Led光固化喷墨墨水及其在图案记录物中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于喷墨墨水制备【技术领域】，尤其涉及一种LED光固化喷墨墨水及其在图案记录物中的应用，所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分：纳米级颜料1-10%，紫外线吸收剂2-5%，超级分散剂1-10%，快速引发剂2-10%，高分子预聚物2-20%，润湿流平剂0.1-2%，消泡剂0.1%-1%，附着力促进剂0.1-10%，柔性单体5%-10%，UV活性稀释剂30-70%。该LED光固化喷墨墨水粘度低，不会堵塞打印机的喷头，固化速度快，固化时间可控，具有长效抗氧化、抗黄变的性能，且具有柔韧性，适于在卷材上使用；该LED光固化喷墨墨水应用到图案记录物中，其图案具有很强的光泽感，且具有耐擦伤性。
【专利说明】LED光固化喷墨墨水及其在图茱记录物中的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于喷墨墨水制备【技术领域】，尤其涉及一种LED光固化喷墨墨水及其在图案记录物中的应用。
【背景技术】
[0002]目前数码喷绘业所采用的墨水基本可分为以下几类:水性染料墨水、水性颜料墨水、溶剂型颜料墨水、油性颜料墨水和光固化墨水。从使用数量来看，溶剂型颜料墨水占绝大多数，闻于其它几种墨水的总和。
[0003]溶剂型颜料墨水由颜料、连结料、有机溶剂、添加剂组成，其中有机溶剂是最主要的组成部分，部分有机溶剂会损害人体及皮下脂肪，特别是丁酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂会散发非常难闻的气味，同时会对人体健康产生危害，由于溶剂型颜料墨水在打印后是依靠有机溶剂的挥发完成干燥过程的，其挥发的有机溶剂成为很大的污染源，每台喷绘机所产生的有机挥发物(VOC)远远超过几十辆汽车的污染排放量。特别是在广告牌投放较为密集的区域，VOC还会与空气中的氮氧化物发生光化学反应，产生臭氧及烟雾，造成大气污染，长期操作喷绘打印机的工作人员，因长期在此环境内工作，对身体健康影响较大。
[0004]LED光固化墨水主要是利用LED光波感光作用，使墨成膜和干燥。LED光固化墨水干燥和成膜的机理，是一种化学的变化，利用不同的紫外线光谱产生不同的能量而将不同的预聚物(OLIGOMER)和不同的单体聚合成聚合物，LED光固化墨水的色膜，具有良好的机械性和化学性。
[0005]LED光固化墨水的组成与溶剂型颜料墨水有相似的地方，不同之处是LED光固化墨水的成膜是化学作用，从单体到聚合物；而溶剂型颜料墨水的成膜是物理作用，树脂已经是聚合体，溶剂是将固体的聚合物溶解成液体的聚合物，帮助适应印涂在作用物上，然后溶剂经挥发或被吸收，使液体的聚合物`再回复成原来的固态状。LED光固化墨水具有无溶剂挥发、节省能源消耗、减少环境污染的优点，随着人们和环境保护意识不断提高，环境友好的LED光固化墨水生产工艺越来越受到关注。
[0006]目前，生产LED光固化墨水过程中，其使用的颜料会影响墨水的粘度，现有的LED光固化墨水存在粘度高、固化速度不可控、固化层容易黄变、稳定性差等不足，且现有的LED光固化喷墨墨水固化后的油墨膜较脆，在卷材上使用其油墨易脱落，不适宜在卷材上使用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一在于:针对现有技术存在的不足，提供一种粘度低、固化速度可控、固化层不易变黄、稳定性好且可在卷材上使用的LED光固化喷墨墨水。
[0008]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0009]LED光固化喷墨墨水，所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分:纳米级颜料1-10%，紫外线吸收剂2-5%，超级分散剂1_10%，快速引发剂2-10%，高分子预聚物2_20%，润湿流平剂0.1-2%，消泡剂0.1-1%，附着力促进剂0.1-10%，柔性单体5-10%，UV活性稀释剂30-70%ο
[0010]作为一种改进，所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分:纳米级颜料3-6%，紫外线吸收剂3-4%，超级分散剂2.5-4%，快速引发剂4-6%，高分子预聚物6_10%，润湿流平剂
