專利名稱：一種柔性紫外光固化噴墨墨水及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用在柔性材料上的紫外光噴墨墨水技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種柔性紫外光固化噴墨墨水及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識(shí)逐漸深入人心、紫外光噴墨打印精度和速度的大幅提高、紫外光噴墨打印機(jī)的價(jià)格大幅降低，這幾年紫外光噴繪機(jī)制造業(yè)迅猛發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)大噴機(jī)的廠家現(xiàn)在都有紫外光噴繪機(jī)的生產(chǎn)線。目前紫外光噴繪機(jī)比較大的的制造廠家有，上海萬政、沈陽飛行船、上海泰威、深圳潤天智、廣州飛揚(yáng)聯(lián)合、北京恒澤基業(yè)等。隨著紫外光噴繪機(jī)的應(yīng)用逐漸廣泛，市場對紫外光噴墨墨水的要求越來越高，紫外光墨水不僅需要打印在一些硬質(zhì)材料上，如玻璃、陶瓷、亞克力、鋼材等，還需要打印在一些柔性材料上,如燈箱布、軟質(zhì)PVC、織物、紙張、皮革、塑料薄膜等，這要求涂層具有相應(yīng)柔順性，柔韌性優(yōu)劣主要取決于配方本身，聚酯丙烯酸酯低聚物具有較好的柔順性，固化涂層的彎曲試驗(yàn)常用來表征其柔順性，以不同直徑的鋼軸為軸心，將被涂固化涂層的材料對折，檢驗(yàn)涂層是否開裂或剝落。涂層柔順性較好，但附著力不佳時(shí)，彎曲試驗(yàn)可能導(dǎo)致涂層剝離底材；柔性較差，而附著力較好時(shí)，彎曲試驗(yàn)可能導(dǎo)致涂層開裂。單官能丙烯酸酯單體特別像乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯這樣同時(shí)具有內(nèi)增塑功能的活性稀釋劑可降低固化膜的交聯(lián)度，提高柔順性。除配方本身決定固化膜柔順性外，固化程度也有影響，聚合交聯(lián)程度增加，柔順性下降。關(guān)于紫外光固化噴墨墨水的專利也多有報(bào)道，2005年王夏琴申請了中國發(fā)明專利，題目是數(shù)碼平板噴繪機(jī)用紫外光固化油墨及其制備方法，公開號(hào)是CN1632006A。2006年美國人Nathaniel R. Schwartz等人申請了美國專利，內(nèi)容是打印在無孔材料上的噴墨墨水，專利號(hào)為US7105585B2，這些專利都沒有考慮墨水適用于柔性材料上的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種柔性紫外光固化噴墨墨水及其制備方法，以緩解墨水固化后在柔性材料上不耐彎折，易開裂的問題。。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種柔性紫外光固化噴墨墨水，包括如下重量百分比的組分，低聚物10-20% ；
單官能單體30-60% ；
雙官能單體10-30% ；
三官能單體0-10% ；
顏料1-5% ；
分散劑O. 5-3% ；
光引發(fā)劑4-10% ；
潤濕劑O. 1-1% ；
4
阻聚劑0.1-1%;其中，所述低聚物為聚酯丙烯酸酯低聚物；所述潤濕劑為改性硅氧烷類潤濕劑，優(yōu)選的，聚酯丙烯酸酯低聚物的官能團(tuán)數(shù)為4-16，粘度為150-1200cps(25°C )優(yōu)選的，阻聚劑為對羥基苯甲醚。所述低聚物為聚酯丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯低聚物具有粘度低、反應(yīng)速度快、刺激性低、柔韌性好、顏料潤濕性好的特點(diǎn)。商品化的產(chǎn)品有SART0MER公司的CN2302、CN2303，ETERNAL CHEMICAL 公司的 6325-100、6361-100、6362_100 等。