一种uv油墨及其制备方法
阅读说明：本技术 一种uv油墨及其制备方法 (UV (ultraviolet) ink and preparation method thereof ) 是由 黄劲涛 刘志健 林应森 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及UV油墨技术领域,具体涉及一种UV油墨及其制备方法,该UV油墨包括如下重量份的原料：环氧丙烯酸酯50-70份、聚酯丙烯酸酯10-15份、聚邻苯二甲酸二烯丙酯4-8份、光引发剂3-5份、光敏剂2-3份、活性稀释剂15-25份、硅藻土5-10份、消泡剂0.2-0.5份、聚乙烯蜡1-2份、分散剂2-4份和着色剂0-20份,协同作用,提高UV油墨整体附着性、柔性、耐磨性、固化效果以及降低粘度。(The invention relates to the technical field of UV (ultraviolet) ink, in particular to UV ink and a preparation method thereof, wherein the UV ink comprises the following raw materials in parts by weight: 50-70 parts of epoxy acrylate, 10-15 parts of polyester acrylate, 4-8 parts of polydiallyl phthalate, 3-5 parts of photoinitiator, 2-3 parts of photosensitizer, 15-25 parts of reactive diluent, 5-10 parts of diatomite, 0.2-0.5 part of defoaming agent, 1-2 parts of polyethylene wax, 2-4 parts of dispersing agent and 0-20 parts of colorant, and the components have synergistic effect, so that the overall adhesion, flexibility, wear resistance and curing effect of the UV ink are improved, and the viscosity is reduced.)
技术领域
本发明涉及UV油墨
技术领域
，具体涉及一种UV油墨及其制备方法。背景技术
UV(紫外光固化)油墨是指在紫外线照射下，利用不同波长和能量的紫外光使油墨连接料中的单体聚合成聚合物，使油墨成膜和干燥的油墨。UV油墨也属于油墨，作为油墨，它们必须具备艳丽的颜色(特殊情况除外)，良好的印刷适性，适宜的固化干燥速率。但现有的UV油墨大多表面干燥后由于受到膜层表面对光的阻碍而影响其整体固化效果，且附着力和柔性不足，油墨粘度过高，难以满足客户需求。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种附着效果好、柔性好、耐磨、粘度较低、固化效果好的UV油墨。
本发明的另一目的在于提供一种UV油墨的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种UV油墨，包括如下重量份的原料：
本发明的UV油墨，以环氧丙烯酸酯为主体预聚物，其具有固化速率快、附着力强、柔顺的特性，再加上聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂等助剂协同作用，提高UV油墨整体附着性、柔性、耐磨性、固化效果以及降低粘度；其中，加入的聚酯丙烯酸酯与聚邻苯二甲酸二烯丙酯和活性稀释剂协同作用，调节油墨粘度，促进UV油墨混合均匀以及提高印刷效果，且能促进油墨在紫外线作用的硬化速率；加入的硅藻土在分散剂和活性稀释剂作用下均匀分散于UV油墨中，由于其多孔吸附结构特性，在UV油墨固化后，树脂与硅藻土之间协同构成分布于UV油墨膜层的加固网络结构，进一步提高油墨的柔性、耐磨性和附着力；加入的聚乙烯蜡，改善油墨的耐磨性，且聚乙烯蜡浮在表面形成保护层，阻隔氧对光引发固化的抑制。
优选的，所述环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：
(R1)、按重量份取100份环氧树脂、33-36份丙烯酸、0.01-0.05份对苯二酚、0.05-0.1份三乙胺以及10-30份乙烯基烷氧基硅烷低聚体，备用；
(R2)、将丙烯酸、对苯二酚和三乙胺混合后，得到混合液；
(R3)、将环氧树脂搅拌升温至90-100℃，然后持续滴加混合液，在110-120℃的温度下反应2-4h，得到半成品；
(R4)、向半成品中加入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，然后在50-100℃温度下以及有机锡催化作用下搅拌反应0.5-3h，减压蒸馏，再经洗涤、干燥过滤，得到环氧丙烯酸酯。
采用上述制备方法制得的环氧丙烯酸酯，引入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，更有效提高了油墨的附着性、以及与硅藻土和着色剂的界面性能，提高分散效果。另外，加入的对苯二酚避免了反应剧烈而增大环氧丙烯酸酯的粘度。
