一种印刷用uv光油及其制备方法
阅读说明：本技术 一种印刷用uv光油及其制备方法 (UV gloss oil for printing and preparation method thereof ) 是由 郭晓滨 杨耀 郝俊杰 吕开博 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及光油技术领域,具体公开了一种印刷用UV光油及其制备方法。印刷用UV光油,包括如下重量百分比的各组分：有机硅改性丙烯酸乳液48-65%、活性单体30-50%、光引发剂1-5%、流平剂0.1-0.5%、消泡剂0.1-0.5%；其制备方法为：按比例称取各组分,60℃以下将有机硅改性丙烯酸乳液和活性单体在200-300r/min的搅拌速度下搅拌均匀,得到混合物；隔绝紫外光,600-800r/min的搅拌速度下依次向混合物中加入流平剂、消泡剂和光引发剂,加入完毕后继续搅拌10-20min至所有组分完全溶解,得到印刷用UV光油。本申请采用有机硅改性丙烯酸乳液作为主体乳液,在丙烯酸乳液中引入有机硅之后,可以有效提高UV光油的耐水性能,对印刷品起到良好的保护作用,避免涂膜在经历雨淋或长期使用后发生开裂、脱落等问题。(The application relates to the technical field of gloss oil, and particularly discloses UV gloss oil for printing and a preparation method thereof. The UV gloss oil for printing comprises the following components in percentage by weight: 48-65% of organic silicon modified acrylic emulsion, 30-50% of active monomer, 1-5% of photoinitiator, 0.1-0.5% of flatting agent and 0.1-0.5% of defoaming agent; the preparation method comprises the following steps: weighing the components in proportion, and uniformly stirring the organic silicon modified acrylic emulsion and the active monomer at the stirring speed of 200-300r/min at the temperature of below 60 ℃ to obtain a mixture; and (3) isolating ultraviolet light, sequentially adding a leveling agent, a defoaming agent and a photoinitiator into the mixture at a stirring speed of 600-800r/min, and continuously stirring for 10-20min after the addition until all the components are completely dissolved to obtain the UV gloss oil for printing. According to the UV gloss oil, the organosilicon modified acrylic emulsion is used as the main emulsion, after organosilicon is introduced into the acrylic emulsion, the water resistance of the UV gloss oil can be effectively improved, a good protection effect is achieved on printed matters, and the problems that a coating film cracks and falls off after being subjected to rain or used for a long time are avoided.)
技术领域
本申请涉及光油技术领域，更具体地说，它涉及一种印刷用UV光油及其制备方法。
背景技术
印刷品在完成印刷之后，通常需要在印刷品表面上光油处理，在印刷层表面获得光亮的膜层，光油不仅可以增加印刷品表面的光泽度，起到美化印刷品的作用，而且可以提高印刷品的耐磨性、防水性等，对印刷品起到良好的保护作用，可以有效代替传统印刷品中使用的覆膜。印刷上光与覆膜相比，不仅价格低廉，工艺简单，而且既可以整版上光，也可以局部上光。