0.5-1%，消泡剂0.3-0.5%，附着力促进剂3-6%，柔性单体6_8%，UV活性稀释剂40_60%。
[0011]作为一种改进,所述纳米级颜料和紫外线吸收剂的粒度分布D90均小于150nm。
[0012]优选的，所述纳米级颜料为C.1.颜料黑7、C.1.颜料蓝15:3、C.1.颜料蓝15:4、C.1.颜料绿7、C.1.颜料橙13、C.1.颜料红122、C.1.颜料红146、C.1.颜料紫19、C.1.颜料黄151、C.1.颜料黄155、C.1.颜料黄180、纳米钛白粉、气相白炭黑、气相碳酸钙中的一种或多种。
[0013]优选的，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮紫外线吸收剂或苯并三唑紫外线吸收剂，所述二苯甲酮紫外线吸收剂优选为2，4-二羟基二苯酮(UV-214)、2-羟基-4-甲氧基二苯酮(UV-9)、2-羟基-4-辛氧基二苯酮(UV-531)中的一种或多种，所述苯并三唑类紫外线吸收剂优选为2- (2 z -羟基-5 z -甲基苯基)苯并三氮唑，2- (2’-羟基-3’，5’- 二叔苯基)-5_氯化苯并三唑，2-(2-羟基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑，2- Cl'-羟基-V -苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑中的一种或多种。
[0014]优选的，所述超级分散剂为高分子带锚固基团的超级分散剂，优选为S0LSPERSE39000、S0LSPERSE32000、S0LSPERSE5000、S0LSPERSE22000、AFC0NA-3580 中的一种或几种，其中S0LSPERSE是一种适用于溶剂卷材涂料中分散颜料的聚合物分散剂，AFC0NA-3580属于有机硅类聚醚改性的二甲基硅氧烷。
[0015]优选的，所述快速`引发剂为安息香二乙醚、2-羟基-2甲基-1苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮、二苯甲酮及其衍生物、异丙基硫杂蒽酮、2，4_ 二乙基硫杂蒽酮、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种或多种，优选为IRGA⑶RE系列、RUNTE⑶RE系列中的一种或几种。
[0016]优选的，所述高分子预聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸预聚物、单丙烯酸酯预聚物、聚酯丙烯酸酯预聚物、环氧丙烯酸树脂共聚物、聚氨酯丙烯酸树脂共聚物、聚酯丙烯酸树脂共聚物或聚酯丙烯酸酯低聚物，优选为树脂CN2302、树脂CN2303、丙烯酸酯预聚物6325-100、6361-100,6362-100 中的一种或几种。
[0017]所述润湿流平剂为BYK润湿流平剂、EFKA润湿流平剂、IRGAFLOff润湿流平剂中的一种或几种，所述 BYK 润湿流平剂优选为 BYK-161、BYK-163、BYK-190, BYK-2100、BYK-333中的一种或几种，所述EFKA润湿流平剂优选为EFKA-3030、EFKA - E3031、EFKA-3033、EFKA-E3500、EFKA-E3288、EFKA-3035、EFKA-3034、EFKA-3777、EFKA-3239、EFKA-3600、EFKA-3299、EFKA-3236、EFKA-E3772、EFKA-E3778、EFKA-3580、EFKA-E3886、EFKA-E3500、EFKA-E3570、EFKA - E3883、EFKA-3037中的一种或几种，所述IRGAFL0W润湿流平剂优选为IRGAFLOffl 10, IRGAFLOfflOO中的一种或多种，其中，BYK的主要成分是有机硅，属于有机硅类表面活性剂，EFKA的主要成分为改性的聚丙烯酸酯，IRGAFL0W属于氟改性聚丙烯酸酯类。
[0018]所述消泡剂为EFKA消泡剂，所述EFKA消泡剂优选为EFKA-2721、EFKA - 2550、EFKA-2035、EFKA-2021、EFKA-2526、EFKA - 2018、EFKA - 2022、EFKA - 2720、EFKA - 2020、EFKA - E2722、EFKA - E2038、EFKA - E2028 中的一种或多种。
