一种混合型水性光固化树脂材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合型水性光固化树脂材料及其制备方法，属于水性光固化材料的制备【技术领域】。它是由以下组分制成：水性环氧丙烯酸酯预聚物30-65%；水性固体丙烯酸酯水分散体20-50%；光引发剂2-5%；杀菌剂0.1-0.3%；含羟基的丙烯酸酯类物质2-5%；去离子水0-10%。本发明采用环氧丙烯酸酯预聚物和水性固体丙烯酸树脂共混，有效利用了环氧丙烯酸酯预聚物成膜后硬度高、附着力强、光泽度高的特点和水性丙烯酸树脂柔韧性高的优势，二者共混，提高了膜层的综合性能，能兼具两种物质单独成膜的优点。
【专利说明】一种混合型水性光固化树脂材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水性光固化材料的制备【技术领域】，具体的说是一种混合型水性光固化树脂材料及其制备方法，包括水性光固化环氧丙烯酸酯预聚物的合成及其与水性丙烯酸树脂的共混技术。
【背景技术】
[0002]传统溶剂型油墨或光油含有大量溶剂，有机挥发物(VOC)含量较高，印刷后挥发的溶剂会污染空气和产品，对包装物的安全、印刷工人和消费者的健康形成威胁。随着世界各国环保法规对VOC控制越来越严，油墨制造商推出各种低VOC环保型油墨，主要有水性油墨和辐射固化油墨两大类。
[0003]水性油墨以水型连接料作为颜料的分散介质，大幅度降低了 VOC的排放量，改善了油墨生产车间和印刷车间的生产环境，避免了对环境的污染和危害。目前水性油墨主要应用于柔性版印刷和凹版印刷中，在食品、医药、烟酒、儿童玩具等包装印刷领域占有相当大的比例。
[0004]紫外光固化油墨(UV油墨)是一种环保型油墨，具有固化速度快、成I旲质量闻的特点，但传统油基UV油墨连接料中含有难闻气味的活性稀释剂，对人体皮肤具有一定的刺激性。水性光固化油墨是UV油墨的发展方向，水性UV体系中用水替代活性稀释剂，大大降低了体系的毒性和对皮肤的刺激性。
[0005]油墨连接料决定了油墨的流变性能和成膜性能，是制备油墨的关键。与传统油基UV油墨的连接料相比，水性UV体系连接料具有以下特点:(I)水作为稀释剂，可解决挥发性组份的毒性和刺激性等问题，并降低生产成本；(2)可以通过添加水或增稠剂、流变助剂来调节油墨体系的流变性能和黏度；(3)体系中挥发性有机物极少、不易燃，生产安全性高；
(4)固化后可以得到较薄的固化膜；(5)印刷设备易于用水清洗。
[0006]水性UV油墨是指利用水性UV树脂预聚物作为连接料制备的油墨，该类油墨结合了 UV油墨和水性油墨的优点，保持了 UV油墨的干燥速度；黏度比UV油墨易于调节；干燥后的墨层比传统的UV油墨薄；与常用的UV油墨相比，气味小，最终的印刷产品不会带有特殊的“UV”气味等。印刷品墨层中没有有机溶剂残留，符合严格的食品、药品包装以及儿童玩具的使用要求，具有广阔的应用前景。
[0007]中国专利文献CN101629050A以聚醚型丙烯酸酯和聚氨酯型丙烯酸酯混合物制备了水性UV涂料，专利文献CN101659809A利用高官能水性聚氨酯丙烯酸酯和亲水性丙烯酸酯稀释体或者预聚物，制备了一种超高固含量水性UV黑色油墨，专利文献CN101633817A利用聚氨酯丙烯酸酯低聚物配合功能型纳米材料等制备了一种水性UV塑胶涂料，目前水性UV涂料或者油墨相关研究比较活跃，其选用光固化体系均为一种或多种水性UV预聚物，采用单一的紫外光固化方式完成固化和干燥。
【发明内容】
·[0008]本发明的目的在于提供一种混合型水性光固化树脂材料及其制备方法。本发明采用环氧丙烯酸酯预聚物和水性固体丙烯酸树脂共混，有效利用了环氧丙烯酸酯预聚物成膜后硬度高、附着力强、光泽度高的特点和水性丙烯酸树脂柔韧性高的优势，二者共混，提高了膜层的综合性能，能兼具两种物质单独成膜的优点。该混合型水性光固化树脂材料可用于纸质印刷品的光油或水性光固化油墨的连接料。
[0009]本发明所采用的技术方案为:
一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，包括以下组分及质量百分比:
水性环氧丙烯酸酯预聚物30-65% ；
水性固体丙烯酸酯水分散体 20-50%;
光引发剂2-5%;
杀菌剂0.1-0.3% ；
含羟基的丙烯酸酯类物质2-5% ；
去离子水0-10% ；
优选的，所述水性固体丙烯酸树脂的分子量为5000~10000。
[0010]优选的，所述光引发剂是指2-羟基-2-甲基-1-对羟基醚基苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-对苯基丙酮、二苯甲酮、1-羟基环己基苯甲酮的一种或几种。
