专利名称：一种低能电子束辐射固化涂料及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种低能电子束辐射固化涂料及其使用方法，尤其涉及一种应用于塑 胶或纸张底材上的低能电子束辐射固化涂料及其使用方法。
背景技术：
现在印刷行业中，紫外光固化进展很快。在许多低速到中速的窄幅印刷使用中，光 固化UV是比较经济的加工方法。然而，在阔幅高速印刷时，UV产生的热量多，使得印刷涂层 不均勻，在一些热敏性的薄膜等基材印刷时，薄膜易变形。由于UV光固化涂料固化时的能 量较小，固化后的涂层残留较多未反应完全的小分子单体，同时由于配方中含有光引发剂， 涂层中的迁移成分较多，气味较大，涂膜性能较差。中国专利CN101117458公开了一种紫外光或电子束引发的固化涂料，在反应器中 首先加入二异氰酸酯、催化剂，将等当量的聚氨酯多元醇加入反应器之中，其加入速度应控 制在使反应器中的混合物温度不超过80°C，持续加热反应器，使反应混合物在65°C下保温 2小时，然后将等当量的2-羟基丙烯酸乙酯一次性加入，并在65°C下再保温1小时，生成预 聚物，取预聚物20kg，将80kg的活性稀释剂、光引发剂、热稳定剂、选择性粘接促进剂加入， 持续在65°C下保温2小时，即制得涂料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供另一种低能电子束辐射固化涂料，进一步，本发 明还提供了该涂料的使用方法。为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是一种低能电子束辐射固化涂 料，其重量百分组成为40% -90%反应性低聚物、10% -60%反应性单体、0. 3% -5%的添加 剂、0% -30%的热塑性树脂、0% -15%的光引发剂、0% -30%的颜填料。进一步在上述电子束辐射固化涂料中，所述的反应性低聚物是丙烯酸酯或甲基 丙烯酸酯官能基的齐聚物。所述的反应性单体是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧化季戊四醇的三和四丙烯 酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、烷氧化二 丙烯酸二丙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸己 酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯 酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、η-乙烯基甲酰胺、丙烯酸异癸 酯、乙烯基_己内酰胺、丙烯酸异辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二醇苯基醚-丙烯酸酯、聚 乙二醇苯基醚-丙烯酸酯，聚丙二醇苯基醚-丙烯酸酯和这些化合物的烷基取代的苯基衍 生物中的一种或几种。所述的热塑性树脂是松香及其衍生物、石油树脂、达玛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯 乙烯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种。所述的光引发剂是自由基型光引发剂，包括羟基环己基苯基酮、羟甲基苯基丙酮、二甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基_1-[4(甲基硫代)苯基]2-吗啉代丙酮-1 ； 1-(4-异丙基苯 基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羟基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羟 基乙氧基)苯基-2-(2-羟基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯乙酮、2，4，6_三甲基苯甲酰基 二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)_2，4，4-三甲基戊基氧化膦和2-羟基-2-甲 基-1-苯基-丙- 1-酮的混合物及其混合物。所述的添加剂是本领域技术人员常用的稳定剂、附着力促进剂、光敏剂、催化剂， 引发剂、润滑剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂和分散剂中的一种或几种。所述的颜填料是二氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、硅酸铝、硅酸钙、碳黑、氧化铁 黑、铜铬铁矿黑、氧化铁，氧化铬绿、铁兰、铬绿、锰紫、磷酸钴、铬酸铅、钼酸铅，和镉、钛酸 盐、珠光剂、滑石粉、碳酸钙、氧化铝、高岭土、单偶氮颜料.重氮颜料、重氮缩舍颜料、哇吖 啶酮颜料、二噁嗪紫.瓮颜料，硫靛颜料、酞菁颜料、四氯异吲哚啉酮中的一种或几种。再进一步，本发明还提供了上述电子束辐射固化涂料印刷在以塑胶或纸张为底材 上的使用方法。在该使用方法中，当电子束辐射固化涂料不含光引发剂时，其使用步骤为， a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料；b)采用小于或等于200士 10kV电 子束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。在另一种使用方法中，当电子束辐射固化涂料含少量的光引发剂时，其使用步骤 为，a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料；b)先采用紫外光进行预固化 涂层；c)再采用小于或等于200士 10kV电子束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。上述电子束辐射固化涂料不含挥发性有机物，且固化的能量大，使涂层固化更为 彻底，基本不残留小分子单体，所以不管是涂料，还是固化后的涂层，都更为环保和安全，特 别适合食品、香烟、酒类等包装品的涂装。涂层固化更为彻底，涂层具有更高的耐磨性、耐划 伤性、耐溶剂性等物理化学性能。同时由于不含或很少含光引发剂，所以涂层亦具有优异的 耐黄变性，以及良好的柔韧性。并且对于厚涂层和含颜料体系的涂层，EB固化可以更大地 凸现其优越性。EB固化的能量更大，所以可以获得更高的固化速度，印刷速度可高达3000 英尺/分钟。EB涂料不需要价格较高的光引发剂，所以相对于UV涂料成本较低。利用EB 固化产生热量少这一特点，可以对UV印刷难以对付的热敏印刷材料，如热收缩膜、感热纸 等进行印刷和涂布加工。
具体实施例方式本发明的主旨是调整涂料的组成和配比，使涂料不含挥发性有机物，少用或不用 光引发剂，使涂料具有更高的环保性。由于涂层固化能量高，使得涂层固化更为彻底，基本 不残留小分子单体，涂层具有更高的耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性等物理化学性能。同时由 于涂料的涂层不含或少含光引发剂等小分子物质，所以涂层亦具有优异的耐黄变性，以及 良好的柔韧性。并且对于厚涂层和含颜料体系的涂层，EB固化可以更大地凸现其优越性。 由于光引发剂价格高，该涂料少用或不用价格较高的光引发剂，所以相对于光固化UV涂料 成本较低。利用EB固化产生热量少这一特点，可以对UV涂料印刷难以对付的热敏印刷材 料进行印刷和涂布加工，如热收缩膜、感热纸等。下面结合实施例对本发明的内容作进一步 详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，方法中材料及条件的选择可因地制宜 而对结果并无实质性影响。
