光子晶体油墨及其印刷方法

技术领域

本发明涉及油墨技术领域，尤其涉及一种光子晶体油墨及其印刷方法。

背景技术

申请号为201910391586.1的发明专利公开了一种光子晶体油墨及其印刷方法，该光子晶体油墨包括热熔树脂及纳米微球，光子晶体油墨印刷干燥后，通过烫印方式对油墨层进行加热及施压，加热可令热熔树脂呈玻璃态，施压可令纳米微球发生排列重组，使纳米微球由无序排列变为有序排列，从而使光子晶体油墨产生结构色光泽。但该技术方案存在一个问题：光子晶体油墨在烫印过程中，烫印压力不易把控，压力过轻，则纳米微球有序排列程度较低，结构色光泽不明显；压力过大，则纳米微球易被破坏，同样导致工艺失去结构色光泽。

鉴于此，有必要提供一种无需压力即可呈现光泽的光子晶体油墨。

发明内容

本发明提供一种光子晶体油墨，用于解决上述问题。

此外，本发明还提供一种光子晶体油墨的印刷方法。

一种光子晶体油墨，以质量份计量，制备所述光子晶体油墨的原料包括如下组分：

预聚物 30份～50份；

活性稀释单体 20份~60份；

光引发剂 5份~12份；以及

纳米微球 20份～40份；

其中，所述纳米微球的直径为10纳米~500纳米，所述纳米微球可在电磁波激励下产生共振。

在一个实施方式中，所述预聚物选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚丙烯酸内酯及不饱和聚酯树脂中的至少一种。

在一个实施方式中，所述活性稀释单体为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体的混合物。

在一个实施方式中，所述单官能团活性稀释单体选自丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、己内酯丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯中的至少一种。

在一个实施方式中，所述光引发剂为自由基型光引发剂。

在一个实施方式中，所述纳米微球选自聚苯乙烯微球、聚丙烯酸酯微球、聚丙烯酰胺微球、二氧化硅微球、二氧化钛微球、四氧化三铁微球及酚醛树脂微球中的至少一种。

在一个实施方式中，所述纳米微球粒子之间的固有频率误差小于等于15%。

在一个实施方式中，还包括1份~3份的流平剂。

在一个实施方式中，还包括0.5份~1.5份的消泡剂。

上述光子晶体油墨，印刷后，纳米微球无序分散在油墨体系中，对外呈现纳米微球本体的颜色，当光子晶体油墨受到电磁波激励时，纳米微球可在电磁波作用下产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。此外，上述光子晶体油墨不包含有机溶剂，环保无污染。

一种光子晶体油墨的印刷方法，包括如下步骤：

将光子晶体油墨印刷至基材上，形成油墨层，其中，所述光子晶体油墨为上述任意一项所述的光子晶体油墨，所述光子晶体油墨包括纳米微球；

对所述油墨层进行电磁波激励，所述电磁波用于令所述纳米微球产生共振；

UV固化所述油墨层。

上述光子晶体油墨的印刷方法，在光子晶体油墨固化前，对油墨层进行电磁波激励，使纳米微球产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。

附图说明

图1为一实施方式的光子晶体油墨的印刷方法流程框图。

实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”或“连通”，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上”、“下”、“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面主要结合附图及具体实施例对光子晶体油墨作进一步详细的说明。

一实施方式的光子晶体油墨，以质量份计量，制备光子晶体油墨的原料包括如下组分：30份～50份的预聚物、20份~60份的活性稀释单体、5份~12份的光引发剂以及20份～40份的纳米微球。

预聚物，其质量份数为30份~50份，在光子晶体油墨体系中起成膜作用，预聚物的性能对光子晶体油墨固化后的硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等性能起决定性的作用。从预聚物的分子结构上看，预聚物为含有“C=C”不饱和双键的低分子树脂，不饱和双键自由基或阳离子的作用下可发生聚合反应形成交联网状结构，从而使光子晶体油墨固化成膜。

可选地，不饱和双键包括但不限于：丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基及烯丙基。

优选地，不饱和双键为丙烯酸酰基，丙烯酸酰基在同等光照条件下，具有较快的光固化速度。

可选地，用于制备光子晶体油墨的预聚物包括但不限于：环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂、聚丙烯酸丙酯及不饱和聚酯树脂中的至少一种。