[0011]优选的，所述杀菌剂为取代芳烃类、杂环化合物类、胺类化合物和无机抗菌剂类的一种或几种。
[0012]优选的，所述含羟基的丙烯酸酯类物质包括甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。
[0013]本发明还提供了一种混合型水性光固化树脂材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤:
S1:制备水性环氧丙烯酸酯预聚物；
(1)在装有搅拌器、恒压漏斗、冷凝管和温度计的装置中，加入双酚A型环氧树脂和对苯二?)，温度缓慢升到60°C时，慢慢滴加N，N-二甲基苄胺和丙烯酸的混合溶液，再缓慢升温到92°C左右，反应至体系的酸值小于5mgK0H/g，停止反应，降温；
(2)当体系的温度降至60°C以下，加入顺丁烯二酸酐，添加过程中要充分搅拌均匀，缓慢升温到90°C左右，当体系酸值为130-150mgK0H/g时停止反应，降温；
未利用碱中和前水性环氧丙烯酸酯预聚物的结构式如下所示:
【权利要求】
1.一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，包括以下组分及质量百分比: 水性环氧丙烯酸酯预聚物30-65% ； 水性固体丙烯酸酯水分散体 20-50%; 光引发剂2-5%; 杀菌剂0.1-0.3% ； 含羟基的丙烯酸酯类物质2-5% ； 去离子水0-10%。
2.根据权利要求1所述的一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，所述水性固体丙烯酸树脂的分子量为5000~10000。
3.根据权利要求1所述的一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，所述光引发剂是指2-羟基-2-甲基-1-对羟基醚基苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-对苯基丙酮、二苯甲酮、1-羟基环己基苯甲酮的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，所述杀菌剂为取代芳烃类、杂环化合 物类、胺类化合物和无机抗菌剂类的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种混合型水性光固化树脂材料，其特征是，所述含羟基的丙烯酸酯类物质包括甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1~5中任一权利要求所述的一种混合型水性光固化树脂材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤: 51:制备水性环氧丙烯酸酯预聚物； (1)在装有搅拌器、恒压漏斗、冷凝管和温度计的装置中，加入双酚A型环氧树脂和对苯二?)，温度缓慢升到60°C时，慢慢滴加N，N- 二甲基苄胺和丙烯酸的混合溶液，再缓慢升温到92°C左右，反应至体系的酸值小于5mgKOH/g，停止反应，降温； (2)当体系的温度降至60°C以下，加入顺丁烯二酸酐，添加过程中要充分搅拌均匀，缓慢升温到90°C左右，当体系酸值为130-150mgK0H/g时停止反应，降温； (3)当体系温度降到60°C以下时，慢慢加入三乙胺，调节pH值至5，在剧烈搅拌下加入去离子水，出料保存，得到水性光固化环氧丙烯酸酯预聚物； 上述步骤SI中所述各组分的质量百分比如下: 双酚A型环氧树脂 30-35% 对苯二酚0.1-0.14% N，N- 二甲基苄胺 0.4-0.5% 丙烯酸11-13% 顺丁烯二酸酐9-10% 三乙胺14-18% 去尚子水25-35% 52:水性固体丙烯酸酯水分散体的制备； 将水性固体丙烯酸树脂、氨水和去离子水混合，慢速搅拌，得到水性固体丙烯酸酯水分散体； 上述步骤S2中所述各组分的质量百分比如下:水性固体丙烯酸树脂:30-35% 氨水:8-12% 去尚子水:55-60% 步骤S2中所述氨水的体积浓度为28% ； S3:混合型水性光固化油墨连接料的制备: 按所述混合型水性光固化树脂材料组分及质量百分比称取步骤(1)制备的水性环氧丙烯酸酯预聚物、步骤(2)中制备的水性固体丙烯酸树脂水分散体、含羟基的丙烯酸酯类物质、光引发剂、杀菌剂和去离子水混合，搅拌均匀，即得混合型水性光固化油墨连接料。
【文档编号】C09D11/101GK103666027SQ201310543888
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】张立敬, 景晓静, 褚夫强 申请人:济南阿波罗文化用品有限公司, 齐鲁工业大学