優(yōu)選的，所述的單官能單體選自2-苯氧基乙基丙烯酸酯，3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯，乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯，環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯，四氫化糠基丙烯酸酯，異癸基丙烯酸酯，異冰片基丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯，醋酸乙烯酯，2-乙烯氧基乙氧基丙烯酸酯，N-乙烯基吡咯烷酮，十二烷基乙烯基醚，甘油碳酸酯丙烯基醚，羥丁基乙烯基醚、四氫呋喃丙烯酸酯中的一種或一種以上。單官能單體選擇遵循粘度低、反應(yīng)速度快、刺激性小、氣味低的原則。優(yōu)選的，所述雙官能單體選自1，6_己二醇二丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，三甘醇二乙烯基醚，1，4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚中的一種或一種以上，優(yōu)選的，雙官能單體的重量為總量的20-30%。優(yōu)選的，所述三官能單體選自乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化丙三醇三丙烯酸酯的一種或一種以上。優(yōu)選的，所述分散劑為帶錨固基團(tuán)的超分散劑，優(yōu)選S0LSPERSE39000，S0LSPERSE32000, S0LSPERSE5000, S0LSPERSE22000 等優(yōu)選的，所述潤濕劑為有機(jī)硅表面活性劑。表面張力是UV噴墨墨水另一個(gè)比較重要的參數(shù)，墨水的表面張力偏高有利于微小墨滴從噴嘴中噴出，但在底材上很難潤濕，影響打印圖案的清晰度；墨水的表面張力太低，不利于墨滴從噴頭中順利噴出，容易出現(xiàn)斷墨現(xiàn)象。UV墨水合適的表面張力為28-32達(dá)因/厘米。表面張力的大小與墨水中單體有關(guān),可通過添加潤濕劑來調(diào)整墨水的表面張力，所述潤濕劑可選擇TEGO公司的TEGO GLIDE450，TEG0RAD2100, TEGO WET 270 等。優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑選自2-羥基-2甲基-I苯基丙酮，I-羥基環(huán)己基苯甲酮，
2-羥基-2甲基-I-對羥乙基醚基苯基丙酮，2-甲基1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-I-丙酮，2-芐基-2- 二甲氨基-I- (4-嗎啉苯基)-I- 丁酮，2，4，6-三甲基苯甲?；已趸交趸?，雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?苯基氧化膦，4-對甲苯硫基二苯甲酮，二苯甲酮及其衍生物，異丙基硫雜蒽酮，2，4-二乙基硫雜蒽酮，N，N-二甲基苯甲酸乙酯，N，N-二甲基苯甲酸-2-乙基己酯，苯甲酸二甲氨基乙酯中的一種或一種以上。商品化的牌號(hào)有美國BASF公司的IRGACURE系列，常州華鈦公司的RUNTECURE系列。優(yōu)選的，所述顏料選自酞氰藍(lán)顏料、喹吖啶酮顏料、偶氮顏料、苯并咪唑酮顏料、碳黑顏料、鈦白粉中一種或一種以上。黑色顏料包括C. I.顏料黑7、REGAL250R碳黑；黃色顏料包括 PY180, PY150 等；品紅顏料包括 C. I.顏料紅 PR19, PR202, PR122, PR177, PR185 等，青色顏料包括PB15 :3，PB15 4等。本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，包括如下步驟首先將顏料、分散劑、部分單官能單體、部分雙官能單體、部分三官能單體、阻聚
5劑的混合物進(jìn)行混合分散，之后進(jìn)行研磨，然后再加入剩余反應(yīng)單體、光引發(fā)劑、潤濕劑，阻聚劑，加熱到40_60°C，通過高速攪拌混合均勻，調(diào)整墨水的粘度，色濃度、表面張力，最后用濾芯進(jìn)行過濾，過濾精度為O. 5微米，即得柔性紫外光固化噴墨墨水。在沈陽飛行船飛

