可辐射固化的聚合物油墨组合物制造技术

本发明专利技术涉及含聚氨酯聚合物和至少一种着色剂的水性油墨组合物，其中着色剂被共价键合到聚氨酯聚合物上，和组合物可交联形成含聚氨酯聚合物的网络，其中通过ＵＶ辐射或电子束引发交联反应。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
可辐射固化的聚合物油墨组合物本专利技术涉及水性油墨组合物，它包括可通过UV-辐射或电子束固化或交联的着色聚氨酯，更具体地涉及水性油墨组合物，其中在将该组合物施涂到合适的基质上之后或其间，可交联产生三维网络结构。由于环境压力，水基油墨呈现出增长的市场。传统地，由水基聚合物粘合剂(典型地由乳液聚合制造的丙烯酸胶乳)和颜料在水中的分散液的共混物制造这种油墨，而所述颜料分散液是通过采用张力活性添加剂(分散剂和/或表面活性剂)，高剪切粉碎颜料而获得的。此外，不含颜料，但含有着色剂的水基油墨是已知的。因为喷墨打印机要求具有低粘度和低粒度的油墨，所以这种油墨尤其可用于喷墨应用。然而，这种油墨必须显示出耐水、耐溶剂和耐光牢度以及热稳定性。应当避免因颜料絮凝、染料结晶或水蒸发导致聚合物在喷嘴处干燥所致的喷射通道堵塞。最近，已开发出水性油墨组合物，它含有着色剂共价键合到其上的聚合物。特别地，已开发出含有共价键合的着色剂的聚氨酯低聚物和聚氨酯聚合物，且用于该目的。例如在US-A5700851、US-A5864002、US-A5786410、US-A5919846、US-A5886091和EP-A0992533中公开了含有它们的相应着色的聚合物和/或油墨组合物。US-A6022944公开了可均匀共混到各种热塑性或热固性树脂内的着色剂。然而，该文献没有公开着色剂共价键合到其上的可辐射固化的聚氨酯聚合物。WO00/31189公开了无溶剂的能量可固化油墨，它既包括颜料，又包括着色的流变添加剂。该文献没有公开着色剂共价键合到其上的可辐射固化的聚氨酯分散液。本领域的技术人员已知衍生自在水中的聚合物分散液的水基油墨配方容易形成连续的膜，若温度高于最低成膜温度(MFFT)的话。这一-->现象对应于聚合物组合物不可逆的干燥，在通过常规技术如胶版印刷和照相制版法施涂油墨的过程中，这会引起许多麻烦。甚至更加糟糕的是在喷墨油墨的情况下，当干燥时喷墨油墨堵塞印刷头的喷嘴和中断印刷过程。为了克服产率和可靠性方面的这些严重问题，油墨必须显示出常称为“再溶解性(ressolubility)”的特殊性能，再溶解性是指油墨不会干燥和妨碍印刷过程。聚合物改进的再溶解性与同低分子量有关的充足亲水特征一起获得。直接结果是这些聚合物自然地显示出更糟糕的耐水性和耐溶剂牢度。发现聚合物的交联是与油墨的良好再溶解性和牢度同时相关的良好方式。通过权利要求中定义的水性油墨组合物解决本专利技术的目的。本专利技术的水性油墨组合物含有至少一种着色剂共价键合到其上的聚氨酯聚合物。该油墨组合物可交联形成三维网络结构，其中聚氨酯聚合物，以及着色剂也被共价键合到该三维网络结构内。为了引发交联反应，在施涂油墨组合物到基质上其间或优选在此之后，辐射处理油墨组合物。在此情况下，聚氨酯聚合物含有不饱和官能团，所述不饱和官能团使得当辐射时可通过自由基聚合交联聚合物。通过将一种或更多种额外的官能团共价包括到着色的聚合物上，或通过在水性油墨组合物内存在一种或更多种外交联剂，仍可改善着色的聚氨酯聚合物的交联度，其中所述外交联剂采用双重固化促进聚氨酯聚合物的交联。本专利技术人发现，在本说明书中公开的油墨组合物在施涂和交联之后具有良好的光学牢度能如耐光性和显色性以及优异的物理性能如耐水牢度、耐溶剂牢度、耐摩擦并耐划伤。原则上交联产生三维网络结构。因此，着色剂共价连接到聚合物基体上。在没有解离化学键的情况下，着色剂不可能从基体中逸出。优选在将油墨施涂到基质上其间或之后发生交联和固化，且交联和固化通常是通过辐射如UV-辐射或电子束引发的自由基或阳离子过程。本专利技术的水性油墨组合物以聚氨酯聚合物在含水介质，优选水中的分散液为基础。在优选的实施方案中，由聚氨酯预聚物获得聚氨酯-->聚合物，其中所述聚氨酯预聚物是下述物质的反应产物：(i)含有可与异氰酸酯反应的至少两个反应性基团的至少一种有机化合物，(ii)至少一种多异氰酸酯，(iii)具有能与(i)或(ii)反应的至少一个反应性基团的至少一种反应性着色剂，和(iv)能与(i)或(ii)反应且含有对交联反应敏感(susceptible)的额外官能团的至少一种化合物。由于过量地使用多异氰酸酯，所以聚氨酯预聚物通常含有游离的异氰酸酯端基，并可与封端剂进一步反应，该封端剂含有可交联的额外官能团。特别适合于本专利技术的化合物是在用UV光或电子束辐射下具有能交联的丙烯酸、甲基丙烯酸或烯丙基官能团的那些封端剂。在另一实施方案中，由部分反应的上述聚氨酯预聚物与增链剂的反应获得聚氨酯聚合物。分散液也可含有自由基或阳离子聚合(交联反应)的引发剂。另外，可存在本领域所使用的非-聚合添加剂，这种添加剂是例如杀生物剂、抗氧剂、UV-稳定剂、湿润剂、调湿剂、消泡剂、蜡、增稠剂、流平剂、凝结剂、增塑剂、表面活性剂等。特别优选引发剂来引发UV-辐射导致的交联，但对电子束交联来说，引发剂不是必须的。本专利技术制备聚氨酯预聚物所使用的多异氰酸酯(化合物ii)可以是脂族、脂环族、芳族或杂环多异氰酸酯或其结合。作为合适的脂族二异氰酸酯的实例，可提及单独的1，4-二异氰酸根合丁烷、1，6-二异氰酸根合己烷、1，6-二异氰酸根合-2，2，4-三甲基己烷和1，12-二异氰酸根合十二烷或其结合。特别合适的脂环族二异氰酸酯包括单独的1，3-二异氰酸根合环己烷和1，4-二异氰酸根合环己烷、2，4-二异氰酸根合-1-甲基环己烷、1，3-二异氰酸根合-2-甲基环己烷、1-异氰酸根合-2-(异氰酸根合甲基)环戊烷、1，1′-亚甲基双[4-异氰酸根合环己烷]、1，1′-(1-甲基亚乙基)双[4-异氰酸根合环己烷]、5-异氰酸根合-1-异氰酸根合甲基-1，3，3-三甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)、1，3-双(异氰酸根合甲基)环己烷-->和1，4-双(异氰酸根合甲基)环己烷、1，1′-亚甲基-双[4-异氰酸根合-3-甲基环己烷]、1-异氰酸根合-4(或3)-异氰酸根合甲基-1-甲基环己烷或其结合。特别合适的芳族二异氰酸酯包括单独的1，4-苯二异氰酸酯、1，1′-亚甲基双[4-异氰酸根合苯]、2，4-二异氰酸根合-1-(甲基亚乙基)双[4-异氰酸根合苯]、1，3-双[1-异氰酸根合-1-甲基乙基]苯和1，4-双[1-异氰酸根合-1-甲基乙基]苯或其结合。也可使用含有3个或更多个异氰酸酯基的芳族多异氰酸酯，如1，1′，1″-次甲基(methylidyne)三[4-异氰酸根合苯]和通过苯胺/甲醛缩合物的光气化获得的多苯基多亚甲基多异氰酸酯。有机多异氰酸酯的总量没有特别限制，但通常范围是聚氨酯聚合物的10-60wt％，优选20-50wt％，和更优选30-40wt％。在优选的实施方案中，所述多异氰酸酯选自脂环族多异氰酸酯，特别优选使用亚甲基双(环己烷异氰酸酯)。含有可与异氰酸酯(化合物i)反应的至少两个反应性基团的有机化合物优选多元醇，但也可使用例如胺。合适的实例是聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚缩醛多元醇、聚酯酰胺多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚硫醚多元醇及其结合。优选聚酯多元醇、聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇。能与异氰酸酯反应、含有至少两个反应性基团的这些有机化合物的数均分子量优选在400-5000范围内。特别优选聚酯多元醇，可使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
水性油墨组合物，它含有带反应性官能团的聚氨酯聚合物和至少一种着色剂，其中着色剂共价键合到聚氨酯聚合物上，和该组合物可交联形成含聚氨酯聚合物的网络，其中通过辐射引发交联反应。