除了可以起到增强光泽、提供保护的作用之外，高性能的光油还必须具备以下性能：(1)光油涂膜透明度高、耐黄变效果好。印刷品，尤其是主要起装饰作用的印刷品，光油涂层应能改善印刷图文的光泽度，但不能影响原本的印刷效果，而且能因为日晒或长期使用而产生色变、黄变。(2)光油涂膜具有一定的柔韧性。只有光油涂膜具有一定的柔韧性，才能与印刷基材(通常是纸张、纸板、塑料膜等柔性制品)的柔韧性相适应，避免涂膜干裂甚至脱落，起到长久有效的保护作用。(3)光油涂膜在印刷品上具有良好的附着力。只有保证涂膜与印刷层或基材之间良好的粘附作用，才能有效避免涂膜的开裂、脱落。(4)光油涂膜具有良好的耐水性。涂膜耐水性好可以有效提高印刷品的使用寿命，尤其是对于户外广告牌等，良好的耐水性有利于抵御雨水，避免长时间使用后的开裂、脱落，对印刷品起到长久的保护作用。(5)光油涂膜具有良好的耐磨性。印刷品，尤其是很多大幅面的印刷品，一般都是在流水线上印刷、涂膜、干燥、收卷，生产过程中很容易发生表面摩擦，因此，良好的耐磨性可以有效避免印刷品在生产过程中摩擦受损。
丙烯酸酯类UV光油因具有良好的耐候性、优异的保光保色性能而得到广泛的应用，但同时，丙烯酸酯类UV光油耐水性差，力学性能欠佳。因此，有必要开发一种具有良好耐水性的丙烯酸酯类UV光油。
发明内容
为了解决一般丙烯酸酯类UV光油耐水性差的问题，本申请提供一种印刷用UV光油及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种印刷用UV光油，采用如下的技术方案：
一种印刷用UV光油，包括如下重量百分比的各组分：
作为优选，上述有机硅改性丙烯酸乳液包括如下重量百分比的各组分：丙烯酸丁酯22-27％、甲基丙烯酸甲酯27-33％、苯乙烯12-18％、含羟基的丙烯酸单体2-4％、羧酸单体2-5％、硅烷偶联剂KH570 8-10％、十二烷基硫酸钠0.5-1.5％、烷基酚聚氧乙烯醚1-1.5％、过硫酸铵0.3-0.8％、碳酸氢钠0.1-1％、去离子水余量。
作为优选，上述有机硅改性丙烯酸乳液采用如下方法制备而成：
(1)取一半的十二烷基硫酸钠和一半的烷基酚聚氧乙烯醚溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、含羟基的丙烯酸单体、三羧酸单体和硅烷偶联剂KH570的混合液，充分搅拌得到预乳化液；
(2)将引发剂过硫酸铵溶于去离子水中，制得引发剂溶液；将剩余的十二烷基硫酸钠、剩余的烷基酚聚氧乙烯醚和碳酸氢钠溶于去离子水中，倒入装有回流冷凝管及搅拌器的乳化器中，向其中加入1/10的预乳化液和1/2的引发剂溶液进行预聚合，逐渐升温至80-85℃，体系逐渐有蓝相出现；
(3)在2-3h内将剩余的预乳化液和引发剂溶液逐步加入乳化器中，升温至85-90℃，保温1h，之后降温至30℃以下，氨水调节pH至7-8，用100目筛子过滤，出料。
作为优选，上述含羟基的丙烯酸单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟基烷基酯、甲基丙烯酸羟基烷基酯中的一种或几种。
作为优选，上述羧酸单体为三羧酸单体。
作为优选，上述三羧酸单体为丙烯-1,2,3-三羧酸、1-丁烯-1,2,4-三羧酸、3-丁烯-1,2,3-三羧酸、4-戊烯-1,2,4-三羧酸中的一种或几种。
作为优选，上述含羟基的丙烯酸单体与三羧酸单体的质量比为1：1-2。
作为优选，上述活性单体为二官能度的活性单体。
作为优选，上述活性单体为三缩丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种；
所述光引发剂为邻苯甲酰苯甲酸甲酯、2,4-二乙基硫杂葱酮、4-甲基二苯甲酮中的一种或几种。
第二方面，本申请提供一种印刷用UV光油的制备方法，采用如下的技术方案：
一种印刷用UV光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，先在60℃以下将有机硅改性丙烯酸乳液和活性单体，200-300r/min的搅拌速度下搅拌均匀，得到混合物；
(2)在隔绝紫外光的环境下，600-800r/min的搅拌速度下依次向混合物中加入流平剂、消泡剂和光引发剂，加入完毕后继续搅拌10-20min至所有组分完全溶解，得到印刷用UV光油。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请采用有机硅改性丙烯酸乳液作为主体乳液，在丙烯酸乳液中引入有机硅之后，可以有效提高UV光油的耐水性能，对印刷品起到良好的保护作用，避免涂膜在经历雨淋或长期使用后发生开裂、脱落等问题。
(2)本申请中采用的有机硅改性丙烯酸乳液除了常规组分外，还添加了含羟基的丙烯酸单体和三羧酸单体，二者的加入不仅有利于提高光油的附着力、耐水性能，其所引入的羧基、羟基还有利于提高交联度或形成氢键，从而改善光油的光泽度和耐磨性能。
(3)本申请中含羟基的丙烯酸单体用量为2-4％，羧酸单体2-5％的用量为，虽然羟基的丙烯酸单体和三羧酸单体的加入有利于提高光油的附着力、耐水性、耐磨性，但添加量过多则会造成光油耐水性的下降，同时，本申请通过大量实验发现，含羟基的丙烯酸单体与三羧酸单体的质量比为1：1-2时，能够有效提高光油的光泽、耐水性和耐磨性。
(4)本申请中的活性单体采用二官能度的活性单体，在保证一定的交联度，改善光油涂膜的耐磨性，有效避免印刷品在生产过程中摩擦受损的同时，确保良好的柔韧性，从而与印刷基材的柔韧性相适应，避免涂膜干裂甚至脱落，起到长久有效的保护作用。
具体实施方式
以下通过实施例对本申请作进一步详细说明。
有机硅改性丙烯酸乳液采用如下方法制备而成：
(1)取一半的十二烷基硫酸钠和一半的烷基酚聚氧乙烯醚溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、含羟基的丙烯酸单体、三羧酸单体和硅烷偶联剂KH570的混合液，充分搅拌得到预乳化液；
