阅读说明：本技术 结构色油墨及其制备方法与应用 (Structural color ink and preparation method and application thereof ) 是由 陈广学 钟雨晗 贺政国 王青 陈奇峰 史志雄 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及结构色油墨及其制备方法与应用。按质量百分数计,所述结构色油墨包括以下组分：颜料10％～15％、树脂20％～40％、溶剂50％～65％以及助剂2％～5％；所述颜料包括光变颜料和珠光颜料；所述树脂选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂及硝化棉液中的至少一种；所述溶剂选自醇类溶剂和/或酯类溶剂。所述结构色油墨为醇溶性油墨,绿色环保,抗沉淀性能和稳定性优异,而且具有较高的色纯度、柔和的变色效果、随角度变化具有变色和闪烁效果,在中高端包装的丝网印刷方面具有潜在的应用前景。(The invention relates to a structured color ink and a preparation method and application thereof. The structural color ink comprises the following components in percentage by mass: 10 to 15 percent of pigment, 20 to 40 percent of resin, 50 to 65 percent of solvent and 2 to 5 percent of auxiliary agent; the pigment comprises optically variable pigment and pearlescent pigment; the resin is at least one selected from polyurethane resin, acrylic resin and nitrocotton liquid; the solvent is selected from alcohol solvents and/or ester solvents. The structured color ink is alcohol-soluble ink, is green and environment-friendly, has excellent anti-precipitation performance and stability, has higher color purity, soft color change effect, color change and flicker effect along with angle change, and has potential application prospect in the aspect of screen printing of medium-high end packages.)

结构色油墨及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及油墨领域，具体而言，涉及结构色油墨及其制备方法与应用。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的提高，大众对中高端商品的需求越来越多。随之而来的商品造假行为层出不穷，尤其在药品、化妆品及烟酒领域，不仅造成严重的经济损失，还危及消费者的身体健康。因此，为了能准确鉴别产品真伪，打击和制止仿冒行为，多种防伪技术被应用于工业生产中。其中，珠光油墨的研发应用，可以提高包装或票据防伪程度，从而保护商家以及消费者权益。

专利文献CN105273493A公开了一种储存性优良的凹印珠光油墨及其制备方法，其配料含有珠光颜料、苯乙烯改性醇酸树脂、马来酸-丙烯酸-丙烯酸羟乙酯共聚物、乙酸乙酯。专利文献CN103773105A公开了一种珠光油墨及其制备方法，其配料含有珠光粉、硝化棉树脂、润湿分散剂、防沉剂、正丙酯。但根据以上专利文献方法制备得到的珠光油墨中的颜料只含有珠光粉，其变色效果不明显。

因此，研发绿色环保且比现有珠光油墨具有更优异的光变效果，且结构色油墨可根据印品需要调整光变效果，更好的印刷适性、更好抗沉淀性能的结构色油墨具有重要的现实意义和环境效益。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种结构色油墨，所述结构色油墨的颜料包括光变颜料与珠光颜料，印制的样品具有较高的色纯度、独特的变色效果、随角度变化具有明显的变色和闪烁效果，且可根据印品需要调整结构色变色效果。同时，该油墨为醇溶性油墨，对结构色颜料溶解性好，绿色环保，抗沉淀性能和稳定性优异，印品光泽度好、附着牢度强。

本发明的第二目的在于提供上述结构色油墨的制备方法，该方法简单高效、条件温和、绿色环保，可规模化生产，工业化生产前景广阔。

本发明的第三目的在于提供上述结构色油墨在丝网印刷中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

结构色油墨，按质量百分数计，其包括以下组分：

颜料10％～15％、树脂20％～40％、溶剂50％～65％以及助剂2％～5％；

所述颜料包括光变颜料和珠光颜料；

所述树脂选自聚氨酯树脂、丙烯酸树脂及硝化棉液中的至少一种；

所述溶剂选自醇类溶剂和/或酯类溶剂。

可选地，所述结构色油墨不含苯。

可选地，所述树脂为聚氨酯树脂。

可选地，所述珠光颜料和所述光变颜料的质量比为1～9:1。

可选地，所述珠光颜料和所述光变颜料的质量比可以独立地选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1，以及上述任意点值之间的范围的比例。

可选地，所述光变颜料的粒径为5μm～10μm，所述珠光颜料的粒径为5μm～100μm。

可选地，所述光变颜料的粒径可以独立地选自5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm，以及上述任意点值之间的范围的粒径。