进一步的，所述环氧树脂为EP-12、EP-13、EP-16或EP-20；所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体选自或
采用上述技术方案，选用的乙烯基烷氧基硅烷低聚体更有利于提高填料分散、提高油墨固化后的抗冲击强度和耐磨性能。
优选的，所述聚酯丙烯酸酯选自ARONIX M-8030或科田2101。
采用上述技术方案，与聚邻苯二甲酸二烯丙酯和活性稀释剂协同作用，更有利于调节油墨粘度，促进UV油墨混合均匀以及提高印刷效果，且能促进油墨在紫外线作用的硬化速率。
优选的，所述光引发剂为二苯甲酮、2-异丙基硫杂蒽酮、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯和2-二甲氨基-2-苄基-1-[-4(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮中的至少两种组合；所述光敏剂为安息香二甲醚。
采用上述技术方案，光引发剂与光敏剂协同作用，扩大光引发剂的感光范围、提髙长波UV光固化效果从而促进深色、大颗粒、遮盖墨的固化，同时避免了引发反应过程中被氧气淬灭导致光引发效果变差而降低固化效率。更优选的，所述光引发剂为二苯甲酮与4-二甲氨基-苯甲酸乙酯按重量比3-5：1混合而成，更有利于避免引发反应过程中被氧气淬灭导致光引发效果变差而降低固化效率。
优选的，所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酯-2-乙基乙酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、双酚α二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少两种组合。
采用上述技术方案，与聚酯丙烯酸酯共同作用对环氧丙烯酸酯稀释，更有利于调节油墨粘度，促进UV油墨混合均匀以及提高印刷效果；更优选的，所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯按重量比2：2-3混合而成，提高了紫外条件下的油墨固化速率，改善固化后涂层的柔性和硬度。
优选的，所述硅藻土的粒径为10-80nm；所述分散剂为Disuper S15。
采用上述技术方案，硅藻土在分散剂和活性稀释剂作用下均匀分散于UV油墨中，由于其多孔吸附结构特性，在UV油墨固化后，树脂与硅藻土之间协同构成分布于UV油墨膜层的加固网络结构，进一步提高油墨的柔性、耐磨性和附着力。
优选的，所述消泡剂为BYK052、BYK-021或BYK-024。
采用上述技术方案，用以防止或消除油墨在制造和使用过程中产生的气泡，避免了气泡对油墨固化过程中的不良影响。
优选的，所述着色剂为钛白粉、联苯胺黄、酞菁蓝、永久红、桃红、宝红、耐晒深红和炭黑中的至少一种。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述的的UV油墨的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂，备用；
(S2)、在搅拌条件下，向活性稀释剂中加入环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、分散剂、硅藻土、着色剂、聚乙烯蜡和消泡剂混合均匀后，研磨至细度在15-25μm，得到研磨料；
(S3)、向研磨料中加入光引发剂和光敏剂混合均匀，得到UV油墨。
本发明的有益效果在于：本发明的UV油墨，以环氧丙烯酸酯为主体预聚物，其具有固化速率快、附着力强、柔顺的特性，再加上聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂等助剂协同作用，提高UV油墨整体附着性、柔性、耐磨性、固化效果以及降低粘度；其中，加入的聚酯丙烯酸酯与聚邻苯二甲酸二烯丙酯和活性稀释剂协同作用，调节油墨粘度，促进UV油墨混合均匀以及提高印刷效果，且能促进油墨在紫外线作用的硬化速率；加入的硅藻土在分散剂和活性稀释剂作用下均匀分散于UV油墨中，由于其多孔吸附结构特性，在UV油墨固化后，树脂与硅藻土之间协同构成分布于UV油墨膜层的加固网络结构，进一步提高油墨的柔性、耐磨性和附着力。
本发明UV油墨的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种UV油墨，包括如下重量份的原料：
所述环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：
(R1)、按重量份取100份环氧树脂、35份丙烯酸、0.03份对苯二酚、0.08份三乙胺以及20份乙烯基烷氧基硅烷低聚体，备用；
(R2)、将丙烯酸、对苯二酚和三乙胺混合后，得到混合液；
(R3)、将环氧树脂搅拌升温至95℃，然后持续滴加混合液，在115℃的温度下反应3h，得到半成品；
(R4)、向半成品中加入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，然后在80℃温度下以及有机锡催化作用下搅拌反应1.5h，减压蒸馏，再经洗涤、干燥过滤，得到环氧丙烯酸酯。
