來(lái)環(huán)境友好型油墨的主要發(fā)展方向之一。其優(yōu)點(diǎn)主要有如下幾個(gè)方面：（1)不必借助活性 稀釋劑來(lái)調(diào)節(jié)黏度，可解決VOC及毒性、刺激性的問(wèn)題；（2)水性體系可以更方便的調(diào)節(jié)油 墨黏度和流變性；（3)易于得到光固化前的無(wú)粘性干膜，保證固化膜的光潔度，簡(jiǎn)化了防塵 操作，且固化前墨膜已可指觸，可堆放和修理，干膜的機(jī)械刮傷也易于修補(bǔ)；（4)可得到超 簿型固化膜；（5)適用于噴涂、輥涂、刷涂等通用的涂布方式且設(shè)備易于清洗；（6)具有阻燃 性，大大降低了火災(zāi)的危險(xiǎn)；（7)水性UV油墨由于其體系的黏度與預(yù)聚物的相對(duì)分子質(zhì)量 無(wú)關(guān)(只與固含量有關(guān))，且不必加入低分子的活性稀釋劑，從而解決了傳統(tǒng)光固化油墨不 能兼顧硬度和柔韌性這兩者的問(wèn)題。
[0004] 目前這方面的專(zhuān)利主要有 CN101659785B、CN101659809A、CN102030884A、 CN102241914A和CN102153914A，公開(kāi)了利用親水性單體在油墨連結(jié)料中引入大量極性基 團(tuán)及不飽和雙鍵，得到水性UV固化體系。這種體系采用水作為溶劑來(lái)代替活性稀釋劑，解 決環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)綜合了水性油墨和UV油墨的優(yōu)點(diǎn)。但是，水性UV油墨仍存在以下一些 不足之處：（1)水性UV油墨親水性好，耐水性相對(duì)較差；（2)水性UV油墨中的連結(jié)料，如聚 氨酯丙烯酸酯或環(huán)氧丙烯酸酯等聚合物，通常采用"一步法"合成，微觀反應(yīng)過(guò)程不易控制， 制成的油墨穩(wěn)定性較差；（3)光澤度、硬度、附著力、耐老化、耐磨損性等綜合性能與溶劑型 油墨相比還有較大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐沖壓UV 彈性金屬油墨，該耐沖壓UV彈性金屬油墨耐沖擊性能好、耐水性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好、耐老化 及耐溶劑性?xún)?yōu)良、附著力及耐磨損性能優(yōu)異。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種耐沖壓UV彈性金屬油墨的制備方法，該制備方 法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種耐沖壓UV彈性金屬油墨，包括如下重 量份的原料： 連結(jié)料 60-80份 光引發(fā)劑 6-10份 顏料 12-16份 溶劑 10-20份 助劑 0. 3-1. 5份； 所述連結(jié)料為羥基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物。 優(yōu)選的，一種耐沖壓UV彈性金屬油墨，包括如下重量份的原料： 連結(jié)料 65-75份 光引發(fā)劑 8-9份 顏料 13-15份 溶劑 13-17份 助劑 0. 3-1. 5份。
[0008] 本發(fā)明的耐沖壓UV彈性金屬油墨通過(guò)采用上述原料，并嚴(yán)格控制各原料的重量 配比，耐沖擊性能好、耐水性能優(yōu)良、穩(wěn)定性好、耐老化及耐溶劑性?xún)?yōu)良、附著力及耐磨損性 能優(yōu)異。
[0009] 優(yōu)選的，所述羥基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物的制備方法包括 如下步驟： (1) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)，100~200rpm轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，將聚醋二元醇、羥基硅油、二異氰酸 酯及催化劑加入到反應(yīng)容器中，在40~60°C溫度下反應(yīng)1~2h，得到溶液A ; (2) 向上述溶液A中加入多羥基羧酸，在70~80°C溫度下反應(yīng)1~2h，得到溶液B ; (3) 向上述溶液B中加入二醇胺，在-5~(TC溫度下反應(yīng)0. 5~I. 5h，然后升溫至70~ 80°C繼續(xù)反應(yīng)2~4h，加入丙酮調(diào)節(jié)黏度，得到溶液C ; (4) 將上述溶液C降溫至50°C以下，加入三乙胺中和，在1000~IlOOrpm轉(zhuǎn)速攪拌的 條件下，加入去離子水，攪拌1~2h，制得羥基硅油改性的超支化水性聚氨酯，記為溶液D ; (5) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)，100~200rpm轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，將多官能度羥基丙烯酸酯、二異氰 酸酯、催化劑及對(duì)苯二酚加入到反應(yīng)容器中，在40~60°C溫度范圍內(nèi)反應(yīng)1~3h，加入丙 酮調(diào)節(jié)黏度，得到多官能度羥基丙烯酸酯半封端的二異氰酸酯，記為溶液E ; (6) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)，100~200rpm轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，將羥基硅油改性的超支化水性聚氨 酯與多官能度羥基丙烯酸酯半封端的二異氰酸酯加入到反應(yīng)容器中，在70~80°C溫度下 反應(yīng)2~4h，加入丙酮調(diào)節(jié)黏度，得到羥基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，羥基硅油與二元醇的摩爾比為1:1~4,二異氰酸酯與二 元醇和羥基硅油的摩爾比為1:1~3,溶液A中催化劑的質(zhì)量百分含量為0. 01~0. 1% ; 所述步驟（2)中，溶液B中多羥基羧酸的質(zhì)量百分含量為5~15% ; 所述步驟（3)中，二醇胺與二異氰酸酯的摩爾比為1:0. 