本发明涉及化工用品技术领域，具体涉及一种喷墨墨水及其制备方法，尤其是一种低粘度固化快的UV喷墨墨水及其制备方法。
背景技术：
紫外光(UV)固化油墨是一种能使打印机发挥最佳效益的技术。这种技术具有自己的独特优势，例如立即干燥、无溶剂油墨、油墨在多数基底上的粘附能力、着色力以及优异的膜性能，这些优势都是紫外光固化油墨获得广泛认可的因素。UV固化喷墨配方中采用集中具有各自不同性质的混合物，依靠其自身的特性，哪一类型能够在恰当的时间与光引发剂结合以满足油墨的要求。
紫外光固化一般是指在紫外光照射下，光引发剂产生活性种，比如自由基或者阳离子，使带活性官能团的预聚物或功能化单体在常温下固化的一门新兴技术，它是作为传统热固化技术的取代工艺而发展起来的。紫外光固化技术作为环境友好的“绿色技术”，具有固化速度快，耐溶剂性好，污染少、毒性低，能耗低以及生产装置紧凑，适应性广等优点。
光固化体系主要有两部分，一是引发体系，主要是光引发剂，用于产生引发聚合反应的活性种(自由基或者阳离子)；一是可光聚合化合物，包括活性稀释剂和低聚物。
紫外光固化技术按光固化机理来分为自由基光固化和阳离子光固化。自由基聚合体系是最早被应用的体系。自由基光固化是在光引发下，光引发剂产生自由基，引发预聚物和单体上的不饱和双键产生聚合反应，现在的光固化体系是以自由基固化为主，其中以丙烯酸酯类化合物的应用最为广泛。虽然自由基光固化体系具有固化速度快，性能易于调节的优点，但也有收缩严重、附着力差、易被氧化阻聚等问题。阳离子固化体系，与自由基丙烯酸酯机理产生的油墨相比，阳离子体系的优点是：不受氧抑制剂的影响，优良的粘附性，膜的物理性能由于丙烯酸酯体系中的膜性能，乙烯基醚稀释剂的粘度非常低。
UV固化技术多种多样，除了涂料和印刷上的应用，也被用于黏合剂，复合材料和一些电子产品。所有的这些技术都受益于UV固化技术本身固有的关键优势：瞬间干燥，无溶剂系统，坚固的阻抗膜，低能耗应用，能在很多不同的基底上黏附，外部持久性，高光泽度。但目前市场上的UV喷墨墨水均存在粘度高，固化慢的技术难题，这成为本领域技术人员一直渴望解决的难点。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种低粘度固化快的UV喷墨墨水及其制备方法，克服现有喷墨墨水的不足，具有存储稳定性好、优良耐水性、耐高低温性、机械性好，尤其是低粘度固化快的优点。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料1～10份、改性环氧丙烯酸酯15～25份、纯丙烯酸树脂3～10份、DPHA5～15份、TMPTA5～15份、THFA20～40份、丙烯酸异冰片酯5～20份、三乙二醇二乙烯基醚5～20份、光引发剂1～13份、助剂0.5～5份。
本发明所用颜料范围为偶氮类、酞青系颜料。
本发明所用的改性环氧丙烯酸酯、纯丙烯酸树脂；成膜后24小时吸水率≤10％；乳液外观清澈透明-蓝光或淡黄半透明的液体，玻璃化温度-50-120℃，粘度<800厘泊甚至低至50厘泊，软硬度可调节，保存期长达2年，成膜后全透明。
DPHA(二季戊四醇六丙烯酸酯)；TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)；THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)。
进一步地，所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮1～8份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1～5份或二者的组合。优选地，所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮5份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦2.5份或二者的组合。
进一步地，所述助剂包括聚甲基硅氧烷0.5～2份、硅烷偶联剂0.1～1份、流平剂或表面活性剂0.5～2份，或各种助剂的组合。优选地，所述助剂包括聚甲基硅氧烷1份、硅烷偶联剂0.5份、流平剂或表面活性剂1份，或各种助剂的组合。
所述表面活性剂，选择安全无毒的原料。例如：非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂。非离子表面活性剂，优选为聚氧乙烯脂肪醇醚(AEO)、聚氧乙烯脂肪酸酯(AE)、多元醇酯、蔗糖脂、醇醚羧酸(AEC-H)、烷基多苷(APG)；阴离子表面活性剂，优选为醇醚羧酸盐表面活性剂(AEC)、琥珀酸酯磺酸盐、仲烷基磺酸盐(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸脂盐(AES)、a-烯基磺酸盐。两性表面活性剂，优选为甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂。
进一步地，所述低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料5份、改性环氧丙烯酸酯15份、纯丙烯酸树脂5份、DPHA 10份、TMPTA10份、THFA25份、丙烯酸异冰片酯10份、三乙二醇二乙烯基醚10份、光引发剂7.5份、助剂2.5份。
