UV墨水及其制备方法、UV墨水涂层

摘要

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种UV墨水及其制备方法，以及一种UV墨水涂层。其中，以所述UV墨水的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：单官能团单体80～90％，双官能团单体2～10％，光引发剂5～15％，色粉2～12％，余量的助剂。本申请UV墨水，通过光引发剂引发双官能团单体和单官能团单体中活性基团参与光固化反应，使双官能团单体和单官能团单体之间，以及单官能团单体之间、双官能团单体之间均发生交联固化，形成稳定性好，附着力好，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性的涂层。

说明书

技术领域

本申请属于材料技术领域，尤其涉及一种UV墨水及其制备方法，以及一种UV墨水涂层。

背景技术

UV喷墨技术由于具有操作简单、适应性广、经济节能、环境友好等特点得到了迅速的推广和发展。UV喷墨墨水不含溶剂，符合环保要求，生产和使用时具有环保、节能、高效等优点，正在被印刷行业越来越广泛的应用。

目前，UV喷墨墨水根据承印介质的不同分为柔性墨水和硬性墨水。硬性墨水多应用于亚克力板等硬性介质上，具有硬度高、耐刮擦、耐酒精擦拭等特点。柔性墨水多应用于软膜、皮革、壁纸、车贴等柔性介质上，具有拉伸性好、耐弯折等特点。然而，对于一些特殊行业，既要求墨水具有硬性墨水耐溶剂的特点，又要求其具有柔性墨水拉伸性好和耐弯折的特点。

发明内容

本申请的目的在于提供一种UV墨水及其制备方法，以及一种UV墨水涂层，旨在一定程度上解决现有UV墨水难以同时具有硬性墨水耐溶剂的特点，以及柔性墨水耐拉伸性和耐弯折的特点的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种UV墨水，以所述UV墨水的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：

进一步地，以所述单官能团单体的总质量为100％计，所述单官能团单体中包含质量分数为30～80％的环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯。

进一步地，所述双官能团单体包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

进一步地，所述单官能团单体中，还包括异冰片丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、N-乙烯基己内酰胺、三甲基环己基丙烯酸酯、丙烯酸异癸酯中的至少一种。

进一步地，所述光引发剂包括TPO、TPO-L、819、907、ITX、369、DETX、184中的至少一种。

进一步地，所述色粉包括颜料蓝、颜料红、颜料黄、炭黑、钛白粉中的至少一种。

进一步地，所述助剂包括分散剂、流平剂、润湿剂、阻聚剂中的至少一种。

进一步地，所述分散剂包括Dispers710、Dispers681中的至少一种。

进一步地，所述流平剂包括Rad 2200、Rad2250中的至少一种。

进一步地，所述润湿剂包括Rad 2600、Rad2700中的至少一种。

进一步地，所述阻聚剂包括酚类、醌类、芳胺类、芳烃硝基化合物中的至少一种。

进一步地，以所述UV墨水的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：

进一步地，所述UV墨水在45℃的粘度为7～9cp。

第二方面，本申请提供一种UV墨水的制备方法，包括步骤：获取上述UV墨水中原料组分，进行混合处理，得到UV墨水。

第三方面，本申请提供一种UV墨水涂层，所述UV墨水涂层含有上述的UV墨水，或者含有上述方法制备的UV墨水。

进一步地，所述UV墨水涂层的湿膜的厚度为20～120μm时，拉伸率不低于160％，与基材的附着力为0级。

本申请第一方面提供的UV墨水中，单官能团单体具有体积收缩率低，交联密度低，容易参与聚合，转化率高等特点，有利于提高UV墨水对基材的附着力，提高UV墨水固化后涂层的拉伸性，弯折性，耐擦拭性，酒精擦后不掉皮。同时加入的双官单体可提高UV墨水固化后涂层的交联密度，提高涂层表面硬度和耐抗性，达到不掉皮、不露底材的效果。色粉可以提高UV墨水的遮盖力和色浓度，提高墨水的应用灵活性。光引发剂能够引发双官能团单体和单官能团单体中活性基团参与光固化反应，使双官能团单体和单官能团单体之间，以及单官能团单体之间、双官能团单体之间均能发生交联固化，形成稳定性好，附着力好，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性的涂层。

