芳纶纸用热固性凹版油墨的制作方法

本发明涉及油墨技术领域，尤其涉及一种芳纶纸用热固性凹版油墨。

背景技术：

芳纶纤维诞生于20世纪60年代末，最初作为宇宙开发材料和重要的战略物资而鲜为人知。冷战结束后，芳纶作为高技术含量的纤维材料大量用于民用领域，才逐渐露为人所知。芳纶的全称是“芳香族聚酰胺纤维”，是一类新型的特种用途合成纤维。芳纶中最具实用价值的品种有两个：一是分子链排列呈锯齿状的间位芳纶纤维，我国称之为芳纶1313；一是分子链排列呈直线状的对位芳纶纤维，我国称之为芳纶1414。

芳纶纸具有优异的机械性能和耐高温绝缘性能，是一种高附加值的特种纤维绝缘纸和轻质结构材料，是全球公认的最佳绝缘材料。

芳纶绝缘纸应用方向很多，在电子行业中，流行用芳纶纸制成芳纶纸胶带以绝缘纸为基材，单面涂布阻燃高性能压敏胶，具有防火，阻燃，耐高温耐高压，机械强度高，电气绝缘性能极佳的特点，可专门用于锂电池包装、变压器、高温电子设备、数码电子；手机配件绝缘和锂锰电池绝缘包扎等高强度、绝缘保护、耐高温要求的特殊环境中

作为芳纶纸胶带来讲，颜色以基材为本色，是白色或者淡黄色的，过于单一，不能满足要求，应运而生的是一种哑黑的涂层效果，不仅性能优异，而且外观优雅，成品使用过程中保持有较高的良率。

目前，为了使涂层整体外观效果合格、耐化学品性能合格，芳纶纸涂布方案组成一般有两个步骤，第一步涂布底墨部分起到桥接作用，连接了素材和第二部分油墨；第二步涂布油墨调控表观，体现抗性。

目前市场上的底墨很不成熟，尤其表现为对素材附着力不强(某些更是假附着)，流平性能不佳，不能填平素材表面的凹陷处，耐粘连性能不佳，遮盖力不足，绝缘性能不佳，再重涂性能不佳，不能适用于不同型号规格的芳纶素材。

另外市场上的底墨环保性能有所欠缺，往往不能符合欧盟的REACH和RoSH标准，其介质溶剂含有苯类或酮类溶剂，对环境不友好，对油墨使用者的健康更有着潜在威胁。

因此，需要研发新的芳纶纸用凹版油墨，以有效的提高油墨与芳纶基材的粘接性能，同时，作为底墨体系，除了具有高粘接性，还需要与芳纶纸基材相容性好、流平性佳，并且对环境污染小。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种芳纶纸用热固性凹版油墨，其结合无机材料与高分子材料复合材料技术，设计独特，组成合理，制备方便，具有优异的粘接性能、流平性佳，并且与芳纶纸基材相容性好，对环境污染小。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种芳纶纸用热固性凹版油墨，按重量份计，由以下组分组成：

优选的，按重量份计，由以下组分组成：

此条件下，油墨体系符合国际环境友好标准，而且低排放，毒性低，耐高温和防火性能较好，而且与芳纶纸素材的附着力优异，涂布过程流畅，不会出现指甲印拉丝等不良现象，特别是流平性高。

上述技术方案中，所述炭黑为炭黑为经过特殊表面处理的高色素炭黑，高黑度，同时具有较高的绝缘性。本发明的炭黑可由一款或多款高色素炭黑(卡博特公司Emperor 1600、Emperor1200，三菱公司MA100、MA7) 按一定比例混合而成，提供涂膜良好的遮盖和最佳的绝缘性能，其能够被树脂良好浸润，不存在集聚、沉降等不良现象。根据炭黑的着色能力，通常分为三类，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑，本发明公开的高色素炭黑粒径范围为9-17nm，黑度达到或超过一号标准样品。