另一方面，本发明提供一种低粘度固化快的UV喷墨墨水的制备方法，包括如下步骤：
1)将着色颜料、改性环氧丙烯酸酯、纯丙烯酸树脂、DPHA、TMPTA、THFA、丙烯酸异冰片酯、三乙二醇二乙烯基醚和助剂混合，加热至第一温度搅拌均匀；
2)将温度降至第二温度，加入光引发剂，搅拌混匀，冷却后研磨得到低粘度固化快的UV喷墨墨水。
进一步地，所述第一温度为70～90℃。
进一步地，所述步骤1)中，搅拌的时间为30～60分钟。
进一步地，所述第二温度为60～70℃。
进一步地，所述步骤2)中，搅拌的时间为1～2小时。
本发明所述的UV喷墨墨水的应用，打印在无涂层介质和非打印涂层介质、疏水性和油性介质上。
本发明的低粘度固化快的UV喷墨墨水中，改性环氧丙烯酸酯和纯丙烯酸树脂可耐光照耐老化阻隔紫外线；光引发剂可吸收紫外光线，防止光照对着色颜料的快速分解，也可引发自由基和引发阳离子，使墨水具有好的附着力和硬度；着色颜料被包覆于改性环氧丙烯酸酯和纯丙烯酸树脂所形成的膜中，可隔绝使其产生化学反应而褪色的氧气和水分子的反应环境；且本发明的墨水制备过程中，没有水的参与，通过DPHA、TMPTA、THFA、丙烯酸异冰片酯和三乙二醇二乙烯基醚稀释并维持体系的环境，更能杜绝水分子的环境，使墨水更稳定；同时DPHA、TMPTA、THFA、丙烯酸异冰片酯和三乙二醇二乙烯基醚作为单体，能提高体系的热稳定性，分子中的自由基可以抑制氧引起的聚合发硬，也能加快体系的固化速度，可减少固化时的体积收缩，可增加附着力，也可使墨水稳定性好，使用更长久，不易被外界环境破坏墨水体系的膜；助剂可有效分散和维持墨水的稳定性。
本发明的有益效果
本发明涉及一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，相比同类产品，具有粘度小、固化速度快、性能易于调节，附着力强、耐磨、硬度高，不受氧气阻聚的特点。
本发明的UV喷墨墨水，克服现有墨水稳定性不足的确定，通过将各组分在加热的条件下直接混匀，不添加水，不会出现分层、沉淀的现象。各组分之间均有有机相，混匀后呈现进行，加入助剂作为分散剂、流平剂或两亲性的表面活性剂，可将各组分分散均匀，进而实现稳定的效果。
本发明的UV喷墨墨水各组分都包覆于改性环氧丙烯酸酯和纯丙烯酸树脂所形成的膜中，不易被外界所破坏，使用时间更长久。
本发明提供的制备方法简单，混匀的工序简单，不需精密仪器操作，可操作性强，重现性好，成本低，适合工业应用。在制作过程中安全无毒，制造的产品也具有环保性。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。
具体实施方式
实施例1
一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料1份、改性环氧丙烯酸酯25份、纯丙烯酸树脂3份、DPHA10份、TMPTA15份、THFA20份、丙烯酸异冰片酯15份、三乙二醇二乙烯基醚10份、光引发剂13份、助剂0.5份。
所用颜料为偶氮类颜料；所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮1份和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦5份。所述助剂包括聚甲基硅氧烷0.5份、硅烷偶联剂1份。
首先加入着色颜料，改性环氧丙烯酸酯，低粘度的纯丙烯酸树脂，THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)、丙烯酸异冰片酯、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三乙二醇二乙烯基醚，聚甲基硅氧烷、硅烷偶联剂，加热至70℃，搅拌60分钟，搅拌均匀；然后降温至60℃，加入1-羟基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌2小时；冷却后，研磨得UV喷墨墨水。
实施例2
一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料10份、改性环氧丙烯酸酯15份、纯丙烯酸树脂10份、DPHA15份、TMPTA5份、THFA40份、丙烯酸异冰片酯15份、三乙二醇二乙烯基醚5份、光引发剂2份、助剂5份。
所用颜料范围为酞青系颜料。所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮8份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1份。所述助剂包括聚甲基硅氧烷0.5份、硅烷偶联剂0.1份、表面活性剂0.5份。