圖1825的機(jī)器上進(jìn)行噴繪測試，測試材料為亞克力、玻璃、瓷磚、燈箱布、紙張、PE膜、軟質(zhì)PVC、皮革等軟質(zhì)材料，測試指標(biāo)包括噴墨流暢性、固化程度、附著力、柔韌性、色彩情況等指標(biāo)。優(yōu)選的，研磨時(shí)間為20升色漿研磨4-8小時(shí)，高速攪拌為在1000-8000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，攪拌時(shí)間為30-60分鐘。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果粘度是紫外光噴墨墨水一個(gè)極其重要的參數(shù)，墨水只有在適宜的粘度范圍內(nèi)才能流暢地從噴頭打印到底材上，本發(fā)明紫外光固化噴墨墨水的粘度在噴頭工作溫度(45°C )下為8-11厘泊，常溫25°C下為18-22厘泊，本發(fā)明的柔性紫外光固化噴墨墨水，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，墨水能夠在紫外光的照射下瞬間固化，滿足高速打印的要求，不僅可以打印在玻璃、瓷磚、亞克力等硬型材料上，也可以在軟性材料上如燈箱布、紙張、PE膜、軟質(zhì)PVC，皮革上，具有附著力好、柔性好、不開裂等特點(diǎn)，具有廣泛的適應(yīng)性和很好的發(fā)展前景。
具體實(shí)施例方式為了理解本發(fā)明，下面通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例一
顏料紅PR122 (杭州百合)4 Kg
超分散劑EFKA7701(美國BASF)2 Kg
單官能單體(乙氧基乙氧基乙基丙帰酸酯)10 Kg
單官能單體(異冰片基丙烯酸酯)20 Kg
單官能單體(四氫呋喃丙烯酸酯)20 Kg
雙官能單體(1,6-己二醇二丙烯酸酯)24.5 Kg
聚酯丙烯酸酯低聚物(CN2302)IOKg
光引發(fā)劑ITX (北京英力科技)I Kg
光引發(fā)劑907 (北京英力科技)3 Kg
光引發(fā)劑184 (北京英力科技)4 Kg
潤濕劑DEG0270 (德國贏創(chuàng)公司)I Kg
阻聚劑MEHQ (無錫富安化工)0.5 Kg其中，光引發(fā)劑ITX為異丙基硫雜蒽酮；光引發(fā)劑907為2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-I-丙酮；光引發(fā)劑184為I-羥基環(huán)己基苯基甲酮。阻聚劑MEHQ為1，4_甲
氧基苯酹。柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，包括如下步驟首先將顏料、分散劑、部分單官能單體、部分雙官能單體、部分三官能單體、阻聚劑的混合物進(jìn)行混合分散，之后進(jìn)行
6研磨，然后再加入剩余反應(yīng)單體、光引發(fā)劑、潤濕劑，阻聚劑，加熱到40-60°C，通過高速攪拌混合均勻，調(diào)整墨水的粘度，色濃度、表面張力，最后用濾芯進(jìn)行過濾，過濾精度為O. 5微米，即得柔性紫外光固化噴墨墨水。研磨分散過程使用的是上海申新恒力公司的5升立式砂磨機(jī)，研磨時(shí)間為20升色漿研磨8小時(shí)，攪拌過程使用的是秦皇島金馳機(jī)械有限公司的7. 5KW高速分散機(jī)，攪拌在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，攪拌時(shí)間為60分鐘。測試結(jié)果見表I。
實(shí)施例二
顏料黃PYl80 (德國科萊恩)3 Kg
超分散劑solsperse 32000(美國路博潤)1.5 Kg
協(xié)同分散劑 solsperse220000.15 Kg
單官能單體(乙氧基乙氧基乙基丙稀酸酷)10 Kg
單官能單體(異冰片基丙烯酸酯)20 Kg
單官能單體(四氫呋喃丙烯酸酯)20 Kg
雙官能單體( I,6-己二醇二丙烯酸酯)25.85 Kg
聚酯丙烯酸酯低聚物(CN2302)IOKg
光引發(fā)劑ITX (北京英力科技)I Kg
光引發(fā)劑369 (北京英力科技)3 Kg
光引發(fā)劑184 (北京英力科技)4 Kg
潤濕劑DEG0270 (德國贏創(chuàng)公司)I Kg
阻聚劑MEHQ (無錫富安化工)0.5 Kg其中，光引發(fā)劑369為2-苯基芐-2-二甲基胺-1-(4-嗎啉芐苯基)丁酮；柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例三
顏料青PB15:3 (美國BASF)
超分散劑solsperse 32000(美國路博潤)
協(xié)_ 分散劑 solsperse5000
