紫外光固化连结料、油墨及其制法和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种紫外光固化连结料、油墨及其制法和应用，所述连结料采用含有下述组分的原料制成：纳米氧化锌：0.08～1.10重量份，甲基丙烯酸缩水甘油酯27.63～33.56重量份，甲基丙烯酸‑2‑羟基乙酯16.44～22.73重量份、二异氰酸酯4.83～5.26重量份、甲基丙烯酸2.43～2.69重量份、甲基丙烯酸甲酯2.40～2.63重量份、丙烯酸正丁酯2.46～2.61重量份、(甲基)丙烯酰胺2.38～2.51重量份；以及引发剂0.28～0.32重量份和催化剂0.08‑0.13重量份，所述油墨用此连结料制备而成，可减少印刷工业及印刷油墨行业对生态环境的破坏，降低成本，兼顾社会效应和经济效应。

UV curing binder, ink, process for producing the same, and use thereof

The invention relates to a UV curable ink binders, and preparation method and application thereof, wherein the binders containing the following components: nano materials Zinc Oxide: 0.08 to 1.10 parts by weight, glycidyl methacrylate 27.63 to 33.56 parts by weight, 2 hydroxyl ethyl methacrylate 16.44 ~ 22.73 weight portions, diisocyanate 4.83 to 5.26 parts by weight, 2.43 to 2.69 parts by weight of methacrylic acid, methyl methacrylate, 2.40 to 2.63 parts by weight of acrylic acid butyl 2.46 to 2.61 parts by weight of a (meth) acrylamide, 2.38 to 2.51 portions; as well as the initiator and catalyst 0.28 to 0.32 parts by weight of 0.08 0.13 weight portions, wherein the ink binders prepared, can reduce the printing industry and printing ink industry for the destruction of the ecological environment, reduce the cost, taking into account the social and economic effects.

【技术实现步骤摘要】
紫外光固化连结料、油墨及其制法和应用
本专利技术涉及冷光型LED紫外光固化(UV固化)油墨领域，主要涉及一种LED冷光源光固化的UV印刷油墨及其制备方法，具体涉及一种紫外光固化连结料、油墨及其制法和应用。
技术介绍
UV印刷是目前世界范围内应用最为广泛的印刷方式，它以低伤害、低成本、高质量、高效率和易操作等优点占据了大份额的印刷市场，是增长速度最快的一种印刷方式，特别在美国，UV印刷得到了充分的发展。UV油墨在干燥性方面更具优势，它的干燥机理与其他油墨的溶剂挥发干燥与承印物渗透干燥机理不同，UV油墨的干燥原理是利用紫外光照射，使油墨中光敏材料(光敏引发剂)分子分解形成高活化原子或原子团，引发油墨中树脂含有的不饱和键断裂通过自由基聚合发生一系列的链式反应，最终完成分子的交联、聚合、固化和干燥的目的。因为UV油墨的干燥机理和常用油墨相异，其中不存在产生VOCs的溶剂，也不会有VOCs排入到大气中，因此UV油墨在占据有大份额市场的UV印刷中得到广泛发展和应用。虽然UV油墨本身具备上述优点，但是与之配套使用的油墨干燥装置仍然存在问题。在过去的印刷业中，UV固化所使用的紫外光源普遍采用高压水银灯和金属卤素灯等光源，因灯具及电源装置的大型化，令使用者担心电力消耗大和发热量大导致印刷机和承印物的损坏以及使用过程中产生臭氧等问题。LED即发光二极管灯源，它作为一种低电耗、长寿命、节省材料的环境友好型光源而受到关注。发射紫外线的LED也被开发出来，在粘接剂及涂料的固化及干燥用途方面已达到实用化程度。