專利名稱：一種用于玻璃基材的uv光固化噴墨墨水及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外光固化油墨，具體涉及一種用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水及其制備方法。
背景技術(shù)：
UV固化噴墨結(jié)合了 UV固化技術(shù)與噴墨打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，既有UV固化在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，還擁有噴墨打印技術(shù)在使用和操作上的便利，具有廣泛多用性的特征。但噴墨墨水并非能輕易地吸附在所用的基材上，特別是玻璃。因?yàn)椴ＡЩ氖菬o(wú)孔的無(wú)機(jī)材料，而 UV光固化噴墨主要成分是有機(jī)化合物，玻璃不易被腐蝕，墨水很難滲入基材內(nèi)部，因此噴墨墨水不容易在玻璃表面鋪展、附著牢固。國(guó)內(nèi)外在玻璃基材上的印刷(包括噴墨印刷)是先在玻璃上進(jìn)行預(yù)處理(涂上預(yù)涂層以提高噴墨對(duì)玻璃的附著力)，然后印制圖案，最后噴涂保護(hù)層。這個(gè)過(guò)程復(fù)雜，且大多數(shù)使用溶劑型的不環(huán)保涂料，有大量的VOC揮發(fā)。目前針對(duì)一些普通應(yīng)用范圍的玻璃噴墨的研究較多，如中國(guó)專利CN101624492A 公開(kāi)了在常溫下將玻璃噴墨打印在玻璃上，具有固化膜對(duì)玻璃附著力較好，粘度小的特點(diǎn)。 但當(dāng)UV噴墨固化的玻璃制品接觸水，尤其是接觸熱水后，附著力變差，固化膜易從玻璃上脫落、開(kāi)裂等。為解決玻璃基材上的UV固化膜耐水性及附著牢度的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)介紹了如下三種方法在噴墨前先涂覆增強(qiáng)附著力的樹(shù)脂；或在光固化后再進(jìn)行熱固化過(guò)程；或?qū)ΣＡнM(jìn)行改性。具體如Lecolle F.等人在專利W02010/115858中報(bào)道了一種增強(qiáng)UV 噴墨在玻璃基材上的附著力的方法，是在固化層與玻璃基材的之間添加一種附著力層和玻璃層，附著力層內(nèi)含環(huán)氧樹(shù)脂，三聚氰胺樹(shù)脂等，而玻璃層則是一些金屬氧化物的組合物。 MATSUSAffA M.等人在專利JP2009078531-A中介紹了在玻璃上添加含苯甲酮、肉桂酸以及氧化鈦、氧化鋅等氧化物固化層，這種固化層有利于提高UV噴墨的附著力。GRANT Α.等人在專利WO 2009/118507中提出將UV噴墨噴印在玻璃基材并光固化后，再進(jìn)行熱固化，熱固化是指在一定溫度下(100 400°C )進(jìn)行焙烤，使噴墨固化更完全，以達(dá)到增強(qiáng)附著力的目的。然而現(xiàn)有的這些方法操作過(guò)程復(fù)雜，工藝上并不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可應(yīng)用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，該墨水在玻璃基材上具有良好的附著力和高的牢度。本發(fā)明的另一目的在于提供所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水的制備方法。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成顏料2 15%;活性稀釋劑60 90%;
活性低聚物自由基型光引發(fā)劑陽(yáng)離子型光引發(fā)劑附著力促進(jìn)劑助劑
2 10% ； 3 10% 2 10% ； 0. 2 2% ； 0. 5 5% ；所述活性稀釋劑為由單官能度單體、雙官能度單體和多官能度單體組成的混合物；所述活性稀釋劑同時(shí)為陽(yáng)離子型活性稀釋劑和自由基活性稀釋劑的組合物；所述活性低聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物與丙烯酸酯低聚物的組合物；所述附著力促進(jìn)劑為通式為R(CH2)nSiX3的硅烷偶聯(lián)劑，其中，R為乙烯基，胺基， 環(huán)氧基，甲基丙烯酰氧基或巰基；X為甲氧基或乙氧基，η為0 3 ；所述助劑為分散劑、潤(rùn)濕劑和消泡劑。所述的活性稀釋劑根據(jù)分子中含可聚合官能團(tuán)的數(shù)目，可分類為單官能度單體， 雙官能度單體，多官能度單體。這里所說(shuō)的官能度，是指環(huán)氧基或碳碳雙鍵這兩種官能團(tuán)的個(gè)數(shù)。