上述技术方案中，所述碳酸钙的平均粒径为2.5um，密度2.6-2.75。本发明所用碳酸钙粉体可发挥耐粘连效果，而且与树脂相容性好，不会存在沉降等不良现象。

上述技术方案中，所述分散剂为高分子型超分散剂，分子量在1000～5000，其具有特殊的极性官能团(羧基、磺酸基、聚氧乙基等)。本发明的分散剂是一种具有特殊官能团的高分子超分散剂，能够亲和润湿颜料表面，可紧密牢固地结合在炭黑粒子表面，达到高效率的覆盖润湿，提高研磨效率，提高光泽和黑度，加入能降低粘度，相对的提高颜料在涂膜中的比例，提高遮盖力；可充分有效的润湿炭黑表面可以提高涂膜的绝缘性能，少量加入即可避免涂膜性能下降。

上述技术方案中，所述稀释剂为乙酸乙酯和/或者乙酸丁酯。本发明中，稀释剂可以调节体系粘度，使得各组分分散均匀，增加各组分之间的界面作用，提高体系的协同性，从而得到综合性能优良的芳纶纸用热固性凹版油墨。环境友好的醇酯类溶剂溶解用于成膜的聚氨酯树脂，赋予油墨体系优异的施工性能和干燥性能。

上述技术方案中，所述聚氨酯树脂由聚酯多元醇和/或聚醚多元醇与异佛尔酮二异氰酸酯、增链剂反应制得。优选的，所述聚氨酯的重均分子量为20000。

树脂是油墨性能的主要体现者，其不仅发挥自身的粘接、耐热冲击、耐候等基本性能，更主要的是协调油墨中所有组分的相容性，使各组分之间发挥界面效应，达到协同作用，避免某一组份不相容带来整体性能下降的缺陷。本发明的树脂粘接性优异，能够很好的浸润填料，特别是碳酸钙与炭黑，与其他组分相容性好，有效地发挥了油墨的综合性能，保证了涂膜与芳纶纸素材的附着力。

本发明还公开了上述芳纶纸用热固性凹版油墨的制备方法，包括以下步骤：将分散剂加入稀释剂中，分散搅拌均匀；依次加入聚氨酯树脂与炭 黑，分散搅拌均匀；首次研磨；再依次加入碳酸钙、消泡剂、流平剂，分散搅拌均匀；再次研磨、出料，即为芳纶纸用热固性凹版油墨。

上述技术方案中，首次研磨时，料温不超过40℃，有效避免挥发速度快的溶剂损耗过大，不至于导致结皮等问题，可保证浆料均一度良好。

上述技术方案中，所述流平剂、消泡剂为硅油产品，可以增加油墨的流平与重涂性。如果仅靠流平剂等助剂，油墨体系的流平性、重涂性不会得到提高，而且加大助剂的量会严重影响涂膜的固化后性能，不仅流平性差，涂膜的粘接性、绝缘性等性能也会下降，而无法使用。本发明创造性的将少量流平剂等助剂与树脂、填料、色粉等混合，各组分协调性好，良好的界面效应使得本发明的油墨流平性好、重涂性好，固化后膜与基材粘接性好、绝缘性好。

油墨在施工和成膜过程中会发生一些物理、化学变化，这些变化及油墨本身的性质，将显著影响油墨的施工和应用性能。油墨印刷后，会出现新的界面，如果油墨与底材之间的液/固界面的界面张力高于底材的临界表面张力，油墨就无法在底材上铺展，自然就会产生鱼眼、缩孔等缺陷；油墨固化时溶剂的挥发会导致在漆膜表面与内部之间产生温度、密度和表面张力差，这些差异进而导致产生漆膜内部的湍流运动，形成所谓旋涡，旋涡会导致产生桔皮；在含不止一种组分的体系，如果各组分的运动性存在一定差异，旋涡还很可能导致浮色和发花，垂直面施工会导致丝纹；在交联固化体系中，不只存在一种树脂，还有其余有机物，就可能在固化过程产生不溶性的胶粒，导致表面张力梯度形成。当填料加入油墨体系后，会加剧油墨体系上述流动和固化缺陷，不仅影响外观，同时也有损防护功能，如形成缩孔造成油墨层厚度不够、形成针孔会导致油墨层的不连续性，这些都会降低油墨与基材的粘接，会大大降低整个体系的流平性、绝缘性。

