一种数字喷墨印刷水性UV墨水及其制备方法

本发明涉及印刷用墨水，尤其是涉及一种数字喷墨印刷水性uv墨水及其制备方法。

背景技术：

1、水性uv墨水具有环保、无溶剂挥发以及流动性好等优良特性，uv墨水体系的构成一般包含预聚物、光引发剂、光活性剂、色料；色料作为墨水的重要组成部分，色料的颗粒大小、和分布程度决定了墨水的显色度；而显色度好取决于色料含量多以及粒径大小，色料多粒径大则显色度高，然而在水性uv墨水体系中，大颗粒以及量多的色料多会使得墨水体系的承载能力会更差，从而影响uv墨水的储存稳定性；并且久置的uv墨水固化效果变差，其原因在于各个组分之间发生了反应。

2、因此，有必要研制出一种对色料的承载能力好、耐久置的水性uv墨水。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中水性uv墨水承载能力差、久置导致固化效果的技术问题，提供一种对色料的承载能力好、耐久置的数字喷墨印刷水性uv墨水。

2、本发明的第二个目的是提供一种制备方法简单的数字喷墨印刷水性uv墨水的制备方法。

3、为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：

4、一种数字喷墨印刷水性uv墨水，由水性聚氨酯丙烯酸酯树脂30％-32％、2-苯甲基乙基丙烯酸酯15％-22％、聚乙烯醇缩丁醛树脂13％-20％、光引发剂2％-3.5％、分散剂1％-3％、色料4.5％-6.5％、固色剂0.1％-2％、活性稀释剂2％-3％，助剂2.3％-4％、水17.4％-28％组成。

5、本发明中，光引发剂的吸收光谱波段与uv光源的发射光谱波段相匹配，吸收紫外光后，光引发剂分解产生自由基或者离子，引发低聚物和活性稀释剂发生聚合和交联反应，使得水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、2-苯甲基乙基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂中的不饱和基团交联固化，形成网状结构的涂膜。

6、具体的，本发明选取的聚乙烯醇缩丁醛树脂由于其具有相互吸引的性质的羟基(高活性)、双键(不饱和键)以及相互不吸引的缩醛基，因此相互吸引的部分(羟基)一个个相互吸引的同时，因互不吸引部分(缩醛基)可保持粉末间的距离，从而表现出优良的分散性，因此使用其制成的数字喷墨印刷水性uv墨水成分均匀分散。

7、更具体地，经发明人实验发现，当选取的所述聚乙烯醇缩丁醛树脂的平均分子量：52000，羟基含量：31mol％，缩丁醛含量：65-70mol％时，本发明制成的数字喷墨印刷水性uv墨水体系最稳定、各成分之间分散均匀，提升了数字喷墨印刷水性uv墨水体系的承载能力，耐久置。

8、进一步的，所述色料的粒径为4.39-6.90微米。

9、进一步的，所述水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的酸值为40-70mg·koh/g、2-苯甲基乙基丙烯酸酯的酸值为100-110mg·koh/g、聚乙烯醇缩丁醛树脂的酸值为90-120mg·koh/g。

10、进一步的，光引发剂为裂解型；

11、所述裂解型光引发剂为双酰基膦氧化物。

12、光引发剂使得墨水体系中的分子吸收光能跃迁至激发态、将能量转移给光引发剂后，使光引发剂接受能量后由基态跃迁至激发态、从而引发聚合反应，而光引发剂自身又回到初始的非活性状态。

13、双酰基膦氧化物的光线吸收范围延伸至可见光，还能够在白色色料存在的情况下吸收足量的光能并提供高效的引发性能，适用于较厚的涂层以及色料颜色深的涂层。

14、进一步的，所述助剂包括叔十二硫醇、十八硫醇、4-甲基噻唑-2-硫醇中的一种或多种，所述助剂为分子调节剂，目的是为了使得成品未固化之前具有低聚合度(聚合度为300-100)，从而避免削弱其流动性和延展性。

15、进一步的，所述固色剂为氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、胺醛树脂型双氰胺甲醛初缩体中的一种或多种。

16、进一步的，所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠，其具有增溶、凝聚的作用，并且毒性低，适用于本发明。

17、进一步的，所述活性稀释剂为水性丙烯酸树脂(tpgda)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1，6-乙二醇二丙烯酸酯(hdda)、三羟甲基丙烷丙烯酸酯(tmpta)中的一种或多种，上述的活性稀释剂加入到本发明中得到的数字喷墨印刷水性uv墨水具有高交联度网络，使得成膜后的刚性增加。

18、进一步的，所述助剂为硬脂酸锌与钡皂1～2.5:2的混合物、硬脂酸钡与锌皂2～3:2.5的混合物中的一种或多种，在本发明中防止数字喷墨印刷水性uv中的色料沉淀，以及防止体系在制备过程中加热所产生的部分交联。