特别是LED的发光光谱中不含红外线成份，具有发热少的优点，对一些不耐热产品其应用正在扩大。发射紫外线的LED-UV干燥固化设备能解决上述的高压水银灯和金属卤素灯等光源不安全以及能源消耗大等一系列问题。LED-UV干燥系统的开发及应用也进一步增强了UV印刷系统对环境的友好性，其在UV印刷油墨中的广泛应用对经济活动、环境保护、人体健康等问题无疑具有重大影响。虽然LED-UV固化干燥系统具备节能、环保、安全、使用周期长等优点，同时也存在一些有待改进之处，对于高压水银灯和金属卤素灯而言，其光谱峰值位于365nm和380nm附近，光能量集中分布在254-430nm范围内，是连续分布的光谱线图，所以能够对现存的UV油墨(固化光照波长为200-450nm的油墨)具备不同程度的穿透性，而且目前存在的UV油墨中的各类光引发剂也能较容易地捕获到所需要的光子，从而保证了UV油墨不同颜色体系的固化效率，能很好的满足高速印刷的需求。而LED固化基于元件中半导体材料对光谱宽度的限制，单个光谱能量超强，但波长分布极狭窄，因此传统UV油墨无法在LED固化装置下固化。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：目前亟待开发一种适用于LED冷光源下的UV固化印刷油墨，传统UV油墨对LED冷光源狭窄波长的适应性有待加强，为了使UV印刷方向能全面迈进环保体系，节约能源，降低生产成本，开发一种环保型的LED-UV油墨是当务之急。本专利技术人经过研究后认为，LED-UV油墨的固化，主要依靠光引发剂吸收辐射能后形成的自由基引发单体与单体，以及预聚物发生光聚合和交联反应，形成交联的立体网状结构的高分子聚合物而实现的。所以在LED-UV油墨的开发中，不仅要考虑到油墨连结料树脂中含有的双键数目，同时需要严格考虑其中的光引发剂的引发效率及种类，与适当的连结料树脂配套使用，从而制备出可满足高速印刷的LED-UV油墨印刷，解决传统UV光固化油墨中的问题。具体来说，针对现有技术的不足，本专利技术提供了如下技术方案：一种紫外光固化连结料，其特征在于，其采用含有下述组分的原料制成：纳米氧化锌：0.08～1.10重量份，甲基丙烯酸缩水甘油酯27.63～33.56重量份，甲基丙烯酸-2-羟基乙酯16.44～22.73重量份、二异氰酸酯4.83～5.26重量份、甲基丙烯酸2.43～2.69重量份、甲基丙烯酸甲酯2.40～2.63重量份、丙烯酸正丁酯2.46～2.61重量份、(甲基)丙烯酰胺2.38～2.51重量份；以及引发剂0.28～0.32重量份和催化剂0.08-0.13重量份。优选的，上述紫外光固化连结料中，所述二异氰酸酯选自甲苯异二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯的一种或两种以上。优选的，上述紫外光固化连结料中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。优选的，上述紫外光固化连结料中，所述原料还包括乳化剂0.57～0.69重量份，所述乳化剂优选为亚硫酸氢钠。优选的，上述紫外光固化连结料中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。优选的，上述紫外光固化连结料中，所述原料还包括水10-20重量份。本专利技术还提供上述紫外光固化连结料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将纳米氧化锌和甲基丙烯酸缩水甘油酯在55-65℃下混合反应；(2)加入引发剂和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯，在60-65℃下进行反应；(3)升温至70-75℃，加入催化剂和二异氰酸酯，在氮气氛围下加热回流；(4)降温至55-65℃，加入引发剂、丙烯酸类单体和(甲基)丙烯酰胺，聚合反应得到所述紫外光固化连结料。优选的，上述制备方法中，步骤(2)中所用引发剂质量占引发剂总质量的60-80wt％，步骤(4)中所用引发剂质量占引发剂总质量的20-40wt％。优选的，上述制备方法中，步骤(2)的反应时间为1.5-2.5h，步骤(3)的反应时间为2.5-3.5h，步骤(4)的反应时间为1.5-2.5h。优选的，上述制备方法中，步骤(1)中所述甲基丙烯酸缩水甘油酯溶于溶剂中，浓度为40-60wt％，步骤(4)中，加入引发剂之前，需蒸馏回收溶剂，所述溶剂为有机溶剂，优选为二甲基甲酰胺。优选的，上述制备方法中，在步骤(4)中，加入引发剂之前，需加入水10-20重量份。