所述环氧树脂为EP-12；所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体选自
所述聚酯丙烯酸酯选自ARONIX M-8030。
所述光引发剂为二苯甲酮与4-二甲氨基-苯甲酸乙酯按重量比4：1混合而成；所述光敏剂为安息香二甲醚。
所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯按重量比2：2.5混合而成。
所述硅藻土的粒径为40nm；所述分散剂为Disuper S15。
所述消泡剂为BYK052。
所述着色剂为钛白粉。
所述UV油墨的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂，备用；
(S2)、在搅拌条件下，向活性稀释剂中加入环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、分散剂、硅藻土、着色剂、聚乙烯蜡和消泡剂混合均匀后，研磨至细度在20μm，得到研磨料；
(S3)、向研磨料中加入光引发剂和光敏剂混合均匀，得到UV油墨。
实施例2
一种UV油墨，包括如下重量份的原料：
所述环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：
(R1)、按重量份取100份环氧树脂、33份丙烯酸、0.01份对苯二酚、0.05份三乙胺以及10份乙烯基烷氧基硅烷低聚体，备用；
(R2)、将丙烯酸、对苯二酚和三乙胺混合后，得到混合液；
(R3)、将环氧树脂搅拌升温至90℃，然后持续滴加混合液，在110℃的温度下反应2h，得到半成品；
(R4)、向半成品中加入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，然后在50℃温度下以及有机锡催化作用下搅拌反应0.5h，减压蒸馏，再经洗涤、干燥过滤，得到环氧丙烯酸酯。
所述环氧树脂为EP-16；所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体选自
所述聚酯丙烯酸酯选自科田2101。
所述光引发剂为二苯甲酮与4-二甲氨基-苯甲酸乙酯按重量比3：1混合而成；所述光敏剂为安息香二甲醚。
所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯按重量比2：2混合而成。
所述硅藻土的粒径为10nm；所述分散剂为Disuper S15。
所述消泡剂为BYK-024。
所述UV油墨的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂，备用；
(S2)、在搅拌条件下，向活性稀释剂中加入环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、分散剂、硅藻土、着色剂、聚乙烯蜡和消泡剂混合均匀后，研磨至细度在15μm，得到研磨料；
(S3)、向研磨料中加入光引发剂和光敏剂混合均匀，得到UV油墨。
实施例3
一种UV油墨，包括如下重量份的原料：
所述环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：
(R1)、按重量份取100份环氧树脂、36份丙烯酸、0.05份对苯二酚、0.1份三乙胺以及30份乙烯基烷氧基硅烷低聚体，备用；
(R2)、将丙烯酸、对苯二酚和三乙胺混合后，得到混合液；
(R3)、将环氧树脂搅拌升温至100℃，然后持续滴加混合液，在120℃的温度下反应4h，得到半成品；
(R4)、向半成品中加入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，然后在100℃温度下以及有机锡催化作用下搅拌反应3h，减压蒸馏，再经洗涤、干燥过滤，得到环氧丙烯酸酯。
所述环氧树脂为EP-16；所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体选自
所述聚酯丙烯酸酯选自ARONIX M-8030。
所述光引发剂为二苯甲酮与4-二甲氨基-苯甲酸乙酯按重量比5：1混合而成；所述光敏剂为安息香二甲醚。
所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯按重量比2：3混合而成。
所述硅藻土的粒径为80nm；所述分散剂为Disuper S15。
所述消泡剂为BYK-021。
所述着色剂为酞菁蓝。
所述UV油墨的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂，备用；
(S2)、在搅拌条件下，向活性稀释剂中加入环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、分散剂、硅藻土、着色剂、聚乙烯蜡和消泡剂混合均匀后，研磨至细度在25μm，得到研磨料；
(S3)、向研磨料中加入光引发剂和光敏剂混合均匀，得到UV油墨。
实施例4
一种UV油墨，包括如下重量份的原料：
所述环氧丙烯酸酯的制备方法包括如下步骤：
(R1)、按重量份取100份环氧树脂、35份丙烯酸、0.02份对苯二酚、0.06份三乙胺以及15份乙烯基烷氧基硅烷低聚体，备用；
(R2)、将丙烯酸、对苯二酚和三乙胺混合后，得到混合液；