19、具体的，所述硬脂酸锌含锌量10.8-11.1％，游离酸含量(以硬脂酸计)0.2％-0.3％；

20、进一步的，所述色料为品红tbi-380hc2、海军蓝tbi-450hc2、青tbi-580hc2、绿tbi-650hc2、灰tbi-700hc2、黑tbi-850hc2的其中一种。

21、进一步的，所述助剂为助溶剂，具体为乙醇或乙二醇乙醚。

22、为了实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：

23、一种数字喷墨印刷水性uv墨水的制备方法，包含以下步骤：

24、s1、将所述水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、2-苯甲基乙基丙烯酸酯、助剂加入到水中，35-45℃搅拌15-20分钟至溶解，得到预混物a；

25、s2、将聚乙烯醇缩丁醛树脂35-45℃条件下搅拌，分多次加入到预混物a中，搅拌20-50分钟使聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解，得到混合物b；

26、具体的，将聚乙烯醇缩丁醛树脂在35-45℃条件下搅拌分3次加入到预混物a中，搅拌使聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解，得到预混物b；

27、s3、将所述光引发剂、分散剂、色料、固色剂、活性稀释剂加入到所述混合物b中，搅拌6-10分钟聚合2-3h后得数字喷墨印刷水性uv墨水。

28、本发明中加入了乙烯醇缩丁醛树脂，由于其具有相互吸引的性质的羟基(高活性)、双键(不饱和键)+相互不吸引的缩醛基，因此相互吸引的部分(羟基)一个个相互吸引的同时，因互不吸引部分(缩醛基)可保持体系中色料的距离，从使得体系表现出优良的分散性，因此使用其制成的水性uv墨水各个成分均匀分散，并且产品整体体系处于低温反应的过程，有利于节省能源，避免资源浪费。

29、本发明相对于现有技术，有以下优点：

30、1、本申请提供的数字喷墨印刷水性uv墨水，通过引入相互吸引的羟基，以及互不吸引缩醛基可保持体系中色料的距离，从而减少各个组分之间反应，并且提升墨水体系的承载能力，使得水性uv墨水可以承载大粒径的色料和承载更多色料。

31、2、本申请提供的一种数字喷墨印刷水性uv墨水的制备方法，操作简单，所制得的水性uv墨水各个成分均匀分散，并且产品整体体系处于低温反应的过程，有利于节省能源，避免资源浪费。

技术特征：

1.一种数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：按质量百分比计，由水性聚氨酯丙烯酸酯树脂30％-32％、2-苯甲基乙基丙烯酸酯15％-22％、聚乙烯醇缩丁醛树脂13％-20％、光引发剂2％-3.5％、分散剂1％-3％、色料4.5％-6.5％、固色剂0.1％-2％、活性稀释剂2％-3％，助剂2.3％-4％、水17.4％-28％组成。

2.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述色料的粒径为4.39-6.90微米。

3.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的酸值为40-70mg·koh/g、2-苯甲基乙基丙烯酸酯的酸值为100-110mg·koh/g、聚乙烯醇缩丁醛树脂的酸值为90-120mg·koh/g。

4.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述光引发剂为裂解型光引发剂，所述裂解型光引发剂为双酰基膦氧化物。

5.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述助剂包括叔十二硫醇、十八硫醇、4-甲基噻唑-2-硫醇中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述固色剂为氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基吡啶、胺醛树脂型双氰胺甲醛初缩体中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠。

8.根据权利要求1所述的数字喷墨印刷水性uv墨水，其特征在于：所述助剂为硬脂酸锌与钡皂质量比1～2.5:2的混合物、硬脂酸钡与锌皂质量比为2～3:2.5的混合物中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8所述的数字喷墨印刷水性uv墨水的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

10.根据权利要求9所述的数字喷墨印刷水性uv墨水的制备方法，其特征在于：s3中将聚乙烯醇缩丁醛树脂在35-45℃条件下搅拌分3次加入到预混物a中，搅拌使聚乙烯醇缩丁醛树脂溶解，得到混合物b。

技术总结
本申请提供一种数字喷墨印刷水性UV墨水及其制备方法，由水性聚氨酯丙烯酸酯树脂、2‑苯甲基乙基丙烯酸酯聚乙烯醇缩丁醛树脂、光引发剂、分散剂、色料、固色剂、活性稀释剂、助剂2.3％‑4％、水组成；通过引入相互吸引的羟基，以及互不吸引缩醛基可保持体系中色料的距离，从而减少各个组分之间反应，并且提升墨水体系的承载能力，使得水性UV墨水可以承载大粒径的色料和承载更多色料；该制备方法操作简单，所制得的水性UV墨水各个成分均匀分散，并且产品整体体系处于低温反应的过程，有利于节省能源，避免资源浪费。

技术研发人员：皮阳雪,官燕燕,高艳飞,陈海生,吴成英,盘卫星
受保护的技术使用者：中山火炬职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15