本申请第二方面提供的UV墨水的制备方法，将上述UV墨水中原料组分进行混合处理便制得UV墨水，制备方法简单，适用于工业化大规模生产和应用。

本申请第三方面提供的UV墨水涂层含有上述的UV墨水，上述UV墨水经过交联聚合形成涂层稳定性好，与基材附着力好，表面耐酒精擦拭，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例第一方面提供一种UV墨水，以UV墨水的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：

本申请实施例第一方面提供的UV墨水中，包括质量百分含量为80～90％的单官能团单体，2～10％的双官能团单体，5～15％的光引发剂，2～12％的色粉，以及其他助剂。其中，单官能团单体具有体积收缩率低，交联密度低，容易参与聚合，转化率高等特点，有利于提高UV墨水对基材的附着力，提高UV墨水固化后涂层的拉伸性，弯折性，耐擦拭性，酒精擦后不掉皮。同时加入的双官单体可提高UV墨水固化后涂层的交联密度，提高涂层表面硬度和耐抗性，达到不掉皮、不露底材的效果。色粉可以提高UV墨水的遮盖力和色浓度，提高墨水的应用灵活性。光引发剂能够引发双官能团单体和单官能团单体中活性基团参与光固化反应，使双官能团单体和单官能团单体之间，以及单官能团单体之间、双官能团单体之间均能发生交联固化，形成稳定性好，附着力好，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性的涂层。另外，若UV墨水中双官能团单体含量过高，即单官能团单体含量过低，则会导致UV墨水固化后的涂层容易弯折开裂，拉伸性能降低；若单官能团单体含量过高，即双官能团单体含量过低，则会降低UV墨水的固化速度，影响涂层的稳定性和应用效果。

在一些实施例中，以单官能团单体的总质量为100％计，单官能团单体中包含质量分数为30～80％的环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，该单官能团单体具有优异的柔韧性，同时具有较好的耐酒精擦拭性能。若该单体含量过高，大于80％，则UV墨水中单官能团单体种类太单一，不利于各种性能之间的相对平衡；若该单体含量过低，则达不到兼具柔韧性和耐酒精擦的目标。在一些具体实施例中，以单官能团单体的总质量为100％计，单官能团单体中环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯的质量分数可以是30～40％、40～50％、50～60％、60～70％、70～80％等。

在一些实施例中，还包括异冰片丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、N-乙烯基己内酰胺、三甲基环己基丙烯酸酯、丙烯酸异癸酯中的至少一种，其中，异冰片丙烯酸酯可部分替代环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯；四氢呋喃丙烯酸酯可调整UV墨水的粘度并提高墨水的附着力和柔韧性；N-乙烯基己内酰胺可提高UV墨水的光固化速度并提高其附着力；三甲基环己基丙烯酸酯可调整UV墨水的粘度并提高其附着力，丙烯酸异癸酯可提高UV墨水固化后涂层的柔韧性。

在一些实施例中，双官能团单体包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的至少一种，这些双官能团单体均可以提高光UV墨水的光固化速度，并提高UV墨水固化后涂层的交联密度，和耐酒精擦拭性能。

在一些实施例中，光引发剂包括TPO、TPO-L、819、907、ITX、369、DETX、184中的至少一种；这些光引发剂均能够引发双官能团单体和单官能团单体中活性基团参与光固化反应，使双官能团单体和单官能团单体之间，以及单官能团单体之间、双官能团单体之间均能发生交联固化，形成稳定性好，附着力好，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性的涂层。其中，光引发剂TPO是一种高效的自由基(I)型、具有很宽的吸收范围，其有效吸收峰值为350～420nm，经光照后可生成苯甲酰和磷酰基两个自由基，都能引发聚合，因此光固化速度快，挥发性低；光引发剂TPO-L的吸收光谱范围广，具有低黄变性，气味低；光引发剂819是一种高效的通用型紫外光引发剂，用于引发不饱和预聚体系的UV聚合反应，可用于厚膜体系的固化，特别适用于白色体系、玻纤增强的聚酯/苯乙烯体系。光引发剂907能在油墨固化过程中，吸收紫外光辐射能量而形成自由基或阳离子，引发单体发生聚合、交联，在很短的时间里使UV油墨固化成三维网状结构的高分子聚合物。光引发剂ITX是一种高效自由基II型光引发剂，与有机溶剂有良好的互溶性。光引发剂369是一种感光度范围高，高UV吸收性的高效UV紫外光引发剂，用于引发自由基的光聚合反应，可与适当的共引发剂如184或651、907、ITX复配，提高UV墨水固化效果。光引发剂DETX是一种高效光固化引发剂，吸收紫外光可引发化学反应，适用于不饱和聚酯、丙烯酸单体等组成的光固化材料中，且与溶剂有良好的互溶性。光引发剂184能在UV墨水固化过程中，吸收紫外光辐射能量而形成自由基或阳离子，引发单体和低聚物发生聚合、交联和接枝反应，在很短的时间里使UV墨水固化成三维网状结构的高分子聚合物。本申请实施例UV墨水中若光引发剂的含量含量过低，则不利于单体之间的充分交联聚合，若含量过高，则降低了UV墨水中单体含量，从而影响墨水固化后涂层的交联密度。