[0019]所述附着力促进剂为氨丙基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂Z-6040、硅烷偶联剂Z-6020、硅烷偶联剂Z-6030、硅烷偶联剂Z-6011、硅烷偶联剂Z-6121中的一种或几种。
[0020]所述柔性单体为柔性二胺单体或柔性双酐单体，所述柔性二胺单体优选为氧-二苯胺或4，4-双酚A 二苯醚二胺，所述柔性双酐单体优选为二苯甲酮-四羧双酐或二苯酐砜。
[0021]优选的，所述UV活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、三缩丙二醇
二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯酯、三羟甲基三丙烷酯、丙氧化三羟甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
[0022]本发明的配方中:
[0023]紫外线吸收剂，是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化，能大幅度提高墨水的抗老化性能，不易燃、不腐蚀、贮存稳定性好，能与多种高聚物相容，兼具长效抗氧化、抗黄变的性能。
[0024]超级分散剂，是一种特殊的表面活性剂，分子结构含有两个在溶解性和极性上相对的基团，其中一个是较短的极性基，称为亲水基，其分子结构特点使其很容易定向排列在物质表面或两相界面上，降低界面张力，对水性分散体系有很好的分散效果；超级分散剂在颗粒表面形成多点锚固，提高了墨水的吸附牢度，不易解吸，溶剂化链比传统分散剂亲油基团长，可起到有效的空间稳定作用，易于活动，能迅速移向颗粒表面，起到润湿保护作用，且不会在颗粒表面导入亲油膜，从而不会影响产品的使用性能。
[0025]快速引发剂，是能引发单体进行聚合反应的物质，在热或光的作用下发生共价键均裂而生成两个自由基，能够引发聚合反应。
[0026]高分子预聚物，是一种分子量较高、由单体经初步聚合而成的物质，用在单体难于一次完全聚合成聚合物，或避免聚合物在加工成型中容易发生空洞和裂缝的情况，其能在较短的时间内固化成膜，提高了分子间能量的传递效率，提高了印刷品的质量。
[0027]保湿流平剂，既能提闻嗔墨墨水的保湿性能和纳米级颜料的转移率，还能使墨水表层平整光滑，具有光泽。
[0028]消泡剂，能够消除喷墨墨水中产生的气泡。
[0029]附着力促进剂，能提高喷墨墨水与各种基材的结合力，明显改善墨膜的抗潮湿性能和耐热性能，从而能够提高产品的储存稳定性和长效性。
[0030]柔性单体，其玻璃化温度较低，而玻璃化温度是反映聚合物柔软性或硬脆性的重要指标，柔性单体赋予该喷墨墨水具有一定的柔韧性和延伸性，使得该喷墨墨水适于在卷材上使用。
[0031]UV活性稀释剂，可参与光固化反应，由于其反应活性高，在光的照射下能提高喷墨墨水的固化速度，影响喷墨的固化膜的化学性质和物理性能；另外还起溶解、稀释高分子预聚物的作用，由于其稀释性较佳，故能降低喷墨墨水的粘度。
[0032]本发明的另一目的在于提供一种LED光固化喷墨墨水在图案记录物中的应用。
[0033]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0034]本发明提供的LED光固化喷墨墨水，其粘度低，不会堵塞打印机的喷头，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，固化能量可达130mj/cm%辐射能量除了造成油墨的表面固化外，更能渗透深入液状的油墨中，并刺激深层墨膜的进一步固化，从而提高该喷墨墨水的固化速度，固化时间可控制在5-20秒内，由于该喷墨墨水能在较短的时间内固化成膜，提高了印刷图案的转移率，具有长效抗氧化、抗黄变的性能，且具有一定的柔韧性和延伸性，适于在卷材上使用；该LED光固化喷墨墨水应用到图案记录物中，其图案具有很强的光泽感，且具有耐擦伤性。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]实施例一
