本发明属于水性油墨领域，具体说是涉及一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着水性油墨的发展，与水性树脂配套使用的相应的材料协同性日益得到重视。在水性油墨诸多使用的材料中，颜料是一个不能被忽视、重要的材料，除了注重颜料与树脂协同性外，就是颜料和使用环境的影响。其中，紫外线可造成普通水性油墨褪色，缩短其使用寿命。技术实现要素：本发明的目的之一是提供一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物。具体技术方案如下：一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物，按质量百分比由以下成分组成：水性树脂或乳液35～56％、耐紫外线颜料10～30％、溶剂15～30％、助剂2～5％、填料10～20％；所述耐紫外线颜料的结构为(ro)3si-x-si(or)3，x为有机颜料分子，r为1-3原子的烷基。优选地，所述有机颜料为颜料红、颜料黄、颜料蓝中任一种或任意质量比的两种以上混合物。优选地，所述的水性树脂或乳液为水性丙烯酸树脂、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、水性聚氨酯、水性聚酯树脂、水性醇酸树脂、水性氯化聚丙烯树脂、烯酸酯、甲基丙烯酸酯聚合物乳液中的任一种或任意质量比的两种以上混合物。优选地，所述的溶剂为水和丁酮，其中水占所述水性油墨组合物总质量的10～20％，丁酮占所述水性油墨组合物总质量的5～10％。优选地，所述助剂包括消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂。更优选地，所述消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占水性油墨组合物总质量的1.5％；分散剂为磷酸酯，占水性油墨组合物总质量的0.9％；增稠剂为乙氧基化醇，占水性油墨组合物总质量的0.6％。优选地，所述填料为粘土、蒙脱土、沸石、蛭石中的任一种或任意质量比的两种以上混合物。本发明的目的之二是提供一种所述含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法。具体技术方案如下：一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将有机颜料用其一半质量的醇溶剂溶解，搅拌均匀后与硅氧烷偶联剂混合，边搅拌边50-70℃的水浴加热1-4小时至水解凝胶结束，得到所述耐紫外线颜料，所述有机颜料与硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:2；(2)将上一步得到的耐紫外线颜料、水性树脂或乳液、溶剂、助剂、粒径为0.1～5μm的填料按照质量比称取并搅拌混合，混合均匀后以1000～3000r/min的转速研磨2～6小时，即可得到所述含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物。本发明的目的之三是提供所述含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的应用。具体技术方案如下：所述含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物应用于凹版印刷。优选地，版辊的花纹的深度为40～50μm，印刷速度为50～150m/min。技术原理与合成路线：色彩三原色可以调和出各种颜色，本发明基于此，提供了红、黄、蓝三种耐紫外线颜料，并将其应用于水性油墨中，使其可以获得所需要的颜色，并可用于高温、紫外线的环境。耐紫外线无机的颜料材料，其分子结构母体结构分为两个部分，其结构式如下：其中，方框表示含有有机颜料的分子，r为1-3原子的烷基，无机部分为硅氧烷进一步水解凝胶后的产物；利用分子剪切和连接技术，通过优选，确定了三种基础颜色，分别为颜料红4，颜料黄7，颜料蓝60，使用这三种基础颜料来制备耐紫外线的有机-无机杂化颜料。耐紫外线颜料的制备方法(以蓝色颜料为例)：第1阶段，以颜料蓝60为原料，加入到烧瓶中，然后加入适量(原料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀，颜料蓝60分子结构式如下所示：第2阶段，将搅拌均匀的颜料蓝60与异氰酸酯硅氧烷偶联剂按照摩尔比为1:2的比例加入到烧瓶中，然后在温度为60～70℃的水浴加热下以200～400r/min下匀速搅拌水解凝胶，两小时后，制备出有机-无机杂化颜料，其过程如下所示：最终水解凝胶后的蓝色耐紫外线颜料的分子结构式如下所示：颜料红4和颜料黄7的杂化过程和颜料蓝60的相似，在此不再赘述，颜料红4杂化后的红色耐紫外线颜料分子结构式如下所示：颜料黄7杂化后的黄色耐紫外线颜料分子结构式如下所示：有益效果：本发明使用分子剪切和连接技术，得到红、黄、蓝三原色的耐紫外线颜料，并将其应用于水性油墨中，使其可以获得所需要的颜色，并可用于高温、紫外线的环境。含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物耐紫外线照射时间超过500小时，远远超过不含该耐紫外线颜料的普通水性油墨组合物的耐紫外线照射时间(小于200小时)。具体实施方式通过以下实施例进一步阐述本发明，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法，步骤和条件所做的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法，具体步骤如下：第1步，按表1配方称取颜料红4、颜料黄7和颜料蓝60三种颜料分别放入烧瓶中，然后分别取适量(颜料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀后，将原料与异氰酸酯硅氧烷偶联剂按照摩尔比为1:2的比例分别烧瓶中，然后在温度为65℃的水浴加热下以200r/min下匀速搅拌水解凝胶，两小时后，制备出有机-无机杂化耐紫外线颜料；第2步，称取粘土填料后，在研磨机中研磨至粒径为0.1～5μm；称取助剂：消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占总质量的1.5％；分散剂为磷酸酯，占总质量的0.9％；增稠剂为乙氧基化醇，占总质量的0.6％；第3步，按照表1配方称取水性丙烯酸树脂、水、丁酮、填料、助剂(添加剂包形式)以及耐紫外线颜料，混合后，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，转入到高速研磨分散机中进行研磨，转速为2000r/min，研磨4个小时，得到所述含耐紫外线颜料的水性油墨组合物。