(2)将引发剂过硫酸铵溶于去离子水中，制得引发剂溶液；将剩余的十二烷基硫酸钠、剩余的烷基酚聚氧乙烯醚和碳酸氢钠溶于去离子水中，倒入装有回流冷凝管及搅拌器的乳化器中，向其中加入1/10的预乳化液和1/2的引发剂溶液进行预聚合，逐渐升温至80-85℃，体系逐渐有蓝相出现；
(3)在2-3h内将剩余的预乳化液和引发剂溶液逐步加入乳化器中，升温至85-90℃，保温1h，之后降温至30℃以下，氨水调节pH至7-8，用100目筛子过滤，出料。
其中，步骤(3)中的氨水用量以实际调节所需为准。
根据上述制备方法制备不同组分含量的有机硅改性丙烯酸乳液，各乳液的配方如下所示(各配方中各组分总量为100g)：
乳液S1：
丙烯酸丁酯23g、甲基丙烯酸甲酯28g、苯乙烯17g、甲基丙烯酸羟丙酯3g、3-丁烯-1,2,3-三羧酸3g、硅烷偶联剂KH570 8g、十二烷基硫酸钠1.5g、烷基酚聚氧乙烯醚1g、过硫酸铵0.9g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液S2：
丙烯酸丁酯22g、甲基丙烯酸甲酯32g、苯乙烯15g、丙烯酸羟乙酯2.5g、丙烯-1,2,3-三羧酸3.5g、硅烷偶联剂KH570 10g、十二烷基硫酸钠0.5g、烷基酚聚氧乙烯醚1.5g、过硫酸铵0.4g、碳酸氢钠0.3g、去离子水余量。
乳液S3：
丙烯酸丁酯27g、甲基丙烯酸甲酯27g、苯乙烯13g、丙烯酸羟丙酯2g、4-戊烯-1,2,4-三羧酸4g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.5g、过硫酸铵0.7g、碳酸氢钠0.8g、去离子水余量。
乳液S4：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸羟乙酯3g、1-丁烯-1,2,4-三羧酸4g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液S5：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸羟乙酯2g、1-丁烯-1,2,4-三羧酸5g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液S6：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸羟乙酯4g、1-丁烯-1,2,4-三羧酸3g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液D1：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸羟乙酯3g、衣康酸4g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液D2：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸羟乙酯3g、1-戊烯-1,1,4,4-四羧酸4g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液D3：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯29g、苯乙烯14g、甲基丙烯酸乙酯3g、1-丁烯-1,2,4-三羧酸4g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
乳液D4：
丙烯酸丁酯24g、甲基丙烯酸甲酯27g、苯乙烯12g、甲基丙烯酸羟乙酯5g、1-丁烯-1,2,4-三羧酸6g、硅烷偶联剂KH570 9g、十二烷基硫酸钠1g、烷基酚聚氧乙烯醚1.3g、过硫酸铵0.6g、碳酸氢钠0.5g、去离子水余量。
印刷用UV光油的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，先在60℃以下将有机硅改性丙烯酸乳液和活性单体，200-300r/min的搅拌速度下搅拌均匀，得到混合物；
(2)在隔绝紫外光的环境下，600-800r/min的搅拌速度下依次向混合物中加入流平剂、消泡剂和光引发剂，加入完毕后继续搅拌10-20min至所有组分完全溶解，得到印刷用UV光油。
采用乳液S1-S6和乳液D1-D4制备UV光油，实施例1-6和对比例1-5的配方如下所示：
实施例1
乳液S1 48g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯30g、2,4-二乙基硫杂葱酮1g、4-甲基二苯甲酮0.8g、TEGO 432 0.1g、TEGO 900 0.1g。
实施例2
乳液S2 65g、三缩丙二醇二丙烯酸酯15g、二丙二醇二丙烯酸酯15g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯2g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.5g、TEGO 900 0.5g。
实施例3
乳液S3 60g、三缩丙二醇二丙烯酸酯15g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯2.2g、4-甲基二苯甲酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.5g。