在一些实施例中，色粉包括颜料蓝、颜料红、颜料黄、炭黑、钛白粉中的至少一种；这些色粉均能提高UV墨水的遮盖力，提高色浓度，提高UV墨水的应用灵活性。若色粉含量过高，虽然相对可以进一步提高UV墨水的遮盖力和色浓度，但是会降低墨水固化速率；若色粉含量过低，则UV墨水固化成膜后颜色浅，遮盖力差。

在一些实施例中，助剂包括分散剂、流平剂、润湿剂、阻聚剂中的至少一种，这些助剂可以提高UV墨水中各组分的分散稳定性，有利于UV墨水通过喷涂、打印等沉积，提高应用灵活性。

在一些具体实施例中，分散剂包括迪高公司的Dispers710、迪高公司的Dispers681中的至少一种；这些分散剂具有颜料亲和基团，有利于提高UV墨水中各原料组分的分散稳定性。

在一些实施例中，UV墨水中分散剂的质量百分含量为1～3％，该含量的分散剂便可有效提高墨水中各组分的分散稳定性，若含量太低，则对墨水中组分的分散稳定性提升效果不佳，若含量过高，则会降低墨水中单体、引发剂等组分的含量，从而降低墨水的交联固化效果。

和/或，流平剂包括迪高公司的Rad 2200、迪高公司的Rad2250中的至少一种；这些聚丙烯酸酯、有机硅树脂流平剂，能促使UV墨水在固化成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂层，能有效降低墨水涂饰液的表面张力，提高其流平性和均匀性，改善涂饰液的渗透性，减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。

在一些实施例中，UV墨水中流平剂的质量百分含量为0.05～0.4％，该含量的便可有效促进UV油墨的成膜性能，若含量过低或过高均会降低UV墨水固化后涂层的性能。

在一些实施例中，润湿剂包括迪高公司的Rad 2600、迪高公司的Rad2700中的至少一种；这些交联型聚硅氧烷丙烯酸酯润湿剂可进一步降低UV墨水中各原料组分的的表面张力，提高墨水的分散稳定性，同时提高墨水与基材的亲和能力。

在一些实施例中，UV墨水中润湿剂的质量百分含量为0.1～0.4％，该含量的润湿剂可有效提高UV墨水的分散稳定性，若含量过低或过高均会降低UV墨水固化后涂层的性能。

在一些实施例中，阻聚剂包括酚类、醌类、芳胺类、芳烃硝基化合物中的至少一种，如阻聚剂NPAL，这些阻聚剂均能避免UV墨水中单体在贮藏、运输等过程中发生聚合，导致UV墨水失效。

在一些实施例中，UV墨水中阻聚剂的质量百分含量为0.1～0.4％，该含量的阻聚剂可有效防止UV墨水在存储、运输过程中发生提前聚合，若阻聚剂含量过高，则会影响UV墨水的交联固化效果。

在一些实施例中，以UV墨水的总质量为100％计，包括如下质量百分含量的原料组分：

本申请实施例UV墨水包含有上述质量百分含量的原料组分，通过各原料组分之间的相互协同作用，使固化后形成的涂层稳定性好，附着力好，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性。

