一种桐油基改性UV固化喷墨油墨及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于UV固化油墨技术领域，公开了一种桐油基改性UV固化喷墨油墨及其制备方法和应用。本发明专利技术制备方法包括以下步骤：(1)环氧化桐酸甲酯的合成；(2)桐油基多元醇的合成；(3)丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯；(4)桐油基超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备；(5)桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备：将活性稀释剂、基础成膜树脂、步骤(4)的桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂混合，搅拌分散均匀即得到桐油基改性UV固化喷墨油墨。本发明专利技术还提供上述方法制备得到的桐油基改性UV固化喷墨油墨，可应用于UV喷墨印刷领域中，为天然可再生资源桐油开辟了新的应用领域，提高了其使用价值，缓解了石油化工的压力。

【技术实现步骤摘要】
一种桐油基改性UV固化喷墨油墨及其制备方法和应用
本专利技术属于UV固化油墨
，特别涉及一种桐油基改性UV固化喷墨油墨及其制备方法和应用。
技术介绍
UV光催化氧化技术是一种将UV光照和氧化剂结合使用的技术，在UV光的照射下，氧化剂光解产生自由基或阳离子自由基，从而可以氧化许多传统氧化剂无法氧化的有机合成反应，二者的共同作用，使得光催化氧化无论在氧化能力还是反应速率上，都远远超过传统氧化剂所达到的效果。其特点是氧化反应可以在常温常压下进行，不产生二次污染，而且设备简单、反应时间短、能耗低。但对于植物油或其衍生物而言，其在UV光照射下利用强氧化剂或光引发剂(其在UV光下产生超强氧化剂)制备植物油基多元醇鲜有报道，因此其是一个全新的研究领域。多元醇是一类非常重要的化工中间体，尤其在聚氨酯树脂的合成中的应用非常广泛。目前低聚物多元醇主要来源于石油化石资源，其合成方法一般是通过传统的物理化学方法制备，而且合成的成本越来越高，且产量受到限制，因此用生物质材料产品替代传统石油化石原料制备生物质基多元醇，以此为基体进行超支化改性，衍生出多种UV固化聚氨酯树脂是未来发展的必然趋势。本专利技术通过将桐油经过酯交换、环氧化、胺解开环、接枝超支化等步骤，制备桐油基多元醇及其UV固化超支化树脂，并将其应用于UV固化喷墨油墨中。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备得到的桐油基改性UV固化喷墨油墨。本专利技术再一目的在于提供上述桐油基改性UV固化喷墨油墨在UV喷墨印刷领域中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，包括以下步骤：(1)环氧化桐酸甲酯的合成：将催化剂、25～30质量份乙酸加入25～35质量份的酮酸甲酯中，再加入60～70质量份的过氧化氢溶液，加热搅拌反应，中和，分离得到环氧化桐酸甲酯；(2)桐油基多元醇的合成：将5～15质量份步骤(1)的环氧化桐酸甲酯、5～15质量份二乙醇胺溶于溶剂中，与阳离子光引发剂溶液混合，UV照射下搅拌反应，得到桐油基多元醇；(3)丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯：将丙烯酸羟基酯、佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)在催化剂作用下加热反应，得到丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯；(4)桐油基超支化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)的制备：将步骤(2)的桐油基多元醇、步骤(3)的丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1:9～1:9.5混合溶于溶剂中，催化剂作用下60～80℃反应3～4h，得到桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯；(5)桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备：将活性稀释剂、基础成膜树脂、步骤(4)的桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂混合，搅拌分散均匀即得到桐油基改性UV固化喷墨油墨。步骤(1)中所述反应的时间优选为8～9h。步骤(1)中所述的催化剂优选为浓酸，如浓硫酸，所述催化剂的用量为催化量即可，如4～5滴浓硫酸。步骤(1)中所述搅拌的速度优选为100～150r/min。步骤(1)中所述加热优选为65～75℃，所述酮酸甲酯优选先预热至65～75℃，再加入乙酸反应。步骤(1)中所述中和优选使用碳酸钠溶液进行中和，更优选中和至pH＝6.5～7.5。所述中和后分层分离，分去下层。