單官能單體(乙氧基乙氧基乙基丙稀酸醋)單官能單體(異冰片基丙烯酸酯)
單官能單體(四氫呋喃丙烯酸酯)
雙官能單體(1,6-己二醇二丙烯酸酯)聚酯丙烯酸酯低聚物(CN2302)
3 Kg1.5 Kg0.15 KgIOKg20 Kg20 Kg26.85 Kg10 Kg光引發(fā)劑ITX (北京英力科技)IKg
光引發(fā)劑907 (北京英力科技)3 Kg
光引發(fā)劑184 (北京英力科技)4 Kg
潤濕劑DEG0270 (德國贏創(chuàng)公司)I Kg
阻聚劑MEHQ (無錫富安化工)0.5 Kg柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，與實(shí)施例一相同。實(shí)施例四
顏料REGAL250R碳黑(美國卡博特)2Kg
超分散劑solsperse 32000(美國路博潤)I Kg
協(xié)同分散齊ij solsperse5000O.I Kg
單官能單體(乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯)IOKg
單官能單體(異冰片基丙烯酸酯)20 Kg
單官能單體(四氫呋喃丙烯酸酯)20 Kg
雙官能單體(I,6-己二醇二丙烯酸酯)26.5 Kg
聚酯丙烯酸酯低聚物(CN2302)IOKg
光引發(fā)劑ITX (北京英力科技)I Kg
光引發(fā)劑369 (北京英力科技)3 Kg
光引發(fā)劑184 (北京英力科技)4 Kg
潤濕劑DEG0270 (德國贏創(chuàng)公司)I Kg
阻聚劑MEHQ (無錫富安化工)0.5 Kg柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，與實(shí)施例一相同。將實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三和實(shí)施例四中制得的柔性紫外光固化噴墨墨水，進(jìn)行性能測試，其中粘度采用上海尼潤智能科技有限公司的NDJ-5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)；表面張力采用的是上海恒平儀器儀表廠生產(chǎn)的BZY-I表面張力儀測試；噴墨流暢性、固化情況、色彩還原情況是在沈陽飛行船飛圖1825平板噴繪機(jī)上測試；在軟質(zhì)PVC上的附著力測試采用GF-B型劃格法附著力試驗(yàn)儀(執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T9286-88);固化涂層的彎曲試驗(yàn)常用來表征其柔順性，以不同直徑的鋼軸為軸心，將被涂固化涂層的材料對折，檢驗(yàn)涂層是否開裂或剝落。測試結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1 一種柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于包括如下重量百分比的組分，低聚物10-20% ；單官能單體30-60% ；雙官能單體10-30% ；三官能單體0-10% ；顏料1-5% ；分散劑O. 5-3% ；光引發(fā)劑4-10% ；潤濕劑O. 1-1% ；阻聚劑O. 1-1% ；其中，所述低聚物為聚酯丙烯酸酯低聚物；所述潤濕劑為改性硅氧烷類潤濕劑，優(yōu)選的，聚酯丙烯酸酯低聚物的官能團(tuán)數(shù)為4-16，粘度為150-1200cps(25°C )優(yōu)選的，阻聚劑為對羥基苯甲醚。
2.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述的單官能單體選自2-苯氧基乙基丙烯酸酯，3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯，乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯，環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯，四氫化糠基丙烯酸酯，異癸基丙烯酸酯，異冰片基丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯，醋酸乙烯酯，2-乙烯氧基乙氧基丙烯酸酯，N-乙烯基吡咯烷酮，十二烷基乙烯基醚，甘油碳酸酯丙烯基醚，羥丁基乙烯基醚、四氫呋喃丙烯酸酯中的一種或一種以上。