【技术特征摘要】
EP 2001-7-20 01117586.61.水性油墨组合物，它含有带反应性官能团的聚氨酯聚合物和至少一种着色剂，其中着色剂共价键合到聚氨酯聚合物上，和该组合物可交联形成含聚氨酯聚合物的网络，其中通过辐射引发交联反应。2.权利要求1的水性油墨组合物，其中聚氨酯聚合物是由聚氨酯预聚物制备的不饱和聚氨酯聚合物，其中聚氨酯预聚物是下述物质的反应产物：(i)含有可与异氰酸酯反应的至少两个反应性基团的至少一种有机化合物，(ii)至少一种多异氰酸酯，(iii)具有能与(i)或(ii)反应的至少一个反应性基团的至少一种反应性着色剂，和(iv)能与(i)或(ii)反应且含有对交联反应敏感的额外官能团的至少一种化合物。3.权利要求2的水性油墨组合物，其中对交联反应敏感的基团是丙烯酸基团或甲基丙烯酸基团或烯丙基。4.权利要求1-3之一的水性油墨组合物，它另外含有外交联剂。5.权利要求1-4之一的水性油墨组合物，其中通过UV光或电子束产生辐射。6.权利要求1-5之一的水性油墨组合物，其中着色剂选自REACTINT YELLOW X15、REAC...

【专利技术属性】
技术研发人员：M泰勒曼斯，D邦廷克，V雷纳德，
申请(专利权)人：UCB公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]