活性稀释单体，其质量份数为20份~60份，活性稀释单体在光子晶体油墨体系中起两方面作用：一方面，起调节光子晶体油墨粘度、决定光子晶体油墨固化速率、加速预聚物完全固化及改善光子晶体油墨性能的作用；另一方面，活性稀释单体之间也可以发生聚合固化，从而成为光子晶体油墨膜层的一部分。

具体地，活性稀释单体的分子结构上也含有“C＝C”不饱和双键，不饱和双键自由基或阳离子的作用下可发生聚合反应形成交联网状结构，从而使光子晶体油墨固化成膜。

可选地，不饱和双键包括但不限于：丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基及烯丙基。

优选地，不饱和双键为丙烯酸酰基，丙烯酸酰基在同等光照条件下，具有较快的光固化速度。

进一步地，活性稀释单体可根据丙烯酰基官能团的数量不同，分为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体两大类。多官能团活性稀释单体具有至少2个丙烯酰基官能团。值得注意的是，丙烯酰基官能团的数量与光子晶体油墨的速率呈正相关，与稀释效果呈负相关，即丙烯酰基官能团的数量越多，光子晶体油墨的固化速度越快，但稀释效果越差；反之，丙烯酰基官能团的数量越少，光子晶体油墨的固化速度越慢，但稀释效果越好。

再进一步地，活性稀释单体中，包含单官能团活性稀释单体，单官能团活性稀释单体对光子晶体油墨具有良好的稀释效果，使光子晶体油墨印刷后，在接受电磁波激励时具有较低的液阻，从而使得纳米微球可在较短的时间内通过共振完成排列重组，从而有利于提高电磁波激励的效率并降低能耗。

更进一步地，活性稀释单体为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体的混合物，其中单官能团活性稀释单体的质量份为10份~40份，余量为多官能团活性稀释单体，通过限定单官能团活性稀释单体的量，可将光子晶体油墨的粘稠度控制在较理想的范围，从而防止光子晶体油墨在电磁波激励过程中发生溅射，造成质量事故。

可选地，单官能团活性稀释单体包括但不限于：丙烯酸月桂酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、己内酯丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯及丙烯酸异冰片酯。

可选地，多官能团活性稀释单体包括但不限于：1，6-己二醇双丙烯酸酯（HDDA）、二缩丙二醇双丙烯酸酯（DPGDA）、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）等。

光引发剂，其质量份数为5份~12份，光引发剂能在紫外光区(250～420nm)或可见光区(400～800nm)吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发油墨中的预聚物及活性稀释单体发生聚合、交联并固化。光引发剂作为UV油墨的关键组分，对光固化速度起决定性作用。

具体地，光引发剂为自由基型光引发剂，自由基型光引发剂因产生自由基的作用机理不同，又可分为裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂。从化学结构上看，大多数光引发剂是带有苯甲酰基的有机化合物，常见的有二苯甲酮类、硫杂蒽酮类、联苯甲酰衍生物、α-羧基酮类、α-氨基酮类、安息香衍生物等。

可选地，光引发剂包括但不限于：巴斯夫Darocur-1173光引发剂、巴斯夫Irgacure184光引发剂、巴斯夫Irgacure2959光引发剂。

纳米微球，分散于光子晶体油墨体系中，当纳米微球在油墨中处于无序排列状态时，光子晶体油墨对外呈现纳米微球本体的颜色；当纳米微球在油墨中处于有序排列状态时，有序排列的纳米微球可对入射光产生一系列的折射及干涉现象，使光子晶体油墨对外呈现出结构色的特殊光泽效果。

具体地，纳米微球的质量份数为20份~40份，纳米微球的直径为10纳米~500纳米，通过限定纳米微球的粒径，一方面，使光子晶体油墨符合胶印、柔印、凹印及丝印等印刷方式的印刷适性要求；另一方面，使纳米微球的直径小于最大可见光波长，从而使得在不同纳米微球之间反射的可见光可发生干涉或衍射。

