一种高精度紫外固化文字油墨及其制备方法

技术领域

本发明涉及油墨技术领域(IPC分类号为C09D11/101)，尤其涉及一种高精度紫外固化文字油墨及其制备方法。

背景技术

为使油墨符合环保要求，目前市面上采用文字油墨主要有固体油墨(如热固化油墨、紫外固化油墨)和溶剂油墨(如水性油墨、水性紫外固化油墨和醇溶性油墨)，实际上在油墨生产和印刷过程中，溶剂油墨存在生产使用流程复杂、印刷效率低、油墨消耗量大等问题，为提高生产效率，节约生产成本，固体油墨更适合企业的生产需要，UV油墨相比热固化油墨不需要消耗大量热能(耗煤、耗油、耗电)，瞬间辐射即可完成固化，更加节能环保。

现有技术CN102732098B公开了一种低重金属接装纸用油墨及其制备方法，通过优化油墨原料配比和制备工序提高了油墨的干燥速度，解决了糊版堵版的问题，保证印刷清晰度，有效提高生产效率。但上述方案制得的油墨使用了乙醇做溶剂，使固化时间延长，且印刷过程中油墨消耗量大，同时原料依次分散搅拌的制备方式使油墨制备流程变复杂，增加了生产成本。

紫外固化油墨在实际印刷过程中易出现渗油和网孔堵塞、附着力差等问题导致印刷精度差，常规解决方法主要有两种：一是在紫外固化油墨制备时加入水、乙醇等溶剂或对光敏树脂改性，二是使用高精度印刷设备或调节装置。上述方法难以同时达到节能、环保、高效率、低成本的要求。

因此本申请通过优化油墨原料组分和制备方法，降低生产和使用成本，制备一种应用广泛的、光泽度、印刷性能、附着力性能优异且固化效率高的高精密度紫外固化文字油墨。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种高精密度紫外固化文字油墨，按照重量份计，其制备原料至少包括：环氧丙烯酸树脂60-100份，活性单体40-60份，光引发剂5-15份、填料40-80份、功能助剂0-8份。

优选的，环氧丙烯酸树脂选自双酚A环氧丙烯酸树脂、酚醛环氧丙烯酸酯中的至少一种。

进一步优选的，所述环氧丙烯酸树脂为双酚A环氧丙烯酸树脂。

优选的，所述光引发剂选自光引发剂184、光引发剂ITX、光引发剂EDAB、光引发剂369、光引发剂TPO-L中的一种或几种组合。

进一步优选的，所述光引发剂为光引发剂TPO-L和光引发剂184的组合。

更优选的，所述光引发剂TPO-L和光引发剂184的重量比为(2-5)：(1-2)时，有效降低了光引发剂添加量的同时保证油墨固化效率高和光泽度良好。本申请人推测为：光引发剂TPO-L和光引发剂184的紫外光吸收范围不同，二者在本申请体系下以特定比例组合，在较低的添加量提高了紫外光的利用率，使得固化效果超过单一种类高添加量的光引发剂，并防止过度固化使油墨开裂导致光泽度下降，同时减少了光解残留物的产生，更加环保。

优选的，所述活性单体选自异冰片丙烯酸酯、2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯中的一种或几种组合。

进一步优选的，所述活性单体为2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯的组合。

更优选的，所述2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯的重量比为(2-5)：(6-11)时(将此比例的活性单体称为组合活性单体A)，有效调节了油墨的粘度和流变性，不易发生渗油和网孔堵塞，同时使油墨的附着性能良好。本申请人推测为：2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯的活性基团不同，二者在本申请体系下以特定比例组合，其活性基团在相互作用下降低了油墨的表面张力，同时结合良好的流变性，使油墨能厚度均匀地铺展在承载物表面，尤其是在金属表面的固化强度高。