实施例4
乳液S4 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.2g。
实施例5
乳液S5 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.2g。
实施例6
乳液S6 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.2g。
对比例1
乳液D1 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO432 0.3g、TEGO900 0.2g。
对比例2
乳液D2 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO432 0.3g、TEGO900 0.2g。
对比例3
乳液D3 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.2g。
对比例4
乳液D4 56g、三缩丙二醇二丙烯酸酯20g、二丙二醇二丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯1.5g、2,4-二乙基硫杂葱酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.2g。
对比例5
乳液S3 60g、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯15g、季戊四醇三丙烯酸酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯2.2g、4-甲基二苯甲酮2g、TEGO432 0.3g、TEGO900 0.5g。
对比例6
乳液S3 60g、丙烯酸正辛酯15g、丙烯酸-2-乙基己酯20g、邻苯甲酰苯甲酸甲酯2.2g、4-甲基二苯甲酮2g、TEGO 432 0.3g、TEGO 900 0.5g。
性能检测试验
将实施例1-6和对比例1-6所制备的UV光油涂敷于印制品表面，并进行UV固化，对固化获得的涂膜进行各项性能测试，测试结果见表1。
表1
光泽60°
附着力/级
柔韧性
耐磨性/4磅，A4纸张
耐水性
实施例1
94.3％
0
I级
＞900次
I级
实施例2
95.8％
0
I级
＞900次
I级
实施例3
95.0％
0
I级
＞1000次
I级
实施例4
96.5％
0
I级
＞1000次
I级
实施例5
96.9％
0
I级
＞1100次
II级
实施例6
92.7％
0
I级
＞800次
I级
对比例1
90.6％
1
I级
＞700次
I级
对比例2
97.2％
0
I级
＞1000次
II级
对比例3
85.0％
2
I级
＞500次
II级
对比例4
97.6％
0
I级
＞1000次
III级
对比例5
95.5％
0
II级
＞1100
I级
对比例6
93.7％
0
I级
＞800次
II级
其中，附着力按照GB/T 9286-98作为评价标准。
柔韧性测试方法为：从平行于纸张纤维芳芳和垂直于纸张纤维方向的压痕线处，分别做两次180°的正向折叠和两次180°的反向折叠，观察折痕处的状态。I级：用手触摸折痕处，圆润光滑；II级：用手触摸折痕处，不够平滑；III级：折痕处肉眼可见的开裂。
耐磨性测试方法为：使用设置4磅压力体的耐磨仪，进行往复运动，每100次往复运动后观察磨损情况，记录未出现磨损时往复运动次数。
耐水性的测试方法为：将表面涂覆有各实施例和对比例的印制品在常温下浸泡于水中72h，取出晾干，观察图文是否无变色、无损坏、划不掉。I级：图文无变色、无损坏、划不掉；II级：图文无变色、无损坏、用力可划掉；III级：轻划即掉。
结合实施例4和实施例5可以看出，当实施例5所采用的乳液S5中含羟基的丙烯酸单体为2g，三羧酸单体为5g时，由于三羧酸单体含量较高，达到含羟基的丙烯酸单体的2.5倍，虽然实施例5的光泽和耐磨性都有所提高，但耐水性下降。结合实施例4和实施例6可以看出，当实施例6所采用乳液S6中的含羟基的丙烯酸单体为4g，三羧酸单体为3g时，由于含羟基的丙烯酸单体的用量远多于三羧酸单体，羧基含量下降，聚合物的交联度降低，实施例6的光泽度和耐磨性都有所下降。结合实施例4和对比例1可以看出，当对比例1所用的乳液D1中采用的羧酸单体为衣康酸(二羧酸单体)时，对比例1的光泽和耐磨性都有所下降。结合实施例4和对比例2可以看出，当对比例2所用的乳液D2中采用的羧酸单体为1-戊烯-1,1,4,4-四羧酸时，对比例2的耐水性能有所下降。结合实施例4和对比例3可以看出，当对比例3所用的乳液D3中采用的是不含羟基的丙烯酸单体甲基丙烯酸乙酯时，对比例3的光泽度、耐磨性下降明显，同时，附着力和耐水性都有所下降。结合实施例4和对比例4可以看出，当对比例4所用乳液D4中含羟基的丙烯酸单体和羧酸单体总含量达到11％时，对比例4的耐水性显著下降。结合实施例3和对比例5可以看出，当对比例5中的活性单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯(三官能单体)时，虽然对比例5的耐磨性提高，但柔韧性下降。结合实施例3和对比例6可以看出，当对比例6中的活性单体为丙烯酸正辛酯和丙烯酸-2-乙基己酯(单官能单体)时，耐磨性和耐水性均有所下降。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。