適用于高速噴墨的led光固化噴墨墨水的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于高速噴墨的LED光固化噴墨墨水。
【背景技術(shù)】
[0002]UV噴墨印刷為UV技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)之一，UV噴墨印刷近年來取得了令人矚目的成就，其產(chǎn)值從2008年的39億美元增加到了 2012年的67億美元，并有望在2018年增長到159億美元。UV噴墨技術(shù)已經(jīng)在印刷和包裝市場上建立了屬于自己的用戶群。2013年，該市場的油墨和涂料消耗量分別為6萬噸和8.2萬噸，盡管已有了明顯增長，但與整個印刷包裝市場一年320萬噸的油墨消耗量相比，還顯得有些微不足道。史密瑟斯派諾公司發(fā)布了一份《2018年UV噴墨印刷市場預(yù)測》的報告，報告顯示，UV噴墨印刷將在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。其市場規(guī)模將在未來5年增長18.3%,并將在2018年達(dá)到159億美元。西歐和北美成長迅速從地區(qū)上看，西歐和北美將在UV噴墨印刷技術(shù)的應(yīng)用上領(lǐng)跑全球。2013年，西歐UV噴墨印刷市場規(guī)模約為24億美元，并將在未來5年中保持2位數(shù)的增長幅度。
[0003]目前數(shù)碼噴繪業(yè)所采用的墨水基本可分為以下幾類:水性染料墨水、水性顏料墨水、溶劑型顏料墨水、油性顏料墨水和光固化墨水。從使用數(shù)量來看，溶劑型顏料墨水占絕大多數(shù)，高于其它幾種墨水的總和。溶劑型顏料墨水由顏料、連結(jié)料、有機(jī)溶劑、添加劑組成，其中有機(jī)溶劑是最主要的組成部分，部分有機(jī)溶劑會損害人體及皮下脂肪，特別是丁酮、甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑會散發(fā)非常難聞的氣味，同時會對人體健康產(chǎn)生危害，由于溶劑型顏料墨水在打印后是依靠有機(jī)溶劑的揮發(fā)完成干燥過程的，其揮發(fā)的有機(jī)溶劑成為很大的污染源，每臺噴繪機(jī)所產(chǎn)生的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過幾十輛汽車的污染排放量。特別是在廣告牌投放較為密集的區(qū)域，VOC還會與空氣中的氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧及煙霧，造成大氣污染，長期操作噴繪打印機(jī)的工作人員，因長期在此環(huán)境內(nèi)工作，對身體健康影響較大。而LED光固化墨水主要是利用LED光波感光作用，使墨成膜和干燥。LED光固化墨水干燥和成膜的機(jī)理，是一種化學(xué)的變化，利用不同的紫外線光譜產(chǎn)生不同的能量而將不同的預(yù)聚物(OLIGOMER)和不同的單體聚合成聚合物，LED光固化墨水的色膜，具有良好的機(jī)械性和化學(xué)性。LED光固化墨水的組成與溶劑型顏料墨水有相似的地方，不同之處是LED光固化墨水的成膜是化學(xué)作用，從單體到聚合物；而溶劑型顏料墨水的成膜是物理作用，樹脂已經(jīng)是聚合體，溶劑是將固體的聚合物溶解成液體的聚合物，幫助適應(yīng)印涂在作用物上，然后溶劑經(jīng)揮發(fā)或被吸收，使液體的聚合物再回復(fù)成原來的固態(tài)狀。LED光固化墨水具有無溶劑揮發(fā)、節(jié)省能源消耗、減少環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)，隨著人們和環(huán)境保護(hù)意識不斷提高，環(huán)境友好的LED光固化墨水生產(chǎn)工藝越來越受到關(guān)注。如專利號為CN103224731A、CN103224732A、CN103224734A、CN103224733A的中國專利分別公開了四種顏色適合于高速噴墨印刷用UV油墨，但上述專利中的UV油墨不具備在具有冷光源LEDUV固化裝置的噴墨印刷機(jī)上使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無溶劑揮發(fā)、能節(jié)省能源消耗、能減少環(huán)境污染且適用于冷光源LED的適用于高速噴墨的LED光固化噴墨墨水。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:所述噴墨墨水按重量份計，包括以下組分:
納米級顏料1-10份紫外線吸收劑2-5份
超級分散劑1-10份快速引發(fā)劑2-10份高分子預(yù)聚物2-20份潤濕流平劑0.1-2份消泡劑0.1-1份附著力促進(jìn)劑0.1-10份
組合單體5-10份UV活性稀釋劑30-70份。
[0006]優(yōu)化的，按重量份計，包括以下組分:
納米級顏料3-6份紫外線吸收劑3-4份超級分散劑2.5-4份快速引發(fā)劑4-6份高分子預(yù)聚物6-10份潤濕流平劑0.5-1份消泡劑0.3-0.5份附著力促進(jìn)劑3-6份
組合單體6-8份UV活性稀釋劑40-60份。
[0007]優(yōu)化的，所述納米級顏料和所述紫外線吸收劑的粒度分布D90均小于150nm。
[0008]優(yōu)化的，所述納米級顏料為C.1.或顏料黑7、C.1.或顏料藍(lán)15: 3、C.1.或顏料藍(lán)15:4、C.1.或顏料綠7、C.1.或顏料橙13、C.1.或顏料紅122、C.1.或顏料紅146、C.1.或顏料紫19、C.1.或顏料黃151、C.1.或顏料黃155、C.1.或顏料黃180或納米鈦白粉或氣相白炭黑或氣相碳酸鈣中的至少一種。