首先简述本发明的基本方案一种低能电子束辐射固化涂料，其重量百分组成为 40% -90%反应性低聚物、10% -60%反应性单体、0. 3% -5%的添加剂、0% -30%的热塑性 树脂、0% -15%的光引发剂、0% -30%的颜填料。上述电子束辐射固化涂料印刷在以塑胶或纸张为底材上的使用。使用步骤为， a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料的涂层；b)采用小于或等于 200士 10kV电子束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。当涂料少含有光引发剂时，所述的使用步骤为，a)印刷于塑胶或纸张底材至少一 层电子束辐射固化涂料的涂层；b)可先采用紫外光进行预固化涂层；c)再采用小于或等于 200士 10kV电子束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。实施例1制备电子束固化涂料，将反应性低聚物1500克环氧丙烯酸酯齐聚体、300克聚氨 酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体1000克二丙烯酸三丙二醇酯 TPGDA、350克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333，搅拌混 合均勻。辊涂于纸张表面，涂膜厚度约4微米，暴露于150kV的电子束辐射中，剂量约 60kGy，对样品进行固化。所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。实施例2制备电子束固化涂料，将反应性低聚物1500克甲基丙烯酸酯齐聚体、300克聚氨 酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体1000克三羟甲基丙烷三丙烯 酸酯、350克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333，搅拌混 合均勻。辊涂于纸张表面，涂膜厚度约4微米，暴露于180kV的电子束辐射中，剂量约 60kGy，对样品进行固化。所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。实施例3制备电子束固化涂料，将反应性低聚物1500克甲基丙烯酸酯齐聚体、300克聚氨 酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体1000克丙烯酸己酯、350克三 羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333，搅拌混合均勻。辊涂于纸张表面，涂膜厚度约4微米，暴露于200kV的电子束辐射中，剂量约 60kGy，对样品进行固化。所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。实施例4制备电子束固化的黑色涂料，将反应性低聚物2000克环氧丙烯酸酯齐聚体、300 克聚氨酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333， 润湿分散剂40克分散剂BYK163，400克炭黑搅拌混合均勻。固化方式同实例1。所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。实施例5制备电子束固化的白色涂料，将反应性低聚物2000克环氧丙烯酸酯齐聚体、300 克聚氨酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333，润湿分散剂40克分散剂BYK163，800克钛白粉搅拌混合均勻。固化方式同实例1。所得的 涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。实施例6制备电子束固化的白色涂料，将反应性低聚物2000克甲基丙烯酸酯齐聚体、300 克聚氨酯丙烯酸酯齐聚体、300克聚酯丙烯酸酯齐聚体，反应性单体500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，100克2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基 二氧磷酮，流平助剂15克有机硅共聚物BYK333，润湿分散剂40克分散剂BYK163，800克钛 白粉搅拌混合均勻。辊涂于纸张表面，涂膜厚度约4微米，先采用紫外光进行预固化涂层；再暴露于 200kV的电子束辐射中，剂量约60kGy，对样品进行固化。所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐 溶剂性好。在上述实施例中，所述的反应性单体还可以是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧 化季戊四醇的三和四丙烯酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯 酸二丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸二丙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羟甲基丙 烷三丙烯酸酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月 桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、n-乙 烯基甲酰胺、丙烯酸异癸酯、乙烯基-己内酰胺、丙烯酸异辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二 醇苯基醚_丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚_丙烯酸酯，聚丙二醇苯基醚_丙烯酸酯中的一种或 几种。所述的添加剂是本领域技术要员常用的稳定剂、附着力促进剂、光敏剂、催化剂， 引发剂、润滑剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂和分散剂中的一种或几种所述的热塑性树脂是松香、石油树脂、达玛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、酚 醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂中的一种或几种。