可选地，纳米微球选自聚苯乙烯微球、聚丙烯酸酯微球、聚丙烯酰胺微球、二氧化硅微球、二氧化钛微球、四氧化三铁微球及酚醛树脂微球中的至少一种。

优选地，纳米微球粒子之间的固有频率误差小于等于15%，通过限定纳米微球粒子的固有频率误差，使得所有纳米微球可在电磁波激励时可产生共振，从而产生排列重组。

优选地，纳米微球粒子之间的固有频率误差小于等于5%，由于纳米微球处在光子晶体油墨体系中，在受电磁波激励产生共振时，纳米微球由于受到液阻的作用，振幅大幅减小，通过进一步限定纳米微球的固有频率误差，使得纳米微球的振动足以使纳米微球发生排列重组。

优选地，纳米微球的粒径为50纳米~200纳米，该范围的纳米微球材料成本低，有助于降低光子晶体油墨的成本。

在另外一个实施方式中，光子晶体油墨还包括1份~3份的流平剂，流平剂可令光子晶体油墨印刷后快速流平，形成光滑的表面。

可选的，可用于制备光子晶体油墨流平剂的材料包括但不限于：东莞市奥凯高新材料有限公司提供的德国迪高公司的TEGO450流平剂、广州市索曼贸易有限公司提供的道康宁DC57流平剂、广州市索曼贸易有限公司提供的UV流平剂A-1033。

在另外一个实施方式中，光子晶体油墨还包括0.5份~1.5份的消泡剂，消泡剂用于消除光子晶体油墨中的气泡。

可选地，可用于制备光子晶体油墨消泡剂的材料包括但不限于：郑州均雷化工产品有限公司提供的DT1500消泡剂、广东叁漆新材料有限公司提供的Lencolo 2108消泡剂、东莞市国中新材料研究所有限公司提供的DU-069消泡剂。

上述光子晶体油墨，印刷后，纳米微球无序分散在油墨体系中，对外呈现纳米微球本体的颜色，当光子晶体油墨受到电磁波激励时，纳米微球可在电磁波作用下产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。此外，上述光子晶体油墨不包含有机溶剂，环保无污染。

一种光子晶体油墨的印刷方法，包括如下步骤：

步骤S10：将光子晶体油墨印刷至基材上，形成油墨层。

具体地，利用印刷设备将光子晶体油墨印刷在基材上，其中，光子晶体油墨为上述任意一种光子晶体油墨，印刷方式可为胶印、柔印、凹印或丝印。

步骤S20：对所述油墨层进行电磁波激励，所述电磁波用于令所述纳米微球产生共振。

具体地，利用电磁波对油墨层进行激励，且电磁波的频率与纳米微球的固有频率接近或相等，使纳米微球可在电磁波环境下发生共振，纳米微球在共振过程中发生排列重组，使纳米微球从无需排列变为有序排列，从而可对入射光产生折射及干涉，进而产生特殊的结构色光泽。

进一步地，电磁波的频率与纳米微球的固有频率误差小于等于15%，通过限定电磁波的频率误差，使得电磁波的频率与纳米微球个体的频率误差控制在30%以内，从而使所有的纳米微球个体可在电磁波激励下克服液阻产生共振。

更进一步地，电磁波的频率与纳米微球的固有频率误差小于等于5%，通过进一步限定电磁波的频率误差，使得电磁波的频率与纳米微球个体的频率误差控制在20%以内，从而使所有的纳米微球个体可在电磁波激励下快速克服液阻产生共振，从而提高电磁激励的效率。

优选地，电磁波为频率可变的电磁波，在电磁波激励过程中，电磁波的频率相对纳米微球的固有频率发生由近及远的变化，使纳米微球的振幅发生由大及小的变化，直至最终停止共振，该变化有助于纳米微球更加有序的排列重组，从而产生更加明显的结构色特殊光泽。应当理解，电磁波频率相对纳米微球的固有频率发生由近及远的变化，可以是以纳米微球的固有频率为中心，电磁波频率发生由大及小的变化，也可以是由小及大的变化。

可选地，电磁波为超声波或次声波。

步骤S30：UV固化所述油墨层。

利用UV光源照射，使光子晶体油墨中的预聚物及活性稀释单体发生交联固化，从而使油墨层定型。

在一些实施方式中，在UV固化油墨层前，令油墨层静置预定时间，使纳米微球通过沉降处于力学稳定状态，有利于进一步提升光子晶体呈现结构色的特殊光子效果。

上述光子晶体油墨的印刷方法，在光子晶体油墨固化前，对油墨层进行电磁波激励，使纳米微球产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。