优选的，上述制备方法中，所述步骤(2)和步骤(4)中，在加入引发剂时，还需加入乳化剂。本专利技术还提供一种紫外光固化油墨，其特征在于，包括上述紫外光固化连结料、光引发剂4.72～5.13重量份、炭黑9.73～11.26重量份、助剂0.09～0.11重量份、有机溶剂和水，其中，所述有机溶剂和水的总质量占油墨总质量的40-70wt％，优选为50-60％，更优选为55％。优选的，上述紫外光固化油墨中，所述光引发剂为复合光引发剂，各组分的重量比为安息香双甲醚:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦:2-异丙基硫杂蒽酮:二苯基甲酮:4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯＝(1.8-2.2):(0.8-1.2):(0.8-1.2):(0.8-1.2):(0.8-1.2):(1.8-2.2)，优选为2:1:1:1:1:2。优选的，上述紫外光固化油墨中，所述助剂包括消泡剂，所述有机溶剂选自无水乙醇、丙三醇或乙二醇。本专利技术还提供上述紫外光固化连结料或上述紫外光固化油墨在油墨领域的应用。本专利技术的优点是：本专利技术所述适用于冷光源下的UV光固化油墨能避免传统紫外光照射下的臭氧排出、能耗过大等问题，减少了印刷工业及印刷油墨行业对生态环境的破坏，降低成本，兼顾社会效应和经济效应。附图说明图1为实施例一所得油墨的紫外光吸收强度检测结果。图2为实施例二所得油墨的紫外光吸收强度检测结果。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光固化连结料，其特征在于，其采用含有下述组分的原料制成：纳米氧化锌：0.08～1.10重量份，甲基丙烯酸缩水甘油酯27.63～33.56重量份，甲基丙烯酸‑2‑羟基乙酯16.44～22.73重量份、二异氰酸酯4.83～5.26重量份、甲基丙烯酸2.43～2.69重量份、甲基丙烯酸甲酯2.40～2.63重量份、丙烯酸正丁酯2.46～2.61重量份、(甲基)丙烯酰胺2.38～2.51重量份；以及引发剂0.28～0.32重量份和催化剂0.08‑0.13重量份。

【技术特征摘要】
1.一种紫外光固化连结料，其特征在于，其采用含有下述组分的原料制成：纳米氧化锌：0.08～1.10重量份，甲基丙烯酸缩水甘油酯27.63～33.56重量份，甲基丙烯酸-2-羟基乙酯16.44～22.73重量份、二异氰酸酯4.83～5.26重量份、甲基丙烯酸2.43～2.69重量份、甲基丙烯酸甲酯2.40～2.63重量份、丙烯酸正丁酯2.46～2.61重量份、(甲基)丙烯酰胺2.38～2.51重量份；以及引发剂0.28～0.32重量份和催化剂0.08-0.13重量份。2.根据权利要求1所述的紫外光固化连结料，其中，所述二异氰酸酯选自甲苯异二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯的一种或两种以上。3.根据权利要求1或2所述的紫外光固化连结料，其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。4.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光固化连结料，其中，所述原料还包括乳化剂0.57～0.69重量份。5.根据权利要求1-4任一项所述的紫外光固化连结料，其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。6.根据权利要求1-5任一项所述的紫外光固化连结料，其中，所述原料还包括水10-20重量份。7.权利要求1所述紫外光固化连结料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将纳米氧化锌和甲基丙烯酸缩水甘油酯在55-65℃下混合反应；(2)加入引发剂和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯，在60-65℃下进行反应；(3)升温至70-75℃，加入催化剂和二异氰酸酯，在氮气氛围下加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦杰明，方长青，周星，蒋祥瑜，武善金，张涛，
申请(专利权)人：蚌埠金黄山凹版印刷有限公司，西安理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34