优选的，所述填料选自炭黑、氧化铝、氧化镁、石墨、滑石粉、硫酸钡、钛酸钡、二氧化硅、二氧化钛、钛酸钙、硅微粉中的一种或几种组合。

进一步优选的，所述填料为钛白粉、二氧化硅、滑石粉的组合。

更优选的，所述钛白粉、二氧化硅、滑石粉的重量比为(2-4)：(2-4)：(5-10)时(将此比例的填料称为组合填料B)，有效调节了油墨流变性和稠度，提高附着性能同时保证油墨的固化效率。本申请人推测为：钛白粉、二氧化硅、滑石粉的粒径和分散性不同，三者在本申请体系下以特定比例组合，在分散和研磨过程中粒径较大的填料可以抑制粒径较小填料的团聚，均匀分散在油墨中，在保证优异附着性能的同时降低了对紫外光穿透的阻碍。

尤其优选的，双酚A环氧丙烯酸树脂、组合活性单体A和组合填料B的重量比为(3-4)：(2-3)：(2-3)时，无需添加功能助剂，即能保证油墨不易发生渗油和网孔堵塞、光泽度好且附着能力强。本申请人推测为：三者在本申请体系下以特定比例组合，彼此相互作用，有效保证了油墨的粘度、流变性、表面张力、均匀性、稠度等性能稳定良好，无需添加助剂提高油墨性能，反之添加助剂会导致油墨组分改变，性能不稳定。

在本发明中，所述功能助剂的种类不做特殊的限定，优选的，所述功能助剂包括抗氧化剂、流平剂、消泡剂、触变剂中一种或多种的组合。

进一步优选的，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚、所述流平剂为异丙醇、所述消泡剂为磷酸三丁酯、所述触变剂为气相二氧化硅。

本发明的第二方面提供了一种高精密度紫外固化文字油墨的制备方法，包括以下步骤：

称取并混合环氧丙烯酸树脂60-100份，活性单体40-60份，光引发剂5-15份、填料40-80份、功能助剂0-8份，经分散、研磨，得到高精度紫外固化文字油墨。

优选的，分散工序调节搅拌转速为600-700r/min、搅拌时间为15-30min，温度为18-22℃，研磨工序调节研磨时间为1-2h时，有效保证油墨各性能良好，本申请人推测为：搅拌转速、搅拌时间及研磨时间过短将导致油墨中填料混合不均匀，影响油墨的均匀性、粘度、流变性和光泽度，过长则导致机器易发热，影响油墨性质稳定；温度过低时，环氧丙烯酸树脂粘度大，导致油墨分散研磨困难，油墨不均匀，温度过高时，环氧丙烯酸树脂粘度小，影响填料的吸附能力，导致油墨不均匀。

有益效果：

1、通过限定添加光引发剂为光引发剂TPO-L和光引发剂184的组合，且重量比为(2-5)：(1-2)，有效降低了光引发剂添加量的同时保证油墨固化效率高和光泽度良好。

2、通过限定添加活性单体为2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯的组合，且重量比为(2-5)：(6-11)，有效调节了油墨的粘度和流变性，不易发生渗油和网孔堵塞，同时使油墨的附着性能良好。

3、通过限定添加填料为钛白粉、二氧化硅、滑石粉组合，且重量比为(2-4)：(2-4)：(5-10)，有效调节了油墨流变性和稠度，提高附着性能同时保证油墨的固化效率。

4、本申请人意外发现，当双酚A环氧丙烯酸树脂、组合活性单体A和组合填料B的重量比为(3-4)：(2-3)：(2-3)时，无需添加功能助剂，即能保证油墨不易发生渗油和网孔堵塞、光泽度好且附着能力强。

5、分散操作时调节分散机的搅拌转速为600-700r/min、搅拌时间为15-30min、温度为18-22℃，研磨操作时，研磨时间为1-2h，调节油墨细度小于15微米，有效保证油墨各性能良好。

6、本发明制得的高精密度紫外固化文字油墨通过优化原料组分配比和制备流程，控制生产成本和生产效率的同时油墨光泽度、印刷性能、附着力性能优异且固化效率高，印刷过程中不易出现渗油和网孔堵塞，可以广泛应用在多种基材的印刷领域。

具体实施方式

实施例

实施例1

实施例1提供了一种高精密度紫外固化文字油墨，按照重量份计，其制备原料包括：80份双酚A环氧丙烯酸树脂、45份活性单体(其中包括15份2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、30份双季戊四醇六丙烯酸酯)、10份光引发剂(其中包括7份光引发剂TPO-L、3份光引发剂184)、60份填料(其中包括15份钛白粉、15份二氧化硅、30份滑石粉)、0份功能助剂(其中包括0份2,6-二叔丁基对甲苯酚、0份异丙醇、0份磷酸三丁酯、0份气相二氧化硅)；