在一些实施例中，UV墨水在45℃的粘度为7～9cp，该粘度大小的UV墨水适用于喷墨打印，打印流畅性好，不易断墨，提高了UV墨水的应用灵活性。

本申请实施例第二方面提供一种UV墨水的制备方法，包括步骤：获取上述UV墨水中原料组分，进行混合处理，得到UV墨水。

本申请实施例第二方面提供的UV墨水的制备方法，将上述实施例UV墨水中原料组分进行混合处理便制得UV墨水，制备方法简单，适用于工业化大规模生产和应用。

在一些实施例中，本申请实施例制备的UV墨水在未使用时，尽量避光保存，避免墨水中光引发剂收光照影响引发单官能团单体和双官能团单体交联聚合，导致UV墨水失效。

本申请实施例第三方面一种UV墨水涂层，UV墨水涂层含有上述的UV墨水。

本申请实施例第三方面提供的UV墨水涂层含有上述的UV墨水，上述UV墨水经过交联聚合形成涂层稳定性好，与基材附着力好，表面耐酒精擦拭，不掉皮，不露底，同时具有好的拉伸性能，耐弯折等特性。

在一些实施例中，本申请实施例UV墨水在常温状态下，经过紫外光固化灯的照射，UV墨水中的光引发剂吸收特定波长的光子(不同光引发剂的吸收波长不同)，激发到激发状态，形成自由基或阳离子，然后通过分子间能量的传递，使单官能团单体和双官能团单体变成激发态，产生电荷转移络合体。这些络合体不断交联聚合，在极短的时间里(零点几秒)单体固化成具有三维网状结构的高分子聚合物，即形成UV墨水涂层。

在一些实施例中，UV墨水涂层的湿膜的厚度为20～120μm时，拉伸率不低于160％，与基材的附着力为0级。本申请实施例UV墨水涂层厚度范围宽，适用范围广，同时具有附着力好、拉伸性好、耐弯折等优点。

为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例UV墨水及其制备方法、UV墨水涂层的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1～3

实施例1～3分别提供一种UV墨水，其制备步骤包括：按下表1中各实施例的原料配方获取对应的原料组分后，将各原料组分混合，便得到UV墨水。

对比例1～2

对比例1～2分别提供一种UV墨水，其制备步骤包括：按下表1中各对比例的原料配方获取对应的原料组分后，将各原料组分混合，便得到UV墨水。

表1

进一步的，为了验证本申请实施例的进步性，对实施例1～3和对比例1～2的UV墨水进行了如下性能测试：

1、粘度的测试方法参考GB/T 10247 2008粘度测量方法。

2、附着力的测试方法参考GB/T 9286-1988色漆和清漆漆膜的划格试验。

3、拉伸性的测试方法：将实施例1～3和对比例1～2的UV墨水，分别打印在可拉伸的介质如软膜上，固化制成厚度为30μm的UV墨水涂层，将涂层剪成10mm×100mm的长条，对涂层长条进行拉伸直至涂层块出现裂纹，记录此时长条的长度，计算拉伸率。

4、弯折性的测试方法：将实施例1～3和对比例1～2的UV墨水分别打印在可弯折的介质如软膜上形成厚度为30μm的UV墨水涂层，将涂层对折后再对折，观察折叠部分是否开裂。

5、耐酒精擦的测试方法：将实施例1～3和对比例1～2的UV墨水打印在柔性介质如软膜上形成厚度为30μm的UV墨水涂层，涂层长度不小于100mm，在耐摩擦测试仪上用浸湿酒精的白色纺织布在1KG的压力下擦拭涂层200次，来回算2次，观察擦拭后涂层表面是否掉皮，是否露出基材。

上述测试结果如下表2所示：

表2

由上述测试结果可知，本申请实施例1～3制备的UV墨水有适合喷墨打印的粘度，墨水与基材附着力强，并且固化成型后的UV墨水涂层同时具有优异的拉伸性能、耐弯折性能以及耐酒精擦拭性能，拉伸率均大于160％，且对着再对折涂层不裂，柔韧性能优异，酒精擦拭200次后仍未出现掉皮、露基材等现象，环境耐受性能好。

而对比例1，当不含有环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯单官能团单体，也不含有1,6-己二醇二丙烯酸酯双官能团单体，仅含有普通单官能团单体时，涂层耐擦拭性差，酒精擦拭200次后出现掉皮、露基材的现象。

而对比例2，当双官能团单体1,6-己二醇二丙烯酸酯含量过高(15.8％)时，降低了涂层的柔韧性，对着再对折涂层出现裂缝。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。