[0037]LED光固化喷墨墨水，按重量百分比包括以下组分:10%C.1.颜料黑7、3%2，4_二羟基二苯酮、1%AFC0NA_3580 (埃夫科纳助剂(江苏)有限公司)、4%2_羟基-2甲基-1苯基丙酮、6%树脂CN2302 (沙多玛(广州)化学有限公司)、0.5%BYK-163 (毕克化学(铜陵)有限公司)、0.l%EFKA-2526 (巴斯夫(中国)有限公司)、3%硅烷偶联剂Z-6040 (道康宁(中国)投资有限公司)、5%氧-二苯胺、67.4%三羟甲基三丙烷酯。
[0038]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三级滤膜过滤，即可制得。
[0039]实施例二
[0040]LED光固化喷墨墨水，按重量百分比包括以下组分:3%C.1.颜料蓝15:3、2%2- (2 z -羟基-5 ,-甲基苯基)苯并三氮唑、2.5%S0LSPERSE39000 (路博润特种化工(上海)有限公司)、10%N，N- 二甲基苯甲 酸乙酯、20%丙烯酸酯类预聚物6325-100(长兴化学工业股份有限公司)、0.1%ΒΥΚ-3500 (毕克化学(铜陵)有限公司)、1%EFKA_2020 (巴斯夫(中国)有限公司)、0.1%氨丙基三乙氧基硅烷、6% 二苯甲酮-四羧双酐、55.3%N-乙烯基吡咯烷酮。
[0041]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三级滤膜过滤，即可制得。
[0042]实施例三
[0043]LED光固化喷墨墨水，按重量百分比包括以下组分:1%C.1颜料红122、4%2_羟基-4-甲氧基二苯酮、4%S0LSPERSE5000(路博润特种化工(上海)有限公司)、2%异丙基硫杂蒽酮、2%环氧丙烯酸树脂共聚物、1%ΒΥΚ-333 (毕克化学(铜陵)有限公司)、0.3%EFKA-E2722(巴斯夫(中国)有限公司)、10%硅烷偶联剂Z-6011(道康宁(中国)投资有限公司)、8%4，4_双酚A 二苯醚二胺、67.7%丙烯酸异冰片酯。
[0044]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三级滤膜过滤，即可制得。
[0045]实施例四
[0046]LED光固化喷墨墨水，按重量百分比包括以下组分:6%C.1颜料黄155、5%2_(2’_羟基-3’，5’ - 二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、10%S0LSPERSE22000 (路博润特种化工(上海)有限公司)、6% 二酞基嶙氧化物、10%聚酯丙烯酸酯低聚物、296EFKA-3236 (巴斯夫(中国)有限公司)、0.5%EFKA-2550 (巴斯夫(中国)有限公司)、6%硅烷偶联剂Z-6030 (道康宁(中国)投资有限公司)、10% 二苯酐砜、44.5%丙氧化三羟甲酯。
[0047]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三级滤膜过滤，即可制得。
[0048]实施例五
[0049]6%C.1颜料黑、1.5%纳米钛白粉、2%气相白炭黑、3.8%2_ (2'-羟基_4'-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑中、0.5%AFC0NA-3580 (埃夫科纳助剂(江苏)有限公司)、6%聚氨酯丙烯酸树脂共聚物、0.2%EFKA-2526 (巴斯夫(中国)有限公司)、0.5%BYK_163 (毕克化学(铜陵)有限公司)、6%Irgacu re519(巴斯夫(中国)有限公司)、1.5%硅烷偶联剂Z-6040
(道康宁(中国)投资有限公司)、2%氧-二苯胺、40%三缩丙二醇二丙烯酸酯、30%三羟甲基三丙烷酯。
[0050]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三级滤膜过滤，即可制得。
[0051]实施例六
[0052]5%C.1.颜料黑、2%气相白炭黑、4%2_(2'-羟基_4'-苯甲酸基苯基)_5氯_2H_苯并三唑中、4%AFC0NA-3580 (埃夫科纳助剂(江苏)有限公司)、6%脂肪族聚氨酯丙烯酸预聚物、0.6%EFKA-3030 (巴斯夫(中国)有限公司)、0.5%BYK_161 (毕克化学(铜陵)有限公司)、3%Irgacure249 (巴斯夫(中国)有限公司)、3%Irgacure573 (巴斯夫(中国)有限公司)、2%硅烷偶联剂Z-6020 (道康宁(中国)投资有限公司)、4%氧-二苯胺、20%丙烯酸异冰片酯、45.9% 二丙二醇二丙烯酸酯。