3.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述雙官能單體選自I,6-己二醇二丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，三甘醇二乙烯基醚，1，4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚中的一種或一種以上，優(yōu)選的，雙官能單體的重量為總量的20-30%。
4.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述三官能單體選自乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化丙三醇三丙烯酸酯的一種或一種以上。
5.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述分散劑為帶錨固基團(tuán)的超分散劑。
6.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述潤濕劑為有機(jī)硅表面活性劑。
7.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述光引發(fā)劑選自2-羥基-2甲基-I苯基丙酮，I-羥基環(huán)己基苯甲酮，2-羥基-2甲基-I-對羥乙基醚基苯基丙酮，2-甲基1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-I-丙酮，2-芐基-2-二甲氨基-1-(4-嗎啉苯基)-1_ 丁酮，2，4，6-三甲基苯甲?；已趸交趸?，雙(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦，4-對甲苯硫基二苯甲酮，二苯甲酮及其衍生物，異丙基硫雜蒽酮，2，4-二乙基硫雜蒽酮，N，N-二甲基苯甲酸乙酯，N，N-二甲基苯甲酸-2-乙基己酯，苯甲酸二甲氨基乙酯中的一種或一種以上。
8.如權(quán)利要求I所述的柔性紫外光固化噴墨墨水，其特征在于所述顏料選自酞氰藍(lán)顏料、喹吖啶酮顏料、偶氮顏料、苯并咪唑酮顏料、碳黑顏料、鈦白粉中一種或一種以上。
9.一種制備如權(quán)利要求I 8所述的柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，其特征在于，包括如下步驟首先將顏料、分散劑、部分單官能單體、部分雙官能單體、部分三官能單體、阻聚劑的混合物進(jìn)行混合分散，之后進(jìn)行研磨，然后再加入剩余反應(yīng)單體、光引發(fā)劑、潤濕劑，阻聚劑，加熱到40-60°C，通過高速攪拌混合均勻，調(diào)整墨水的粘度，色濃度、表面張力，最后用濾芯進(jìn)行過濾，過濾精度為O. 5微米，即得柔性紫外光固化噴墨墨水。
10.如權(quán)利要求9所述的柔性紫外光固化噴墨墨水的制備方法，其特征在于，研磨時(shí)間為20升色漿研磨4-8小時(shí)，高速攪拌為在1000-8000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，攪拌時(shí)間為30-60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性紫外光固化噴墨墨水，包括如下重量百分比的組分，低聚物，10-20％；單官能單體，30-60％；雙官能單體，10-30％；三官能單體，0-10％；顏料，1-5％；分散劑，0.5-3％；光引發(fā)劑，4-10％；潤濕劑，0.1-1％；阻聚劑，0.1-1％；其中，所述低聚物為聚酯丙烯酸酯低聚物；所述潤濕劑為改性硅氧烷類潤濕劑。本發(fā)明的柔性紫外光固化噴墨墨水，具有綠色環(huán)保的特點(diǎn)，墨水能夠在紫外光的照射下瞬間固化，滿足高速打印的要求，不僅可以打印在硬型材料上，也可以在軟性材料上，具有附著力好、柔性好、不開裂等特點(diǎn)，具有廣泛的適應(yīng)性和很好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)C09D11/10GK102925001SQ20121047351
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者靳朝輝 申請人:天津傲彩科技有限公司