适用于高速喷墨的led光固化喷墨墨水的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于高速喷墨的LED光固化喷墨墨水。
【背景技术】
[0002]UV喷墨印刷为UV技术领域发展最快的技术之一，UV喷墨印刷近年来取得了令人瞩目的成就，其产值从2008年的39亿美元增加到了 2012年的67亿美元，并有望在2018年增长到159亿美元。UV喷墨技术已经在印刷和包装市场上建立了属于自己的用户群。2013年，该市场的油墨和涂料消耗量分别为6万吨和8.2万吨，尽管已有了明显增长，但与整个印刷包装市场一年320万吨的油墨消耗量相比，还显得有些微不足道。史密瑟斯派诺公司发布了一份《2018年UV喷墨印刷市场预测》的报告，报告显示，UV喷墨印刷将在全球范围内迅速发展。其市场规模将在未来5年增长18.3%,并将在2018年达到159亿美元。西欧和北美成长迅速从地区上看，西欧和北美将在UV喷墨印刷技术的应用上领跑全球。2013年，西欧UV喷墨印刷市场规模约为24亿美元，并将在未来5年中保持2位数的增长幅度。
[0003]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，高于其它几种墨水的总和。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。而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。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。如专利号为CN103224731A、CN103224732A、CN103224734A、CN103224733A的中国专利分别公开了四种颜色适合于高速喷墨印刷用UV油墨，但上述专利中的UV油墨不具备在具有冷光源LEDUV固化装置的喷墨印刷机上使用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无溶剂挥发、能节省能源消耗、能减少环境污染且适用于冷光源LED的适用于高速喷墨的LED光固化喷墨墨水。
[0005]本发明所采用的技术方案是:所述喷墨墨水按重量份计，包括以下组分:
纳米级颜料1-10份紫外线吸收剂2-5份
超级分散剂1-10份快速引发剂2-10份高分子预聚物2-20份润湿流平剂0.1-2份消泡剂0.1-1份附着力促进剂0.1-10份
组合单体5-10份UV活性稀释剂30-70份。
[0006]优化的，按重量份计，包括以下组分:
纳米级颜料3-6份紫外线吸收剂3-4份超级分散剂2.5-4份快速引发剂4-6份高分子预聚物6-10份润湿流平剂0.5-1份消泡剂0.3-0.5份附着力促进剂3-6份
组合单体6-8份UV活性稀释剂40-60份。
[0007]优化的，所述纳米级颜料和所述紫外线吸收剂的粒度分布D90均小于150nm。
[0008]优化的，所述纳米级颜料为C.1.或颜料黑7、C.1.或颜料蓝15: 3、C.1.或颜料蓝15:4、C.1.或颜料绿7、C.1.或颜料橙13、C.1.或颜料红122、C.1.或颜料红146、C.1.或颜料紫19、C.1.或颜料黄151、C.1.或颜料黄155、C.1.或颜料黄180或纳米钛白粉或气相白炭黑或气相碳酸钙中的至少一种。
[0009]优化的，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)中的至少一种；所述苯并三唑类紫外线吸收剂优选为2- (2 z -羟基-5 '-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- (2'-羟基-4'-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑中至少一种。
[0010]优化的，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 中的至少一种。
[0011]优化的，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至少一种。
[0012]优化的，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中的至少一种。
[0013]优化的，所述润湿流平剂为BYK润湿流平剂、EFKA润湿流平剂、IRGAFL0W润湿流平剂中的至少一种，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中的至少一种。
[0014]优化的，所述单体为2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸酯丁酯、氨基甲酸酯单丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸2-乙氧乙氧基乙酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸2—乙基己酯、己二醇二丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二缩三乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一种。
[0015]优化的，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至少一种。
[0016]本发明的有益效果是:由于本发明包括纳米级颜料、紫外线吸收剂、超级分散剂、快速引发剂、高分子预聚物、润湿流平剂、消泡剂、附着力促进剂、组合单体、UV活性稀释剂，其中，所述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；所述超级分散剂，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；所述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；所述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；所述保湿流平剂既能提高喷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；所述消泡剂能够消除喷墨墨水