[0053]将上述组分按比例混合均匀后，分别经过滤孔径为1.0 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m三
级滤膜过滤，即可制得。
[0054]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分:纳米级颜料1_10%，紫外线吸收剂2-5%，超级分散剂1_10%，快速引发剂2-10%，高分子预聚物2-20%，润湿流平剂0.1-2%，消泡剂0.1-1%，附着力促进剂0.1-10%，柔性单体5%_10%，UV活性稀释剂30-70%。
2.如权利要求1所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述喷墨墨水按重量百分比包括以下组分:纳米级颜料3-6%，紫外线吸收剂3-4%，超级分散剂2.5-4%，快速引发剂4_6%，高分子预聚物6-10%，润湿流平剂0.5-1%，消泡剂0.3-0.5%，附着力促进剂3_6%，柔性单体6%-8%，UV活性稀释剂40-60%。
3.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水,其特征在于:所述纳米级颜料和紫外线吸收剂的粒度分布D90均小于150nm。
4.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述纳米级颜料为C.1.颜料黑7、C.1.颜料蓝15:3、C.1.颜料蓝15:4、C.1.颜料绿7、C.1.颜料橙13、C.1.颜料红122、C.1.颜料红146、C.1.颜料紫19、C.1.颜料黄151、C.1.颜料黄155、C.1.颜料黄180、纳米钛白粉、气相白炭黑、气相碳酸钙中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述紫外线吸收剂为二苯甲酮紫外线吸收剂或苯并三唑紫外线吸收剂；所述超级分散剂为高分子带锚固基团的超级分散剂；所述快速引发剂为安息香二乙醚、2-羟基-2甲基-1苯基丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮、二苯甲酮及其衍生物、异丙基硫杂蒽酮、2，4_ 二乙基硫杂蒽酮、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种或几种。
6.如权利要求1或2 所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述高分子预聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸预聚物、单丙烯酸酯预聚物、聚酯丙烯酸酯预聚物、环氧丙烯酸树脂共聚物、聚氨酯丙烯酸树脂共聚物、聚酯丙烯酸树脂共聚物、聚酯丙烯酸酯低聚物中的一种或几种。
7.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述润湿流平剂为BYK润湿流平剂、EFKA润湿流平剂、IRGAFLOff润湿流平剂中的一种或多种。
8.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述消泡剂为EFKA消泡剂；所述附着力促进剂为氨丙基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂中的一种或两者的混合物。
9.如权利要求1或2所述的LED光固化喷墨墨水，其特征在于:所述柔性单体为柔性二胺单体或柔性双酐单体；所述UV活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯酯、三羟甲基三丙烷酯、丙氧化三羟甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯，1，6_己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
10.权利要求1所述的LED光固化喷墨墨水在图案记录物中的应用。
【文档编号】C09D11/40GK103525194SQ201310456776
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】王学春, 刘军 申请人:山东德创喷墨科技有限公司