一种羟基硅油改性的水性UV油墨及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种羟基硅油改性的水性UV油墨及其制备方法，属于环保油墨技术领域。本发明专利技术的水性UV油墨的组分及质量百分含量为：羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物（连接料）60～85%，光引发剂1～10%，颜料5～15%，溶剂5～20%，助剂0～1%。按配比分别取预聚物、颜料及溶剂进行充分研磨，于40～50℃，400～600rpm转速下分散1～2h，加入光引发剂及助剂，搅拌均匀，静置即得到本发明专利技术水性UV油墨。该油墨环保无毒，固化速率快，稳定性好，耐老化及耐溶剂性优良，附着力及耐磨损性能优异，适合多种印刷方式及生产要求，可广泛应用于纸质材料、木材、塑料、金属、玻璃等承印物的表面。

【技术实现步骤摘要】
—种羟基硅油改性的水性UV油墨及其制备方法
本专利技术涉及一种羟基硅油改性的水性UV油墨及其制备方法，属于环保油墨
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技术介绍
油墨主要是由颜料、连结料、有机溶剂和助剂组成，VOC排放量大，环境污染严重，水性油墨采用水作为溶剂，取代了有机溶剂，明显减少了 VOC排放量，适用于食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求高的包装印刷品，这类油墨存在耐溶剂性差、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊端。UV油墨主要包括预聚物、光引发剂、颜料、活性稀释剂及助剂，因其具有固化速率快，对环境污染小，固化产物性能好，适合于高速自动化生产的优点，应用范围日益扩大。但是UV油墨中活性稀释剂的加入对人体有不同程度的刺激性和毒性，并不是完全的环境友好型产品。水性UV油墨结合了水性油墨及UV油墨的优点，近年来得到迅速发展，也将是未来环境友好型油墨的主要发展方向之一。其优点主要有如下几个方面:(I)不必借助活性稀释剂来调节黏度，可解决VOC及毒性、刺激性的问题；(2)水性体系可以更方便的调节油墨黏度和流变性；(3)易于得到光固化前的无粘性干膜，保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作，且固化前墨膜已可指触，可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；(4)可得到超簿型固化膜；(5)适用于喷涂、辊涂、刷涂等通用的涂布方式且设备易于清洗；(6)具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；(7)水性UV油墨由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关(只与固含量有关)，且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化油墨不能兼顾硬度和柔韧性这两者的问题。目前这方面的专利主要有CN 101659785 B、CN101659809 A、CN 102030884 A、CN 102241914 A 和 CN 102153914 A，公开了利用亲水性单体在油墨连结料中引入大量极性基团及不饱和双键，得到水性UV固化体系。这种体系采用水作为溶剂来代替活性稀释剂，解决环境问题的同时综合了水性油墨和UV油墨的优点。但是,水性UV油墨仍存在以下一些不足之处:(1)水性UV油墨亲水性好,耐水性相对较差。(2)水性UV油墨中的连结料，如聚氨酯丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯等聚合物，通常采用“一步法”合成，微观反应过程不易控制，制成的油墨稳定性较差。(3)光泽度、硬度、附着力、耐老化、耐磨损性等综合性能与溶剂型油墨相比还有较大差距。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有水性UV油墨存在的缺点与不足，提供一种耐水性能优良、稳定性好、耐老化及耐溶剂性优良、附着力及耐磨损性能优异的羟基硅油改性的水性UV油墨。本专利技术的另一目的在于提供上述羟基硅油改性的水性UV油墨的制备方法。为实现本专利技术的目的，采用如下技术方案:一种羟基硅油改性的水性UV油墨，包含下述质量百分含量的组分:连结料60~85%，光引发剂I~10%，颜料5~15%，溶剂5~20%，助剂O~1% ;所述的连结料为羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。所述的羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物优选通过包括如下步骤的方法制备: (I)在氮气保护，100~250rpm转速搅拌的条件下，将聚酯二元醇或聚醚二元醇、羟基硅油、二异氰酸酯及催化剂加入到反应容器中，在40~60°C温度范围内反应I~3h，得到溶液A ;所述的羟基硅油与二元醇(聚酯二元醇或聚醚二元醇)的摩尔比羟基硅油/聚酯二元醇或聚醚二元醇优选为1:1~4，二异氰酸酯与二元醇和羟基硅油的摩尔比二异氰酸酯/二元醇和羟基硅油优选为1:1~3，A溶液中催化剂的质量百分含量优选为0.01~0.1%。(2)向上述A溶液中加入多羟基羧酸，在70~80°C温度范围内反应I~2h，得到溶液B ；B溶液中多羟基羧酸的质量百分含量优选为2~15%。(3)向上述B溶液中加入二醇胺，在-5~0°C温度范围内反应0.5~1.5h，在70~80°C温度范围内反应2~4h (至-NCO基团的质量百分含量最小为止)，加入丙酮调节黏度，得到溶液C ;所述的二醇胺与二异氰酸酯的摩尔比二醇胺/ 二异氰酸酯优选为1:0.2~0.5，C溶液中丙酮的质量百分含量优选为10~35%。(4)将溶液C降温至50°C以下，加入三乙胺中和，在950~IlOOrpm转速搅拌的条件下，加入去离子水，搅拌I~1.5h，制得羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯，记为溶液D ;所述的三乙胺与步骤(2)中多羟基羧酸的摩尔比三乙胺/多羟基羧酸优选为1:1~2，D溶液中去尚子水的质量百分含量优选为35~60%。(5)在氮气保护，100~250rpm转速搅拌的条件下，将多官能度羟基丙烯酸酯、二异氰酸酯、催化剂及对苯二酚加入到反应容器中，在40~60°C温度范围内反应I~3h(至-NCO基团的质量百分含量不变为止)，加入丙酮调节黏度，得到多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯，记为溶液E ;所述的二异氰酸酯与多官能度羟基丙烯酸酯的摩尔比二异氰酸酯/多官能度羟基丙烯酸酯优选为1:0.5~1.5，E溶液中催化剂的质量百分含量优选为0.01~0.1%，E溶液中对苯二酚的质量百分含量优选为0.01~0.1%，E溶液中丙酮的质量百分含量优选为10~20%。