作為一種優(yōu)選方案，所述單官能度單體優(yōu)選為異辛基丙烯酸酯，環(huán)丙烯酸三羥甲基丙烷，3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯，丙烯酸四氫糠酯，甲氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯，1，2_環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷或(R)-氧化檸檬烯中的任意一種或幾種；所述雙官能度單體優(yōu)選為1，6_己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，二氧化乙烯環(huán)己烯或環(huán)己烷-1，2-二羧酸二(環(huán)氧乙基甲基)酯中的任意一種或幾種；所述多官能度單體優(yōu)選為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，雙季戊四醇五丙烯酸酯或丙氧基化多官能團(tuán)丙烯酸酯中的任意一種或幾種。活性稀釋劑可參與光固化反應(yīng)，從而影響噴墨的光固化速度以及固化膜的化學(xué)性質(zhì)和物理性能；另外還起溶解，稀釋低聚物的作用。一般說(shuō)來(lái)，官能團(tuán)數(shù)目越多，反應(yīng)速度越快，但是制備的噴墨黏度也越大，故官能度高的活性稀釋劑的稀釋能力減弱。一般噴墨體系對(duì)黏度要求在15mpaS以下；作為一種更優(yōu)選方案，所述活性稀釋劑中，單官能度單體的重量?jī)?yōu)選為占活性稀釋劑重量的65 95%，雙官能度單體的重量?jī)?yōu)選為占活性稀釋劑重量的為1 22%，多官能度單體的重量?jī)?yōu)選為占活性稀釋劑重量的1 15%。單官能度單體占活性稀釋劑配方一半以上，可以確保噴墨的黏度適中，而且單官能度單體由于碳碳雙鍵含量低，固化時(shí)體積收縮少，有助于提高附著力；少量添加高官能度單體可以加快固化速度和提高固化膜的附著力、耐水性等物理性能。所述活性低聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物與丙烯酸酯低聚物的組合物。丙烯酸酯低聚物具有極好的耐黃變能力，且對(duì)各類不同基材都具有較好的附著力。脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分子中有氨酯鍵，能夠在高分子鏈間形成各種氫鍵，使固化膜具有優(yōu)異的耐磨性和柔韌性，綜合性能優(yōu)異，脂肪族鏈的引入有利于提高耐久性，與丙烯酸酯配合使用， 能增加其對(duì)基材的附著力。但是丙烯酸酯的機(jī)械強(qiáng)度和硬度都很低，用量太多會(huì)影響固化膜的性能。作為一種優(yōu)選方案，所述活性低聚物中，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物與丙烯酸酯低聚物的重量比優(yōu)選為2 1 5 1。
本發(fā)明采用了陽(yáng)離子_自由基混雜光固化，即在同一體系中采用陽(yáng)離子和自由基聚合兩種不同類型的聚合反應(yīng)來(lái)使體系固化的方法。該方法結(jié)合了兩種聚合反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)， 利用自由基體系誘導(dǎo)期短而達(dá)到快速定型，陽(yáng)離子體系的暗反應(yīng)使體系徹干；并利用陽(yáng)離子聚合物體積收縮小甚至產(chǎn)生膨脹的特點(diǎn)，彌補(bǔ)自由基聚合時(shí)的體積收縮，從而增強(qiáng)噴墨墨水對(duì)玻璃基材的附著力。作為一種優(yōu)選方案，所述自由基型光引發(fā)劑優(yōu)選為2-異丙基硫雜蒽酮，2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮，苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦或2， 4，6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴ブ械娜我庖环N或幾種。作為一種優(yōu)選方案，所述陽(yáng)離子型光引發(fā)劑優(yōu)選為大分子引發(fā)劑。與小分子光引發(fā)劑相比，大分子光引發(fā)劑揮發(fā)性較小，并能解決固化后樹(shù)脂體系殘余光引發(fā)碎片的毒性問(wèn)題。作為一種優(yōu)選方案，所述陽(yáng)離子型光引發(fā)劑中優(yōu)選為含有聚氨酯基團(tuán)的碘鐺鹽， 所述含有聚氨酯基團(tuán)的碘鐺鹽的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示
權(quán)利要求
1. 一種用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成顏料2 15% ；活性稀釋劑60 --90%活性低聚物2 10% ；自由基型光引發(fā)劑3 10%陽(yáng)離子型光引發(fā)劑2 10% ；附著力促進(jìn)劑0. 2 2%助劑0. 5 5%所述活性稀釋劑為由單官能度單體、雙官能度單體和多官能度單體組成的混合物；所述活性稀釋劑同時(shí)為陽(yáng)離子型活性稀釋劑和自由基活性稀釋劑的組合物；所述附著力促進(jìn)劑為通式為R(CH2)nSiX3的硅烷偶聯(lián)劑，其中，R為乙烯基，胺基，環(huán)氧基，甲基丙烯酰氧基或巰基；X為甲氧基或乙氧基，η為0 3 ；所述助劑為分散劑、潤(rùn)濕劑和消泡劑。