表1实施例1配方(质量分数，％)实施例1-1实施例1-2实施例1-3实施例1-4实施例1-5实施例1-6水性丙烯酸树脂434343434343粘土151515151515添加剂包333333红色颜料555555蓝色颜料444444黄色颜料777777水171717171717丁酮666666实施例2一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法，具体步骤如下：第1步，按表2配方称取颜料红4、颜料黄7和颜料蓝60三种颜料分别放入烧瓶中，然后分别取适量(颜料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀后，将原料与异氰酸酯硅氧烷偶联剂按照摩尔比为1:2的比例分别烧瓶中，然后在温度为60℃的水浴加热下以350r/min下匀速搅拌水解凝胶，两小时后，制备出有机-无机杂化耐紫外线颜料；第2步，称取蒙脱土填料后，在研磨机中研磨至粒径为0.1～5μm；称取助剂，消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占总质量的1.1％；分散剂为磷酸酯，占总质量的0.5％；增稠剂为乙氧基化醇，占总质量的0.4％。第3步，按照表2配方称取苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、水、丁酮、填料、助剂(添加剂包形式)以及耐紫外线颜料，混合后，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，转入到高速研磨分散机中进行研磨，转速为2000r/min，研磨4个小时，得到所述含耐紫外线颜料的水性油墨组合物。表2实施例2配方(质量分数，％)实施例3一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法，具体步骤如下：第1步，按表3配方称取颜料红4、颜料黄7和颜料蓝60三种颜料分别放入烧瓶中，然后分别取适量(颜料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀后，将原料与异氰酸酯硅氧烷偶联剂按照摩尔比为1:2的比例分别烧瓶中，然后在温度为68℃的水浴加热下以300r/min下匀速搅拌水解凝胶，两小时后，制备出有机-无机杂化耐紫外线颜料；第2步，称取沸石填料后，在研磨机中研磨至粒径为01.～5μm；称取助剂，消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占总质量的2.4％；分散剂为磷酸酯，占总质量的1.6％；增稠剂为乙氧基化醇，占总质量的1％。第3步，按照表3配方称取水性丙烯酸树脂、水、丁酮、填料、助剂(添加剂包形式)以及耐紫外线颜料，混合后，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，转入到高速研磨分散机中进行研磨，转速为2000r/min，研磨4个小时，得到所述含耐紫外线颜料的水性油墨组合物。表3实施例3配方(质量分数，％)实施例3-1实施3-2实施例3-3实施例3-4实施例3-5实施例3-6水性丙烯酸树脂535353535353沸石101010101010添加剂包555555红色颜料666666蓝色颜料666666黄色颜料555555水101010101010丁酮555555实施例4一种含有耐紫外线颜料的水性油墨组合物的制备方法，具体步骤如下：第1步，按表4配方称取颜料红4、颜料黄7和颜料蓝60三种颜料分别放入烧瓶中，然后分别取适量(颜料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀后，将原料与异氰酸酯硅氧烷偶联剂按照摩尔比为1:2的比例分别烧瓶中，然后在温度为70℃的水浴加热下以250r/min下匀速搅拌水解凝胶，两小时后，制备出有机-无机杂化耐紫外线颜料；第2步，称取蛭石填料后，在研磨机中研磨至粒径为01.～5μm；称取助剂，消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占总质量的2.4％；分散剂为磷酸酯，占总质量的0.8％；增稠剂为乙氧基化醇，占总质量的0.8％。第3步，按照表4配方称取苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、水、丁酮、填料、助剂(添加剂包形式)以及耐紫外线颜料，混合后，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，转入到高速研磨分散机中进行研磨，转速为2000r/min，研磨4个小时，得到所述含耐紫外线颜料的水性油墨组合物。表4实施例4配方(质量分数，％)实施例5(空白对照例)一种不含有耐紫外线颜料的普通水性油墨组合物的制备方法，具体步骤如下：第1步，按表5配方称取颜料红4、颜料黄7和颜料蓝60三种颜料分别放入烧瓶中，然后分别取适量(颜料质量的50％)丁醇将其溶解，搅拌均匀后备用；第2步，称取沸石填料后，在研磨机中研磨至粒径为01.～5μm；称取助剂：消泡剂和润湿剂为乙炔二醇，占总质量的2.4％；分散剂为磷酸酯，占总质量的1.6％；增稠剂为乙氧基化醇，占总质量的1％。第3步，按照表5配方称取水性丙烯酸树脂、水、丁酮、填料、助剂(添加剂包形式)以及三种颜料，混合后，加入到搅拌釜中进行搅拌，搅拌速度为500r/min，搅拌均匀后，转入到高速研磨分散机中进行研磨，转速为2000r/min，研磨4个小时，得到所述含耐紫外线颜料的水性油墨组合物。表5实施例5配方(质量分数，％)实施例5-1实施5-2实施例5-3实施例5-4实施例5-5实施例5-6水性丙烯酸树脂515151515151沸石101010101010添加剂包555555红色颜料666666蓝色颜料666666黄色颜料555555水121212121212丁酮555555印刷与评价：将实施例1-5所得水性油墨组合物用于凹版印刷，版辊的花纹的深度为45μm，印刷速度为100m/min，然后将印刷好的图案在紫外灯下照射，观察照射情况，测试结果见表6。表6实施例实验结果汇总从表6中可知，使用三种颜色普通颜料的水性油墨组合物的耐紫外线照射时间为165-191小时；而含耐紫外线颜料的水性油墨组合物的耐紫外线照射时间得到了大幅度提高，达到了531-590小时。当前第1页1 2 3