以下为具体地实施例。

实施例

本实施例提供一种光子晶体油墨，以质量份计，制备该光子晶体油墨的原料包括：30份的预聚物、20份的活性稀释单体、5份的光引发剂，以及20份的纳米微球。

在本实施例中，预聚物为环氧丙烯酸酯树脂；活性稀释单体为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体的混合物，其中，单官能团活性稀释单体为丙烯酸月桂酯，质量份数为10份，多官能团活性稀释单体为1，6-己二醇双丙烯酸酯，质量份数为10份；光引发剂为巴斯夫Darocur-1173光引发剂；纳米微球为东莞市鑫惟进实业有限公司提供的型号为XWJ-SQNM80200的二氧化硅纳米微球，纳米微球的粒径为200纳米。

上述光子晶体油墨，印刷后，纳米微球无序分散在油墨体系中，对外呈现纳米微球本体的颜色，当光子晶体油墨受到电磁波激励时，纳米微球可在电磁波作用下产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。此外，上述光子晶体油墨不包含有机溶剂，环保无污染。

此外，本实施例还提供一种光子晶体油墨的印刷方法，包括如下步骤：

第一步：将本实施例提供的光子晶体油墨印刷至基材上，形成油墨层。

第二步：利用电磁波对油墨层进行激励，使油墨层中的纳米微球产生共振，并发生从无序排列转换为有序排列的排列重组。在本实施方式中，电磁波为超声波，电磁波的频率与纳米微球的固有频率的误差等于15%。

第三步：UV固化光子晶体油墨。

上述光子晶体油墨的印刷方法，在光子晶体油墨固化前，对油墨层进行电磁波激励，使纳米微球产生共振，共振过程中纳米微球发生排列重组，实现从无序排列到有序排列的转变，因此，无需通过加热及施压即可令光子晶体油墨呈现结构色的特殊光泽效果。

实施例

本实施例提供的光子晶体油墨与实施例1提供的光子晶体油墨相似，不同之处在于：（1）预聚物为聚氨酯丙烯酸酯树脂，其质量份数为40份；（2）活性稀释单体为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体的混合物，其中，单官能团活性稀释单体为丙烯酸异辛酯，其质量份数为20份，多官能团活性稀释单体为二缩丙二醇双丙烯酸酯，其质量份数为20份；（3）光引发剂为巴斯夫Irgacure 184光引发剂，其质量份数为8份；（4）纳米微球为广州市梅古化工有限公司提供的型号为Metasil ML-100的纳米微球，其粒径为80纳米；（5）还包括1份由东莞市奥凯高新材料有限公司提供的TEGO450流平剂。

此外，本实施例还提供一种光子晶体油墨的印刷方法，包括如下步骤：

第一步：将本实施例提供的光子晶体油墨印刷至基材上，形成油墨层。

第二步：利用电磁波对油墨层进行激励，使油墨层中的纳米微球产生共振，并发生从无序排列转换为有序排列的排列重组。在本实施方式电磁波激励过程中，电磁波的频率相对纳米微球的固有频率发生由近及远的变化，使纳米微球的振幅发生由大及小的变化，直至最终停止共振。

第三步：UV固化光子晶体油墨。

上述光子晶体油墨的印刷方法，有助于纳米微球更加有序的排列重组，从而产生更加明显的结构色特殊光泽。

实施例

本实施例提供的光子晶体油墨与实施例2提供的光子晶体油墨相似，不同之处在于：（1）预聚物为聚丙烯酸丙酯，其质量份数为50份；（2）活性稀释单体为单官能团活性稀释单体和多官能团活性稀释单体的混合物，其中，单官能团活性稀释单体为丙烯酸异冰片酯，其质量份数为40份，多官能团活性稀释单体为三缩丙二醇双丙烯酸酯，其质量份数为20份；（3）光引发剂为巴斯夫Irgacure2959光引发剂，其质量份数为12份；（4）纳米微球为北京中科科优科技有限公司提供的氨基聚苯乙烯微球，其粒径为20纳米；（5）流平剂由广州市索曼贸易有限公司提供，型号为道康宁DC57，其质量份数为3份；（6）还包括1份由广东叁漆新材料有限公司提供的Lencolo 2108消泡剂。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。