本发明涉及油墨技术领域，具体涉及一种耐低温水性高温烘烤固化油墨、其制备方法及应用。
背景技术：
目前市场上用于手机盖板玻璃的油墨主要是双组份溶剂型热固性油墨，该类油墨中大量使用慢干型溶剂，在油墨高温固化过程中，voc的排放量很大，环境污染严重，破坏臭氧大气层，同时溶剂的挥发对员工的身体健康造成很大的损害。随着社会的进步和科技的发展，人们的环保意识越来越强，要求越来越高，同时有关劳动保护、安全、消防等环境保护法律法规日趋完善，加之目前有机溶剂的价格飞涨，使得双组份溶剂型热固性油墨的应用受到限制，而当前尚且缺乏一种voc排放量小，对玻璃基材附着力好，且耐低温性能优异的油墨。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种耐低温水性高温烘烤固化油墨、其制备方法及应用，解决现有油墨voc排放量大，耐低温性能差等技术问题。采用的技术方案如下：
一方面，提供一种耐低温水性高温烘烤固化油墨，包括以下按重量份计的组分：
水性饱和聚酯树脂40～60份、高亚氨基甲醚化氨基树脂5～10份、封闭型异氰酸酯5～10份、成膜助剂3～5份、润湿分散剂5～10份、颜料10～15份、超细石英粉20～30份、硅烷偶联剂2～5份和适量水。
优选的，所述水性饱和聚酯树脂为水性有机硅改性饱和聚酯树脂。
优选的，所述超细石英粉的细度≤5μm。
优选的，所述硅烷偶联剂为环氧基硅烷偶联剂。
另一方面，提供一种玻璃盖板，包括玻璃基材和涂装在所述玻璃基材表面的所述耐低温水性高温烘烤固化油墨，涂装方式包括但不限于丝网印刷或空气喷涂等。
另一方面，还提供一种应用所述玻璃盖板的电子设备。
另一方面，还提供一种耐低温水性高温烘烤固化油墨的制备方法，包括步骤：
称取水性饱和聚酯树脂40～60份、高亚氨基甲醚化氨基树脂5～10份、封闭型异氰酸酯5～10份、成膜助剂3～5份和润湿分散剂5～10份，分散均匀，投入颜料10～15份和超细石英粉20～30份，分散，研磨，再投入硅烷偶联剂2～5份和适量水，分散均匀。
优选的，在投入硅烷偶联剂和水前，研磨至细度≤5μm。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
水性饱和聚酯与玻璃附着力好，且韧性好，能改善涂层的耐高低温性能；高亚氨基甲醚化氨基树脂和封闭型异氰酸酯均用作固化剂，高亚氨基甲醚化氨基树脂具有更高的反应活性、极佳的树脂相容性和低voc排放量，能提高提高体系交联密度和反应速率，封闭型异氰酸酯在高温烘烤后释放-nco，其与其他活性基团反应，能增强涂层的柔韧性，改善涂层在超低温环境下与玻璃基材的附着力；超细石英粉比表面积大，表面有较多硅羟基，能与硅烷偶联剂有效结合，降低涂层固化收缩率，提高涂层耐水性和耐低温性。各组分搭配，对玻璃基材附着力和100℃*1h水煮后附着力优异，耐低温性能卓越，遮光性od值为5以上，表面张力达因值大于36，特别适用于手机等电子设备的玻璃盖板涂装，同时voc排放量小，施工性能优异，满足环保和应用需求。
具体实施方式
本发明实施例提供一种耐低温水性高温烘烤固化油墨，包括以下按重量份计的组分：水性饱和聚酯树脂40～60份、高亚氨基甲醚化氨基树脂5～10份、封闭型异氰酸酯5～10份、成膜助剂3～5份、润湿分散剂5～10份、颜料10～15份、超细石英粉20～30份、硅烷偶联剂2～5份和适量水。
其中的水性饱和聚酯树脂与玻璃附着力好，且韧性好，能改善涂层的耐高低温性能，优选水性有机硅改性饱和聚酯树脂。现有玻璃油墨常用环氧树脂或丙烯酸树脂等，这些树脂在-80℃至-100℃超低温环境下，涂层较脆，与玻璃附着力明显降低。
高亚氨基甲醚化氨基树脂和封闭型异氰酸酯均用作固化剂，高亚氨基甲醚化氨基树脂较之于其他氨基树脂，具有更高的反应活性、极佳的树脂相容性和低voc排放量，能提高体系交联密度和反应速率；封闭型异氰酸酯在高温烘烤后释放-nco，与其他活性基团反应，增强涂层的柔韧性，改善涂层在超低温环境下与玻璃基材的附着力。
硅烷偶联剂用作附着力促进剂，优选为环氧基硅烷偶联剂，如kh-560等，常温下能与体系中其他组分稳定共存，高温烘烤后参与体系反应，有效提高涂层与玻璃基材以及涂层内部成膜物质与无机物之间的结合力。