首先加入着色颜料，改性环氧丙烯酸酯，低粘度的纯丙烯酸树脂，THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)、丙烯酸异冰片酯、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三乙二醇二乙烯基醚，聚甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、表面活性剂，加热至90℃，搅拌30分钟，搅拌均匀；然后降温至70℃，加入1-羟基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌1小时；冷却后，研磨得UV喷墨墨水。
实施例3
一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料5份、改性环氧丙烯酸酯15份、纯丙烯酸树脂10份、DPHA5份、TMPTA10份、THFA25份、丙烯酸异冰片酯10份、三乙二醇二乙烯基醚10份、光引发剂10份、助剂2份。
所用颜料范围为偶氮类颜料。
所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮5份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦4份。
所述助剂包括聚甲基硅氧烷1份、硅烷偶联剂0.5份、表面活性剂1份。
首先加入着色颜料，改性环氧丙烯酸酯，低粘度的纯丙烯酸树脂，THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)、丙烯酸异冰片酯、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三乙二醇二乙烯基醚，聚甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、表面活性剂，加热至80℃，搅拌40分钟，搅拌均匀；然后降温至60℃，加入1-羟基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌1.5小时；冷却后，研磨得UV喷墨墨水。
实施例4
一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料2份、改性环氧丙烯酸酯25份、纯丙烯酸树脂10份、DPHA5份、TMPTA15份、THFA25份、丙烯酸异冰片酯20份、三乙二醇二乙烯基醚15份、光引发剂13份、助剂4份。
所用颜料范围为偶氮类颜料。
所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮5份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦2份或二者的组合。
所述助剂包括聚甲基硅氧烷1份、硅烷偶联剂0.5份、表面活性剂1.5份。
首先加入着色颜料，改性环氧丙烯酸酯，低粘度的纯丙烯酸树脂，THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)、丙烯酸异冰片酯、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三乙二醇二乙烯基醚，聚甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、表面活性剂，加热至80℃，搅拌50分钟，搅拌均匀；然后降温至65℃，加入1-羟基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌1.5小时；冷却后，研磨得UV喷墨墨水。
实施例5
一种低粘度固化快的UV喷墨墨水，按重量份数计，包括着色颜料3份、改性环氧丙烯酸酯20份、纯丙烯酸树脂8份、DPHA10份、TMPTA8份、THFA20份、丙烯酸异冰片酯20份、三乙二醇二乙烯基醚13份、光引发剂4.5份、助剂2.5份。
所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮4份、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦1.5份。
所述助剂包括聚甲基硅氧烷1份、硅烷偶联剂0.5份、表面活性剂1份。
首先加入着色颜料，改性环氧丙烯酸酯，低粘度的纯丙烯酸树脂，THFA(四氢化糠基丙烯酸酯)、丙烯酸异冰片酯、TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)、三乙二醇二乙烯基醚，聚甲基硅氧烷、硅烷偶联剂、表面活性剂，加热至80℃，搅拌50分钟，搅拌均匀；然后降温至65℃，加入1-羟基-环己基-苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，搅拌1.5小时；冷却后，研磨得UV喷墨墨水。
实施例6
1)将本发明实施例所制备的UV喷墨墨水喷涂在承印物上的薄膜厚度：10～15um；LED紫外发光灯的发光波长(200～500nm)；固化时间：3～5S，相比同类产品墨水固化时间：4～6S，时间更短。
2)测试粘度的方式：NDJ-1旋转式粘度计；本发明实施例所制备的UV喷墨墨水粘度：8～10(单位：cps，,25℃)，同类产品粘度：10～12(单位：cps，25℃)。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为被包含在本发明的保护范围内。