2.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述單官能度單體為異辛基丙烯酸酯，環(huán)丙烯酸三羥甲基丙烷，3,3, 5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯，丙烯酸四氫糠酯，甲氧基聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯，1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷或(R)-氧化檸檬烯中的任意一種或幾種；所述雙官能度單體為1，6_己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯，3，4_環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯，二氧化乙烯環(huán)己烯或環(huán)己烷-1，2-二羧酸二(環(huán)氧乙基甲基)酯中的任意一種或幾種；所述多官能度單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，雙季戊四醇五丙烯酸酯或丙氧基化多官能團(tuán)丙烯酸酯中的任意一種或幾種。
3.如權(quán)利要求2所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述活性稀釋劑中，單官能度單體的重量占活性稀釋劑重量的65 95%，雙官能度單體的重量占活性稀釋劑重量的為1 22%，多官能度單體的重量占活性稀釋劑重量的1 15%。
4.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述活性低聚物中，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物與丙烯酸酯低聚物的重量比為2 1 5 1。
5.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述自由基型光引發(fā)劑為2-異丙基硫雜蒽酮，2-芐基-2- 二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮，苯基雙 (2，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦或2，4，6_三甲基苯甲?；交⑺嵋阴ブ械娜我庖环N或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述陽(yáng)離子型光引發(fā)劑為大分子引發(fā)劑。
7.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述陽(yáng)離子型光引發(fā)劑中含有聚氨酯基團(tuán)的碘鐺鹽，所述含有聚氨酯基團(tuán)的碘鐺鹽的結(jié)構(gòu)式如式(I)所示
8.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為3-(2，3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-巰基丙基三乙氧基硅烷。
9.如權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水，其特征在于，所述玻璃基材為太陽(yáng)能硅晶玻璃或彩顯玻璃基板。
10.權(quán)利要求1所述用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水的制備方法，其特征在于，包括如下步驟先將活性低聚物、分散劑、部分活性稀釋劑及有機(jī)顏料在高速攪拌機(jī)下攪拌 0. 5 Ih后，然后將其送入砂磨機(jī)中研磨，直到含顏料的混合料其平均粒徑小于300nm后， 放出，再與余下的活性稀釋劑和配方中的其它組分混合，經(jīng)均質(zhì)機(jī)分散均勻，最后通過(guò)0. 45 微米的膜過(guò)濾，即制得用于玻璃基材的UV光固化噴墨墨水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于玻璃基材的UV納米噴墨墨水及其制備方法。所述UV納米噴墨墨水，由如下按重量百分比計(jì)算的組分組成顏料2～15％；活性稀釋劑60～90％；活性低聚物2～10％；自由基型光引發(fā)劑3～10％；陽(yáng)離子型光引發(fā)劑2～10％；附著力促進(jìn)劑0.2～2％；其他助劑0.5～5％。本發(fā)明的UV納米噴墨墨水能耐受250℃的高溫焙烤1h而不黃變、不龜裂；噴墨墨水固化后，對(duì)玻璃附著力強(qiáng)，用溫水(35℃)浸泡1h不脫落、不泛白；可在玻璃基底上直噴墨水，不需對(duì)玻璃進(jìn)行預(yù)處理，施工簡(jiǎn)便，既可廣泛應(yīng)用在生活中的普通玻璃上，也可應(yīng)用于太陽(yáng)能硅晶玻璃、彩顯玻璃等性能要求較高的基材上。
文檔編號(hào)C09D11/10GK102492330SQ201110396269
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者伍雪芬, 何梓鋒, 梁錫康, 王小妹 申請(qǐng)人:中山大學(xué)