超细石英粉通常指平均粒径10μm以下的石英粉，比表面积大，表面具有较多硅羟基，能与硅烷偶联剂有效结合，降低涂层固化收缩率，提高涂层耐水性和耐低温性，其改性效果明显优于普通石英粉及其他无机填料。进一步，发明人经实验发现，当超细石英粉的细度为5μm以下时，性能更佳，比如，在具体实施例中，其平均粒径为1.6μm。
采用上述配比的组分搭配，油墨voc排放量小，满足市场环保需求。对玻璃基材附着力和100℃*1h水煮后附着力优异，耐低温性能卓越，遮光性好，表面张力高，voc排放量小，施工性好，特别适用于手机等电子设备的玻璃盖板涂装。
下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明。
以下实施例和对比例中，水性饱和聚酯树脂为水性有机硅改性饱和聚酯树脂，购自广州钴普商贸有限公司，牌号nd-7732；超细石英粉选自矽比科公司的silverbond925，平均粒径为1.6μm；高亚氨基甲醚化氨基树脂为湛新公司的cymel327；封闭型异氰酸酯为武汉仕全兴新材料科技股份有限公司的f-70d；成膜助剂为dpm(二丙二醇甲醚)，颜料为炭黑，硅烷偶联剂为kh-560。
实施例1～3的油墨配方如表1所示。
表1(重量份)
按表1的配方称取水性饱和聚酯树脂、高亚氨基甲醚化氨基树脂、封闭型异氰酸酯、成膜助剂和润湿分散剂，在温度60℃以下、分散速度500～800r/min条件下分散20～30min，依次投入颜料和超细石英粉，在相同条件下继续分散10～20min，之后上三辊机研磨至细度为5μm以下，再投入硅烷偶联剂和去离子水，分散均匀，得到耐低温水性高温烘烤型固化油墨。
所得油墨可采用以下的丝网印刷工艺涂装于玻璃基材上：
第一层，350～420目网板，70°刮胶，丝网印刷于洁净玻璃基材，150℃表干5min；第二层，300～350目网板，70°刮胶，丝网印刷，150℃烘烤30min固化，性能测试。在实际应用中，为避免水在印刷施工过程中挥发，造成网板干燥，影响油墨连续印刷施工性能，可以在满足voc排放量的条件下，添加适量起到保湿作用的助溶剂，例如乙二醇或丙三醇等。
除丝网印刷以外，也可采用空气喷涂等方式进行涂装，空气喷涂可适用于3d基材，一示例性工艺如下：第一层，添加占油墨总重量80～100％的去离子水，分散均匀，喷涂于洁净3d玻璃基材，厚度8～12μm，150℃*5min表干，第二层，按同样配比添加去离子水，分散均匀，喷涂厚度8～12μm，150℃烘烤30min固化，然后进行性能测试。
为方便分析比较，本实施例和对比例均采用丝网印刷进行涂装。
对比例1
以实施例1为基础，区别在于，将超细石英粉替换为等量的滑石粉。
对比例2
市售某溶剂型黑色高温烘烤固化油墨，涂装方法同实施例1。
对各实施例和对比例制作的测试板进行检测，检测方法均为标准方法，其中：
附着力：gb1720-1979；
voc排放量：gb/t23985-2009，单位为g/l；
耐水性：gb/t1733(乙法)，温度100℃，蒸馏水，时间60min，按gb1720-1979测试水煮后涂层附着力；
遮盖力od值：gb/t1726(乙法)；
达因值：arcotesat达因笔；
耐低温：用胶水把两片测试板的油墨面粘合在一起，两片测试板一端相互搭接，制成样条，然后放入带有超低温箱的拉拔力测试仪进行测试。测试方法参照gb/t13239-2006实施，测试前先将样条置于-90℃环境下10min，然后在相同温度下进行拉伸，记录油墨与玻璃剥离时的拉伸强度，单位为n/mm2。
测试结果如表2所示。
表2
由以上结果可知，实施例1～3的油墨与玻璃基材附着力优异，并具有高遮盖力，od值≥5；耐水性能优异，100℃水煮60min，外观无明显异常，附着力佳，有较高的表面张力，达因值≥38，利于后制程的贴合。尤其是耐低温性能优异，voc排放量低，能很好地满足市场需求。对比例1采用滑石粉替代超细石英粉，涂层耐低温性能不佳，对比例2的市售溶剂型油墨voc排放量高，且涂层综合性能明显不及本发明的各个实施例。
以上实施例是对本发明的解释，但是，本发明并不局限于上述实施方式中的具体细节，本领域的技术人员在本发明的技术构思范围内进行的多种等同替代或简单变型方式，均应属于本发明的保护范围。