所述双酚A环氧丙烯酸树脂为济宁佰一化工有限公司生产的B-113；

所述2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯为江苏利田科技股份有限公司的LM256；

所述双季戊四醇六丙烯酸酯为江苏利田科技股份有限公司的LM651；

所述光引发剂TPO-L和光引发剂184购买自南京米兰化工有限公司；

所述钛白粉为ISK日本石原公司的Tipaque@PC-3；

所述二氧化硅为龙创新材料生产加工厂的CQ-101；

所述滑石粉选自灵寿县鑫耐达矿产品加工厂；

所述2,6-二叔丁基对甲苯酚为安锐鑫生产的抗氧化剂BHT；

所述异丙醇选自锦州石化；

所述磷酸三丁酯为东莞市国中新材料研究所的DU-155；

所述气相二氧化硅为WACKER HDK公司的N20型；

一种高精密度紫外固化文字油墨的制备方法，包括以下步骤：

按重量份数称取双酚A环氧丙烯酸树脂、2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、光引发剂TPO-L、光引发剂184、钛白粉、滑石粉、二氧化硅，放入分散机中，调节搅拌转速为700r/min、温度为20℃，搅拌30min，再放入研磨机中研磨1.5h，用细度计检测油墨细度小于15微米(未达到时重复分散和研磨步骤)，得到高精密度紫外固化文字油墨。

实施例2

实施例2的实施方式同实施例1；不同的是，实施例2中光引发剂TPO-L加入的重量份数是6份、光引发剂184加入的重量份数是4份。

实施例3

实施例3的实施方式同实施例1；不同的是，实施例3中2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯加入的重量份数是9份、双季戊四醇六丙烯酸酯加入的重量份数是36份。

实施例4

实施例4的实施方式同实施例1；不同的是，实施例4中钛白粉加入的重量份数是12份、氧化硅加入的重量份数是12份、滑石粉加入的重量份数是36份。

对比例1

对比例1的实施方式同实施例1；不同的是，对比例1中光引发剂TPO-L加入的重量份数是0份、光引发剂184加入的重量份数是10份。

对比例2

对比例2的实施方式同实施例1；不同的是，对比例2中2-丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯加入的重量份数是0份、双季戊四醇六丙烯酸酯加入的重量份数是45份。

对比例3

对比例3的实施方式同实施例1；不同的是，对比例3中钛白粉加入的重量份数是60份、氧化硅加入的重量份数是0份、滑石粉加入的重量份数是0份。

对比例4

对比例4的实施方式同实施例1；不同的是，对比例4加入了1份2,6-二叔丁基对甲苯酚，1份异丙醇，1份磷酸三丁酯，1份气相二氧化硅。

对比例5

对比例5的原料比例同实施例1；不同的是，对比例4制备过程中搅拌转速为500r/min、搅拌时间10min。

性能测试方法

将实施例1-4和对比例1-5制备得到的文字油墨印刷于2mm厚的铜板上，对铜板进行光固化，使用80W/cm、照射能量：1500±500mj/cm

1、外观测试

观察铜板上油墨图案和印刷机网孔，图案缺失的为油墨均匀性差，图案模糊(渗油)的为油墨粘度过低、流变性过强，网孔堵塞的为油墨粘度过高、流变性过差。若不存在上述问题，记为无。观察结果记入表1。

2.光固化测试

使用20kg的砝码放置在铜板上固化的图案上，持续30s后取下，检验干燥性，评价标准：没有印迹为优，有印迹但油墨不粘在砝码上为良，油墨粘在砝码上为差。测试结果记入表1。

3.附着力性能测试

采用3M胶带胶黏于铜板上固化的图案，再用相同的力拉扯下3M胶带，记录图案脱落情况，无脱落为优，轻微松动为良，完整脱落为差。测试结果记入表1。

4.光泽度测试

使用光泽仪进行光泽度测试，其中，光泽度在60～70的记为优；光泽度在50～60(不包括60)的记为良；光泽度在40～50(不包括50)的记为差。测试结果记入表1。

性能测试数据

表1

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