(6)在氮气保护，100~250rpm转速搅拌的条件下,将羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯与多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯加入到反应容器中，在70~80°C温度范围内反应2~4h (至-NCO基团的质量百分含量最小为止)，加入丙酮调节黏度，得到羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物；所述的多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯与羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯的摩尔比多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯/羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯为优选为1:1~6，羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物中丙酮的质量百分比优选为20~40%。步骤(1)中所述的羟基硅油优选为甲基羟基硅油、甲基苯基羟基硅油和羟基氟硅油中的一种或一种以上的混合物；所述的聚酯二元醇或聚醚二元醇优选为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚四氢呋喃醚二醇、端羟基聚丁二烯、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇中的一种或一种以上的混合物；所述的二异氰酸酯优选为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及4，4- 二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。步骤(2)中所述的多羟基羧酸优选为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、酒石酸中的一种或一种以上的混合物。步骤(3)中所述的二醇胺优选为二乙醇胺、二异丙醇胺中的一种或一种以上的混合物。步骤(5)中所述的多官能度羟基丙烯酸酯优选为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯单体或含羟基多官能度丙烯酸酯的预聚物中的一种或一种以上的混合物。步骤(1)和(5)中所述的催化剂优选为二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺中的一种或一种以上的混合物。所述的光引发剂优选为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2_甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-对羟基醚基苯基丙酮和1-羟基环己基苯甲酮中的一种或一种以上的混合物。所述的颜料优选为水性红色颜料、水性绿色颜料、水性蓝色颜料中的一种或一种以上的混合物。所述的溶剂优选为去离子水、乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基硅油改性的水性UV油墨，其特征在于包含下述质量百分含量的组分：连结料60～85%，光引发剂1～10%，颜料5～15%，溶剂5～20%，助剂0～1%；所述的连结料为羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。

【技术特征摘要】
1.一种羟基硅油改性的水性UV油墨，其特征在于包含下述质量百分含量的组分:连结料60~85%，光引发剂I~10%，颜料5~15%，溶剂5~20%，助剂O~1% ;所述的连结料为羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。2.根据权利要求1所述的羟基硅油改性的水性UV油墨，其特征在于:所述的羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物通过包括如下步骤的方法制备: (1)在氮气保护，100~250rpm转速搅拌的条件下，将聚酯二元醇或聚醚二元醇、羟基硅油、二异氰酸酯及催化剂加入到反应容器中，在40~60°C温度范围内反应I~3h，得到溶液A ; (2)向上述A溶液中加入多羟基羧酸，在70~80°C温度范围内反应I~2h，得到溶液B ； (3)向上述B溶液中加入二醇胺，在-5~0°C温度范围内反应0.5~1.5h，在70~80°C温度范围内反应2~4h，加入丙酮调节黏度，得到溶液C ; (4)将溶液C降温至50°C以下，加入三乙胺中和，在950~IIOOrpm转速搅拌的条件下，加入去离子水，搅拌I~1.5h，制得羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯，记为溶液D ; (5)在氮气保护，100~250rpm转速搅拌的条件下，将多官能度羟基丙烯酸酯、二异氰酸酯、催化剂及对苯二酚加入到反应容器中，在40~60°C温度范围内反应I~3h，加入丙酮调节黏度，得到多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯，记为溶液E ; 6)在氮气保护，100~250 rpm转速搅拌的条件下,将羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯与多官能度羟基丙烯酸酯半封端的二异氰酸酯加入到反应容器中，在70~80°C温度范围内反应2~4h，加入丙酮调节黏度，得到羟基硅油改性的超支化水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。3.根据权利要求2所述的羟基硅油改性的水性UV油墨，其特征在于: 步骤(1)中所述的羟基硅油与二元醇的摩尔比为1:1~4，二异氰酸酯与二元醇和羟基硅油的摩尔比为1:1~3，A溶液中催化剂的质量百分含量为0.01~0.1% ； 步骤(2)中所述的B溶液中多羟基羧酸的质量百分含量为2~15% ； 步骤(3)中所述的二醇胺与二异氰酸酯的摩尔比为1:0.2~0.5，C溶液中丙酮的质量百分含量为10~35% ； 步骤(4)中所述的三乙胺与步骤(2)中多羟基羧酸的摩尔比为1:1~2，D溶液中去离子水的质量百分含量为35~60% ； 步骤(5)中所述的二异氰酸酯与多官能度羟基丙烯酸酯的摩尔比为1:0.5~1.54溶液中催化剂的质量百分含量为0.01~0.1%，E溶液中对苯二酚的质量百分含量为0.01~0.1%，E溶液中丙酮的质量百分含量为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴海，杨耀，黄驰，黎厚斌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：