(R3)、将环氧树脂搅拌升温至98℃，然后持续滴加混合液，在112℃的温度下反应2.5h，得到半成品；
(R4)、向半成品中加入乙烯基烷氧基硅烷低聚体，然后在70℃温度下以及有机锡催化作用下搅拌反应2.5h，减压蒸馏，再经洗涤、干燥过滤，得到环氧丙烯酸酯。
所述环氧树脂为EP-13；所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体选自
所述聚酯丙烯酸酯选自科田2101。
所述光引发剂为二苯甲酮与4-二甲氨基-苯甲酸乙酯按重量比4：1混合而成；所述光敏剂为安息香二甲醚。
所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和二缩三丙二醇二丙烯酸酯按重量比2：2.8混合而成。
所述硅藻土的粒径为60nm；所述分散剂为Disuper S15。
所述消泡剂为BYK-024。
所述着色剂为炭黑。
所述UV油墨的制备方法，包括如下步骤：
(S1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂，备用；
(S2)、在搅拌条件下，向活性稀释剂中加入环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、分散剂、硅藻土、着色剂、聚乙烯蜡和消泡剂混合均匀后，研磨至细度在18μm，得到研磨料；
(S3)、向研磨料中加入光引发剂和光敏剂混合均匀，得到UV油墨。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
所述硅藻土替换为粒径在20nm的纳米二氧化硅粉末。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
所述环氧丙烯酸酯选自金锦乐化学有限公司的环氧丙烯酸酯，CAS:71281-65-7。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
所述乙烯基烷氧基硅烷低聚体替换为甲基三乙氧基硅烷。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：
所述活性稀释剂为2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯和丙烯酯-2-乙基乙酯按重量比2：2.5混合而成。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于：
所述光引发剂为二苯甲酮和2-异丙基硫杂蒽酮按重量比4：1混合而成。
实施例5
取实施例1-4和对比例1-5的UV油墨，分别测试其附着力、耐磨性、柔性、粘度和完全固化时间，测试方法如下：
附着力：依据《GBT9286-1998漆膜的划格试验》进行测试，观察测试结果，评定其附着力等级；
耐磨性：依据RCA纸带磨耗测试，负荷175g力，300圈，观察油墨薄膜是否存在脱落、残缺；
柔性：依据《GB T 13217.1-2009液体油墨颜色检验方法》刮样，用手折膜层，观察是否有折痕；
粘度：采用油墨粘度测量仪测试油墨的25℃的粘度，单位为cps；
完全固化时间：取多个铜版纸，在其表面采用滴管滴5滴油墨，经UVA-340灯管照射不同时间，选用一种底面平整的500g砝码，把几丝棉纤维放在UV固化的表面，再将砝码压在棉丝纤维上2～3min，然后移开砝码，若棉丝纤维不粘在表面证明表面完全固化，以此得出完全固化时间，精确至0.1s。
其中，附着力、耐磨性和柔性的测试过程中，油墨的固化条件为UVA-340灯管照射30s。
测试结果如下表所示：
附着力/级
耐磨性
柔性
粘度/cps
完全固化时间/s
实施例1
0
无脱落、无残缺
无折痕
17000
2.1
实施例2
0
无脱落、无残缺
无折痕
20000
3.2
实施例3
0
无脱落、无残缺
无折痕
15800
1.5
实施例4
0
无脱落、无残缺
无折痕
16500
1.9
对比例1
2
脱落、存在明显残缺
折痕明显
17500
3.5
对比例2
3
无脱落、无残缺
折痕明显
21000
2.8
对比例3
1
无脱落、无残缺
无折痕
18000
2.4
对比例4
0
无脱落、无残缺
无折痕
14000
4.1
对比例5
0
无脱落、无残缺
无折痕
17000
3.0
由上表可知，本发明的UV油墨，以环氧丙烯酸酯为主体预聚物，其具有固化速率快、附着力强、柔顺的特性，再加上聚酯丙烯酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、光引发剂、光敏剂、活性稀释剂、硅藻土、消泡剂、聚乙烯蜡、分散剂和着色剂等助剂协同作用，提高UV油墨整体附着性、柔性、耐磨性、固化效果以及降低粘度。
与对比例1相比，实施例1的UV油墨在柔性、耐磨性、附着力和固化效果上具有较大改善。与对比例2和对比例3相比，本发明实施例1的UV油墨附着力、柔性、粘度和固化时间具有较大改善。与对比例4相比，实施例1虽然粘度更大，但固化效率更高，说明实施例1采用的特定活性稀释剂复配不仅调节粘度达到合适区域，而且还能提高固化效率。与对比例5相比，实施例1的固化效率更高，说明实施例1采用的特定引发剂复配对于UV油墨的固化有较大促进作用。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种印刷PVC卷材膜的水性油墨及制备方法