本发明创造性的设计了环境友好的油墨体系，树脂与添加剂，特别是填料之间相容性好，避免了油墨在流动与固化时产生外观、界面缺陷，流平性好，有效提高了油墨/底材的粘接性，克服了现有技术中油墨层与芳纶纸粘接差的缺陷；油墨体系稳定性好，不易变质，贮存后粘度变化小，对性能无影响；固化时反应性好，对于芳纶纸基材的涂布性能好，光洁度高；固化后的绝缘性好，并具有好的耐候性，长时间不变色、不发黄。

另外，现有技术为了改善油墨与基材的界面效应，尽量减少上述缺陷，会在印刷油墨前对基材预处理；本发明无需对基材预处理，直接将新设计的芳纶纸用热固性凹版油墨印刷基材，固化后的油墨层与芳纶纸粘接好，无界面缺陷，保证了产品外观美的同时，有效提高了芳纶纸复材的绝缘性。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明首次提出了芳纶纸用热固性凹版油墨，设计独特，组成合理，制备方便，具有优异的流平性能，并且与芳纶纸基材附着力好，在提高油墨绝缘、重涂性能的同时，保证了油墨的粘接性、易加工性，解决了现有油墨层与芳纶纸基材之间作用力很差的缺陷，同时对环境污染小。

2.本发明公开的芳纶纸用热固性凹版油墨以聚氨酯树脂为主要成膜物质，成膜物质在充分渗透到芳纶纸素材疏松处后，能与素材产生强烈的氢键作用，体系充分固化交联后，充分固定在芳纶短纤上，这样即可形成优异的附着力，使油墨和素材不能轻易脱离，足以承载后续涂在其上的其他油墨；有效解决了现有油墨重涂性差的缺陷。

3.本发明创造性的设计了环境友好的油墨体系，树脂与添加剂，特别是填料之间相容性好，避免了油墨在流动与固化时产生外观、界面缺陷，流平性好，有效提高了油墨/底材的粘接性，克服了现有技术中油墨层与芳纶纸粘接差的缺陷；油墨体系稳定性好，不易变质，贮存后粘度变化小，对性能无影响；固化时反应性好，对于芳纶纸基材的涂布性能好，光洁度高；固化后的绝缘性好，并具有好的耐候性，长时间不变色、不发黄。

4.本发明创造性的将少量流平剂等助剂与树脂、填料、色粉等混合，各组分协调性好，良好的界面效应使得本发明的油墨流平性好、重涂性好，固化后膜与基材粘接性好、绝缘性好。稀释剂环境友好，有利于赋予油墨优异的施工性能和干燥性能。

5.本发明提供的芳纶纸用热固性凹版油墨使用时无需改变现有设备，无需对芳纶纸素材进行预处理，大大地节约了成本，还能更加减少对环境的污染；使用和储存方便，与基材耐粘接力强，固化后的膜层绝缘性好，不含卤素重金属，不含苯类酮类溶剂，对环境的污染更小，对人体的伤害更低；更适于工业化生产。

附图说明

图1为本发明产品重涂性测试图；

图2为现有油墨、本发明油墨反粘性能图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

按重量份计，先将25份乙酸乙酯和20份乙酸丁酯的混合溶剂投入釜中，加入分散剂(毕克化学DISPERBYK-2055)2.5份，分散搅拌均匀，加入聚氨酯树脂(重均分子量为20000)32份，加入色粉炭黑(MA100)15份，分散搅拌均匀，所得混合物使用砂磨机研磨三次，研磨过程中冷却水控制料温不超过40℃，然后出料，再加入碳酸钙5份(平均粒径2.5um)，有机硅消泡剂0.25份，有机硅流平剂0.25份，分散搅拌均匀，砂磨机研磨三次，之后出料，过滤，得到芳纶纸用热固性凹版油墨，其粘度为800mpa.s(博力飞粘度计*3#转子20档)。