所述的光引发剂是自由基型光引发剂，所述的自由基型光引发剂是羟基环己基 苯基酮、羟甲基苯基丙酮、二甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基_1-[4(甲基硫代)苯基]2-吗啉 代丙酮-1 ； 1- (4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羟 基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羟基乙氧基)苯基-2- (2-羟基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯 乙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)_2，4，4-三甲基 戊基氧化膦和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮中的一种或几种混合物。所述的颜填料是二氧化钛、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、硅酸铝、硅酸钙、碳黑、氧化铁 黑、铜铬铁矿黑、氧化铁，氧化铬绿、铁兰、铬绿、锰紫、磷酸钴、铬酸铅、钼酸铅，和镉、钛酸 盐、珠光剂、滑石粉、碳酸钙、氧化铝、高岭土、单偶氮颜料、重氮颜料、重氮缩舍颜料、哇吖啶 酮颜料、二噁嗪紫、瓮颜料，硫靛颜料、酞菁颜料、四氯异吲哚啉酮中的一种或几种。
权利要求
一种低能电子束辐射固化涂料，其重量百分组成为40％-90％反应性低聚物、10％-60％反应性单体、0.3％-5％的添加剂、0％-30％的热塑性树脂、0％-15％的光引发剂、0％-30％的颜填料。
2.根据权利要求1所述的低能电子束辐射固化涂料，其特征在于所述的反应性低聚 物是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能基的齐聚物。
3.根据权利要求2所述的低能电子束辐射固化涂料，其特征在于所述的反应性单体 是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧化季戊四醇的三和四丙烯酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、 烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸二丙二醇酯、三羟甲基 丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯 酸异冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙 烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、η-乙烯基甲酰胺、丙烯酸异癸酯、乙烯基-己内酰胺、丙烯酸 异辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二醇苯基醚-丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚_丙烯酸酯，聚丙 二醇苯基醚_丙烯酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的低能电子束辐射固化涂料，其特征在于所述的添加剂是稳 定剂、附着力促进剂、光敏剂、催化剂，引发剂、润滑剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、抗氧剂和分 散剂中的一种或几种
5.根据权利要求4所述的低能电子束辐射固化涂料，其特征在于所述的热塑性树脂 是松香、石油树脂、达玛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树 脂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的低能电子束辐射固化涂料，其特征在于所述的光引发剂是 自由基型光引发剂，所述的自由基型光引发剂是羟基环己基苯基酮、羟甲基苯基丙酮、二 甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基-1-[4(甲基硫代)苯基]2-吗啉代丙酮-1 ；1-(4_异丙基苯 基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羟基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羟 基乙氧基)苯基-2-(2-羟基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯乙酮、2，4，6_三甲基苯甲酰基 二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和2-羟基-2-甲 基-1-苯基-丙-1-酮中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求6所述的涂料，其特征在于所述的颜填料是二氧化钛、氧化锌、硫化 锌、硫酸钡、硅酸铝、硅酸钙、碳黑、氧化铁黑、铜铬铁矿黑、氧化铁，氧化铬绿、铁兰、铬绿、锰 紫、磷酸钴、铬酸铅、钼酸铅，和镉、钛酸盐、珠光剂、滑石粉、碳酸钙、氧化铝、高岭土、单偶氮 颜料、重氮颜料、重氮缩舍颜料、哇吖啶酮颜料、二噁嗪紫、瓮颜料，硫靛颜料、酞菁颜料、四 氯异吲哚啉酮中的一种或几种。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述低能电子束辐射固化涂料印刷在以塑胶或纸 张为底材上的使用。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于使用步骤为，a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料的涂层；b)采用小于或等于200士IOkV电子束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于使用步骤为，a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料的涂层；b)可先采用紫外光进行预固化涂层；C)再采用小于或等于200士 IOkV电子 束辐射上述涂层；或者重复上述使用步骤。
全文摘要
本发明公开了一种低能电子束辐射固化涂料，其重量百分组成为40％-90％反应性低聚物、10％-60％反应性单体、0.3％-5％的添加剂、0％-30％的热塑性树脂、0％-15％的光引发剂、0％-30％的颜填料。该涂料特别适用于塑胶或纸张为底材上涂层加工，其使用步骤为，a)印刷于塑胶或纸张底材至少一层电子束辐射固化涂料；b)采用小于或等于200±10kV电子束辐射上述涂料层；或者重复上述使用步骤。该涂料成本低、环保性好。使用该涂料所得的涂层耐磨性、耐划伤性、耐溶剂性好。
文档编号C09D4/06GK101845243SQ200910038288
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月28日 优先权日2009年3月28日
发明者孙攀峰, 杨爱军 申请人:恒昌涂料(惠阳)有限公司