2~0. 5,溶液C中丙酮的質(zhì)量 百分含量為10~20% ; 所述步驟（4)中，三乙胺與所述步驟（2)中多羥基羧酸的摩爾比為1:1~2,溶液D中 去咼子水的質(zhì)量百分含量為40~60% ; 所述步驟（5)中，二異氰酸酯與多官能度羥基丙烯酸酯的摩爾比為1:0. 5~1. 5,溶液 E中催化劑的質(zhì)量百分含量為0.0 l~0. 1%，溶液E中對(duì)苯二酚的質(zhì)量百分含量為0.0 l~ 0. 1%，溶液E中丙酮的質(zhì)量百分含量為10~20% ; 所述步驟（6)中，多官能度羥基丙烯酸酯半封端的二異氰酸酯與羥基硅油改性的超支 化水性聚氨酯的摩爾比為1:1~6,羥基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物中 丙酮的質(zhì)量百分比為20~40%。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，羥基硅油是由甲基羥基硅油、甲基苯基羥基硅油和羥基 氟硅油以重量比2-4:1. 5-2. 5:1組成的混合物；聚酯二元醇是由聚己內(nèi)酯二元醇和聚碳酸 酯二元醇以重量比0. 8-1. 2:1組成的混合物；二異氰酸酯是由異佛爾酮二異氰酸酯、六亞 甲基二異氰酸酯和4, 4 -二苯基甲烷二異氰酸酯以重量比1:0. 5-1. 5:1. 6-2. 4組成的混合 物； 所述步驟（2)中，多羥基羧酸是由二羥甲基丙酸和二羥甲基丁酸以重量比1.4-2.2:1 組成的混合物； 所述步驟（3)中，二醇胺是由二乙醇胺和二異丙醇胺以重量比1:1. 8-2. 6組成的混合 物； 所述步驟（5)中，多官能度羥基丙烯酸酯是由甲基丙烯酸羥乙酯和季戊四醇二丙烯酸 酯以重量比〇. 5-1. 5:1組成的混合物； 所述步驟（1)和所述步驟（5)中，催化劑是由二月桂酸二丁基錫和三乙烯二胺以重量 比1:2-4組成的混合物。
[0012] 本發(fā)明以二異氰酸酯、聚酯二元醇、羥基硅油、多羥基羧酸、二醇胺為主要原料，以 多官能度羥基丙烯酸酯封端，"兩步法"合成超支化水性UV固化樹(shù)脂(羥基硅油改性的超 支化水性聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物）；之后，加入顏料、溶劑充分研磨，添加助劑及光引發(fā)劑攪 拌均勻，得到羥基硅油改性的水性UV油墨。二元醇和羥基硅油用來(lái)調(diào)節(jié)柔韌性，多羥基羧 酸用來(lái)中和成鹽，多官能度羥基丙烯酸酯賦予聚合物感光性能。
[0013] 本發(fā)明的耐沖壓UV彈性金屬油墨環(huán)保無(wú)毒，固化速率快，穩(wěn)定性好，耐老化及耐 溶劑性?xún)?yōu)良，附著力及耐磨損性能優(yōu)異，適合多種印刷方式及生產(chǎn)要求，可廣泛應(yīng)用于金屬 的表面。
[0014] 優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑是由2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-1-(4-甲 硫基苯基）-2-嗎啉基-1-丙酮和2, 4, 6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦以重量比 0· 8-L 2: L 4-2. 2:1組成的混合物。
[0015] 本發(fā)明的光引發(fā)劑通過(guò)采用2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫 基苯基）-2-嗎啉基-1-丙酮和2, 4, 6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦復(fù)配使用，并控制 其重量比為0. 8-1. 2:1. 4-2. 2:1，制得的油墨固化速度快。
[0016] 優(yōu)選的，所述顏料是由酞青藍(lán)和酞青綠以重量比4-6:1組成的混合物。
[0017] 本發(fā)明的顏料通過(guò)采用酞青藍(lán)和酞青綠復(fù)配使用，并控制其重量比為4-6:1，其著 色力與印刷效果好。
[0018] 所述溶劑是由丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯和氫化蓖麻油以重量比 2-4:1:1. 5-2. 5組成的混合物。本發(fā)明的溶劑通過(guò)采用丁基卡必醇醋酸酯、鄰苯二甲酸二丁 酯和氫化蓖麻油復(fù)配使用，并控制其重量比為2-4:1:1. 5-2. 5,其與無(wú)鉛玻璃粉、有機(jī)載體、 分散劑和顏料的相容性好，可以得到穩(wěn)定、均一的油墨。
[0019] 優(yōu)選的，所述助劑包括消泡劑0. 1-0. 5份、分散劑0. 1-0. 5份和表面活性劑 0. 1-0. 5份；消泡劑是由聚二甲基硅氧烷和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚以重量比0. 5-1. 5:1 組成的混合物。
[0020] 本發(fā)明的消泡劑通過(guò)采用聚二甲基硅氧烷和聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚復(fù)配使用， 并控制其重量比為〇. 5-1. 5:1，可以降低油墨表面張力，抑制泡沫產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生泡沫。
[0021] 優(yōu)選的，所述分散劑為山梨醇酐三油酸酯和三硬脂酸甘油酯以重量比1:1. 5-2. 5 組成的混合物。
[0022] 本發(fā)明的分散劑通過(guò)采用山梨醇酐三油酸酯和三硬脂酸甘油酯復(fù)配使用，并控制 其重量比為1:1. 5-2. 5,可均一分散難于溶解于液體的無(wú)機(jī)、有機(jī)固體及液體顆粒，同時(shí)也 能防止顆粒的沉降和凝聚，形成穩(wěn)定的懸浮液。
[0023] 優(yōu)選的，所述表面活性劑是由六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉以重量比1-2:1組成的混 合物。
[0024] 本發(fā)明的表面活性劑通過(guò)采用六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉復(fù)