可选地，所述珠光颜料的粒径可以独立地选自5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm，以及上述任意点值之间的范围的粒径。

光变颜料(光变粉)及珠光颜料(珠光粉)的粒径大小对结构色油墨印制效果有很大影响，粒径较小则印品细腻柔和，粒径较大时印品具有闪烁的珠光效果。

可选地，所述溶剂为醇类溶剂和酯类溶剂的混合溶剂。

可选地，所述醇类溶剂选自乙醇、异丙醇或环己酮中的至少一种；所述酯类溶剂选自乙酸乙酯、乙酸正丙酯或乙二醇甲醚乙酸酯中的至少一种。

可选地，所述溶剂为异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂。

可选地，所述混合溶剂中异丙醇与乙酸乙酯的质量比为2:1～1:1。

本发明中，溶剂选择醇类溶剂和酯类溶剂的混合溶剂，材料方便易得，且绿色环保。

可选地，所述助剂包括防沉剂0.5％～1.5％、芥酸酰胺0.5％～1.5％、消泡剂0.5％～2％、聚乙烯微粉蜡0.5％～1％和分散剂0.5％～1％。

根据本发明的另一目的，提供了上述任一结构色油墨的制备方法。所述方法包括：

按配比，向颜料与溶剂的混合物料中加入树脂，混合均匀后加入助剂，并再次混合均匀，获得所述结构色油墨。

可选地，获得颜料与溶剂的混合物的过程伴随有搅拌操作；所述搅拌的速率为300rpm～500rpm，搅拌时间为2h～5h，搅拌温度为30℃～35℃。

可选地，加入树脂后混合均匀的过程伴随有搅拌操作；所述搅拌的速率为300rpm～500rpm，搅拌时间为10min～60min。

可选地，加入助剂后混合均匀的过程伴随有搅拌操作；所述搅拌的速率为300rpm～500rpm，搅拌时间为4h～6h。

作为本发明的一种实施方式，所述方法包括：

(a)将颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌3h，使颜料与溶剂充分混合；

(b)待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入树脂，搅拌30min；

(c)在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂和聚乙烯微粉蜡，搅拌5h，直至颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀，获得结构色油墨。

根据本发明的另一目的，提供了上述任一结构色油墨在丝网印刷中的应用。

可选地，所述丝网印刷的丝网目数为100目～200目。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明提供的结构色油墨，其颜料包括光变颜料与珠光颜料，两类颜料按一定比例复配，光变颜料的粒径为5μm～10μm，珠光颜料的粒径为5μm～100μm，光变颜料及珠光颜料的粒径大小对结构色油墨印制效果有很大影响，粒径较小则印品细腻柔和，粒径较大时印品具有闪烁的珠光效果；且结构色油墨可根据印品需要调配成不同优异的光变效果，具有较高的实用价值。

(2)本发明提供的结构色油墨为醇溶性油墨，其绿色环保，抗沉淀性能和稳定性优异，印品具有较高的光泽度，附着牢度及耐摩擦性能优异，且具有较高的色纯度、柔和的变色效果、随角度变化具有变色和闪烁效果，在中高端包装的丝网印刷方面具有潜在的应用前景。

(3)本发明提供的结构色油墨的制备方法，简单高效、条件温和、绿色环保，无需昂贵的化学材料或复杂的大型仪器，可规模化生产，工业化生产前景广阔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中结构色油墨丝网印刷所得图案的不同角度的变光效果图；

图2为本发明另一种实施方式中结构色油墨丝网印刷所得图案的不同角度的变光效果图；

图3为本发明另一种实施方式中结构色油墨丝网印刷所得图案的不同角度的变光效果图；

图4为本发明另一种实施方式中结构色油墨丝网印刷所得图案的不同角度的变光效果图；

图5为本发明另一种实施方式中结构色油墨丝网印刷所得图案的不同角度的变光效果图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例中结构色油墨的组分如表1中所列。