[0009]優(yōu)化的，所述紫外線吸收劑為二苯甲酮紫外線吸收劑或苯并三唑紫外線吸收劑，所述二苯甲酮紫外線吸收劑優(yōu)選為2，4_ 二羥基二苯酮(UV-214)、2-羥基-4-甲氧基二苯酮(UV-9)、2-羥基-4-辛氧基二苯酮(UV-531)中的至少一種；所述苯并三唑類紫外線吸收劑優(yōu)選為2- (2 z -羥基-5 '-甲基苯基)苯并三氮唑，2- (2’ -羥基-3’，5’ - 二叔苯基)-5_氯化苯并三唑，2-(2-羥基-3-特丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑，2- (2'-羥基-4'-苯甲酸基苯基)-5氯-2H-苯并三唑中至少一種。
[0010]優(yōu)化的，所述超級分散劑為高分子帶錨固基團(tuán)的超級分散劑，優(yōu)選為S0LSPERSE39000、S0LSPERSE32000、S0LSPERSE5000、S0LSPERSE22000、AFC0NA-3580 中的至少一種。
[0011]優(yōu)化的，所述快速引發(fā)劑為安息香二乙醚、2-羥基-2甲基-1苯基丙酮、1-羥基環(huán)己基苯甲酮、2-羥基-2甲基-1-對羥乙基醚基苯基丙酮、二苯甲酮及其衍生物、異丙基硫雜蒽酮、2，4_ 二乙基硫雜蒽酮、N，N- 二甲基苯甲酸乙酯、N，N- 二甲基苯甲酸-2-乙基己酯、苯甲酸二甲氨基乙酯中的至少一種。
[0012]優(yōu)化的，所述高分子預(yù)聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸預(yù)聚物、單丙烯酸酯預(yù)聚物、聚酯丙烯酸酯預(yù)聚物、環(huán)氧丙烯酸樹脂共聚物、聚氨酯丙烯酸樹脂共聚物、聚酯丙烯酸樹脂共聚物或聚酯丙烯酸酯低聚物中的至少一種。
[0013]優(yōu)化的，所述潤濕流平劑為BYK潤濕流平劑、EFKA潤濕流平劑、IRGAFL0W潤濕流平劑中的至少一種，所述消泡劑為EFKA消泡劑，所述附著力促進(jìn)劑為氨丙基三乙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑Z-6040、硅烷偶聯(lián)劑Z-6020、硅烷偶聯(lián)劑Z-6030、硅烷偶聯(lián)劑Z-6011、硅烷偶聯(lián)劑Z-6121中的至少一種。
[0014]優(yōu)化的，所述單體為2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸酯丁酯、氨基甲酸酯單丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸雙環(huán)戊烯基酯、丙烯酸2-乙氧乙氧基乙酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸2—乙基己酯、己二醇二丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和雙季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一種。
[0015]優(yōu)化的，所述UV活性稀釋劑為N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸異冰片酯、三縮丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯酯、三羥甲基三丙烷酯、丙氧化三羥甲酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯，1，6_己二醇二丙烯酸酯中的至少一種。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明包括納米級顏料、紫外線吸收劑、超級分散劑、快速引發(fā)劑、高分子預(yù)聚物、潤濕流平劑、消泡劑、附著力促進(jìn)劑、組合單體、UV活性稀釋劑，其中，所述紫外線吸收劑是一種光穩(wěn)定劑，能吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，而本身又不發(fā)生變化，能大幅度提高墨水的抗老化性能，不易燃、不腐蝕、貯存穩(wěn)定性好，能與多種高聚物相容，兼具長效抗氧化、抗黃變的性能；所述超級分散劑，是一種特殊的表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)含有兩個在溶解性和極性上相對的基團(tuán)，其中一個是較短的極性基，稱為親水基，其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其很容易定向排列在物質(zhì)表面或兩相界面上，降低界面張力，對水性分散體系有很好的分散效果；超級分散劑在顆粒表面形成多點(diǎn)錨固，提高了墨水的吸附牢度，不易解吸，溶劑化鏈比傳統(tǒng)分散劑親油基團(tuán)長，可起到有效的空間穩(wěn)定作用，易于活動，能迅速移向顆粒表面，起到潤濕保護(hù)作用，且不會在顆粒表面導(dǎo)入親油膜，從而不會影響產(chǎn)品的使用性能；所述快速引發(fā)劑是能引發(fā)單體進(jìn)行聚合反應(yīng)的物質(zhì)，在熱或光的作用下發(fā)生共價鍵均裂而生成兩個自由基，能夠引發(fā)聚合反應(yīng)；所述高分子預(yù)聚物是一種分子量較高、由單體經(jīng)初步聚合而成的物質(zhì)，用在單體難于一次完全聚合成聚合物，或避免聚合物在加工成型中容易發(fā)生空洞和裂縫的情況，其能在較短的時間內(nèi)固化成膜，提高了分子間能量的傳遞效率，提高了印刷品的質(zhì)量；所述保濕流平劑既能提高噴墨墨水的保濕性能和納米級顏料的轉(zhuǎn)移率，還能使墨水表層平整光滑，具有光澤；所述消泡劑能夠消除噴墨墨水