实施例二

按重量份计，先将24份乙酸乙酯和16乙酸丁酯的混合溶剂投入釜中，加入分散剂(毕克化学BYK-163)3份，分散搅拌均匀，加入聚氨酯树脂35份，加入色粉炭黑(MA7)14份，分散搅拌均匀，所得混合物使用砂磨机研磨三次，冷却水控制料温不超过40℃，出料，加入碳酸钙7.5份(平均粒径2.5um)，消泡剂、流平剂各0.25份，分散搅拌均匀，砂磨机研磨三次，出料，过滤，得到芳纶纸用热固性凹版油墨，其粘度为900mpa.s(博力飞粘度计*3#转子20档)。

实施例三

按重量份计，先将24份乙酸乙酯和15份乙酸丁酯的混合溶剂投入釜中，加入分散剂(毕克化学DISPERBYK-2060)3份，分散搅拌均匀，加入聚氨酯树脂35份，加入色粉炭黑(MA100/7)14份，分散搅拌均匀，所得混合物使用砂磨机研磨三次，冷却水控制料温不超过40℃，出料，加入碳酸钙8.5份(平均粒径2.5um)，消泡剂、流平剂各0.25份，分散搅拌均匀，砂磨机研磨一次，出料，过滤，得到芳纶纸用热固性凹版油墨，其粘度为800mpa.s(博力飞粘度计*3#转子20档)。

实施例四

按重量份计，先将24份乙酸乙酯和15份乙酸丁酯的混合溶剂投入釜中，加入分散剂3份，分散搅拌均匀，加入聚氨酯树脂35份，加入色粉炭黑(Emperor1200/MA100)14份，分散搅拌均匀，所得混合物使用砂磨机研磨两次，冷却水控制料温不超过40℃，出料，加入碳酸钙8.5份(平均粒径2.5um)，消泡剂、流平剂各0.25份，分散搅拌均匀，砂磨机研磨两次，出料，过滤，得到芳纶纸用热固性凹版油墨，其粘度为850mpa.s(博力飞粘度计*3#转子20档)。

实施例五

将上述芳纶纸用热固性凹版油墨在凹版印刷机上，以10S左右，经过50-150℃的阶梯式控温烘道，表干，放入55℃固化室加热固化24H即得印品。

所得印品通过表1所示的测试方法对测试项目进行测试，得到表1所示的测试结果，可以看出对不同型号的杜邦素材(T410、T46、N750)均附着力优异，3M胶带拉拔连带素材一起脱落；绝缘性佳，不影响素材自身绝缘性能的发挥；涂膜流平佳，凹版印刷3um即可均匀覆盖芳纶纸表面，无露底。

为针对不同型号的芳纶纸素材，通过在实施例三的样品上重涂其他油墨后，测试附着力，将3M胶带粘贴在涂层上，静置60S，迅速垂直拉起，观察涂层脱落情况，如图1所示。分析可知，从N750(A)、T410(C)素材上的实验效果可以观察到，拉拔下来的油墨干膜带有很多素材上的纤维结构，可见素材和油墨结合力极强；尤其以T464(B)素材效果最强，不仅破坏了素材表面，甚至连素材整个都被撕破，可见产品附着力佳，重涂性好。

测试实施例一和实施例二的绝缘性能。用FLUKE 1508绝缘测试仪， 在1000V电压下，探针距离2mm，进行测试，由结果可知本发明树脂、分散剂、炭黑的比例合理，可以显著提升绝缘性能，从10.5GΩ提高到11GΩ，都符合绝缘标准，实施列二更佳。

将现有油墨、实施例二印刷后的产品收卷，熟烤后放卷，测试产品的反粘性能，见图2，A为现有油墨印品，B为本发明油墨印品，可以看出，本发明的产品反粘力好。

以上结果表面本发明的用于芳纶纸的热固型凹版油墨组成合理，不仅施工成膜后素材附着力优异，而且流平好，耐粘连，绝缘，表面可重涂，能广泛适用于不同型号规格的杜邦素材，本发明的体系不含卤素重金属，不含苯类酮类溶剂，大大降低对环境的污染和破坏，是一种真正的绿色环型产品。