表1结构色油墨的组分及组分含量

根据表1中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z1^#。

实施例2

本实施例中结构色油墨的组分如表2中所列。

表2结构色油墨的组分及组分含量

根据表2中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z2^#。

实施例3

本实施例中结构色油墨的组分如表3中所列。

表3结构色油墨的组分及组分含量

根据表3中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z3^#。

实施例4

本实施例中结构色油墨的组分如表4中所列。

表4结构色油墨的组分及组分含量

根据表4中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z4^#。

实施例5

本实施例中结构色油墨的组分如表5中所列。

表5结构色油墨的组分及组分含量

根据表5中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z5^#。

实施例6

本实施例中结构色油墨的组分如表6中所列。

表6结构色油墨的组分及组分含量

根据表6中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z6^#。

实施例7

本实施例中结构色油墨的组分如表7中所列。

表7结构色油墨的组分及组分含量

根据表7中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z7^#。

实施例8

本实施例中结构色油墨的组分如表8中所列。

表8结构色油墨的组分及组分含量

根据表8中所列组分及其含量，制备结构色油墨，步骤如下：

S1，在搅拌下，将结构色颜料缓慢倒入异丙醇和乙酸乙酯的混合溶剂中，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为3h，使结构色颜料与溶剂充分混合；

S2，待上述物质充分混合后，向混合溶液中加入聚氨酯树脂，搅拌速率为500rpm，拌时间为30min；

S3，在上述混合溶液中边搅拌边加入防沉剂、芥酸酰胺、消泡剂(有机硅聚合物)和聚乙烯微粉蜡，搅拌速率为500rpm，搅拌时间为5h，直至结构色颜料与溶剂、树脂、助剂完全混合均匀。所得结构色油墨样品记为Z8^#。

实验例1结构色油墨的性能表征

采用X-Rite分光光度计、Navo-Gloss光泽度仪、NDJ-79旋转粘度仪、3M胶带对实施例1～实施例8油墨样品进行测试，每个样品随机选择5个样点进行测试，后求其平均值，结果如表9中所列。

表9结构色油墨的性能

由表9中数据可知，随着结构色颜料占比增加，样品亮度有所增加，粘度也相应增大；但由于结构色颜料本身颗粒较大，其光泽度随着颜料的增加有所下降；颜料附着力性能好，干燥性好。

随着树脂占比增加，样品的光泽度及粘度也随之增加，但当树脂占比大于30％时，丝网印刷漏墨较困难，故树脂占比应适当降低。

实验例2结构色颜料中珠光与光变颜料占比对样张效果影响

用照相机在0°及45°对样品Z1^#～Z5^#进行拍照，在Photoshop软件中对样品随机选5个点测试其Lab色度值，最后求平均值。在同一误差范围内求0°及45°样品的色差，以对比不同样品的色差值。结果如表10中所列。

表10珠光颜料与光变颜料占比对样品色度值的影响

从表10中数据可知，随着珠光颜料比例的增大，色差逐步降低，光变效果更加柔和。目测效果随着珠光颜料占比的增加，样品更加闪亮，效果更好。

实验例3不同种类珠光颜料与光变颜料混合印刷样张

以实施例6中制备得到的Z6^#结构色油墨配比调配结构色油墨，进行丝网印刷测试，考察其印刷适性。

采用丝网印刷单元印刷时，印刷基材为黑色哑面卡纸，印刷速度为6m/min；网版目数选择180目；结构色颜料由光变颜料与珠光变色颜料、不同粒径珠光单色颜料混合而成，配制成油墨，优选后，得到的印刷样张如表11中所列。

其中，表11中“光变1”表示5μm光变颜料，“光变2”表示10μm光变颜料，“光变3”表示8μm光变颜料；“珠光1”表示25μm珠光颜料，“珠光2”表示40μm珠光颜料，“珠光3”表示60μm珠光颜料，“珠光4”表示100μm珠光颜料。

表11不同种类珠光颜料与光变颜料混合印刷样张

样张序号	颜料	效果(不同角度)
			1	光变1+珠光1	三次变色效果，柔和且闪烁效果好(图1)
2	光变1+珠光2	三次变色效果，柔和且闪烁效果好(图2)
			3	光变2+珠光1	二次变色效果，对比明显且闪烁效果好(图3)
4	光变2+珠光3	二次变色效果，对比明显且闪烁效果好(图4)
			5	光变3+珠光4	二次变色效果，对比明显且闪烁效果好(图5)

由图1～图5的效果可以发现，光变颜料与珠光单色颜料混合，出现三变柔和变色效果或闪烁变色效果，符合色料相加定律；光变颜料与珠光变色颜料混合，出现三变柔和变色效果或闪烁变色效果，符合色料相加定律；且当同角度色系相同时，变色效果增强。因此，可通过将光变颜料与珠光颜料按一定比例匹配而得到具有特定变色效果的结构色油墨。

此外，在丝网印刷过程中，油墨上机稳定性良好，印品现场能完全干燥，印迹清晰，珠光效果明显，耐刮擦及耐化学腐蚀性良好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。