所得产品可进行纯化，如利用水洗涤后，利用乙酸乙酯萃取，水重复洗涤多次，无水硫酸钠干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得到纯化产物。步骤(2)中所述的阳离子型光引发剂优选为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的至少一种。步骤(2)中所述阳离子光引发剂的量为环氧化桐酸甲酯和二乙醇胺总质量的1～2％，所述阳离子光引发剂溶液通过将阳离子光引发剂溶于有机溶剂中得到，如丙酮。步骤(2)中所述溶剂可为异丙醇等有机溶剂。步骤(2)中所述UV优选为500～1000W。步骤(2)中所述搅拌反应的速度优选为50～60r/min，所述反应的时间优选为4～6min。步骤(2)中所述反应结束后，可对体系进行处理得到纯化产物。如利用溶剂溶解产物，过滤除去阳离子光引发剂，旋蒸除去溶剂，使用饱和硫酸钠溶液洗涤4～5次，以除去其中未反应的二乙醇胺，最后减压蒸馏，制得纯化桐油基多元醇。步骤(3)中所用丙烯酸羟基酯、佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比优选为1.1:1～1:1。步骤(3)中所述的丙烯酸羟基酯可为丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)中的至少一种。步骤(3)中所述加热反应优选为在30～40℃反应3～4h。所述反应优选在搅拌下进行，所述搅拌速度为200～300r/min。整个反应过程必须在隔绝空气和水分的条件下进行。步骤(3)中所述的催化剂可为二月桂酸二丁基锡，其用量为催化量即可。步骤(3)中所述反应在溶剂条件下进行，所述溶剂可为二氯甲烷等。步骤(3)中所述反应结束后可旋蒸除去溶剂。步骤(4)中所述的催化剂可为二月桂酸二丁基锡，其用量为催化量即可。步骤(4)中所述的溶剂可为二氯甲烷。步骤(5)中所述的活性稀释剂、基础成膜树脂、步骤(4)的桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂的质量比为(30～40)：(10～30)：(10～20)：(1～10)。步骤(5)中所述的活性稀释剂为本领域常规使用的活性稀释剂即可，优选为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯和丙烯酸四氢呋喃甲酯中的至少一种。步骤(5)中所述的基础成膜树脂优选为UV固化聚氨酯丙烯酸酯预聚物，进一步的其分子量为1000～3000。步骤(5)中所述的光引发剂为自由基光引发剂，如可为1-羟基环己基苯基甲酮(Irgacure-184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(Irgacure-1173)、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮(Irgacure-907)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TPO-L)中的至少一种。步骤(5)中所述的搅拌分散均匀优选为在1000～2000r/min下分散10～20min。本专利技术还提供上述方法制备得到的桐油基改性UV固化喷墨油墨。本专利技术桐油基改性UV固化喷墨油墨在245～405nm下固化3～5min即可实现固化，可应用于UV喷墨印刷领域中。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术将天然可再生资源桐油引入油墨的制备，合成了一种桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯，取代了传统的石化来源的多官能度的UV固化单体，为天然材料开辟了新的应用领域，提高了其使用价值，缓解了石油化工的压力。(2)本专利技术所制备的桐油基超支化UV固化聚氨酯丙烯酸酯中引入了六元环结构，从而使其UV固化成膜后，固化膜具有更好的硬度和耐热性能。本专利技术在UV固化油墨中引入了超支化预聚物，从而使得油墨具有更低的粘度，可以减少活性稀释剂的使用量。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。实施例1(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)环氧化桐酸甲酯的合成：将催化剂、25～30质量份乙酸加入25～35质量份的酮酸甲酯中，再加入60～70质量份的过氧化氢溶液，加热搅拌反应，中和，分离得到环氧化桐酸甲酯；(2)桐油基多元醇的合成：将5～15质量份步骤(1)的环氧化桐酸甲酯、5～15质量份二乙醇胺溶于溶剂中，与阳离子光引发剂溶液混合，UV照射下搅拌反应，得到桐油基多元醇；(3)丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯：将丙烯酸羟基酯、佛尔酮二异氰酸酯在催化剂作用下加热反应，得到丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯；(4)桐油基超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备：将步骤(2)的桐油基多元醇、步骤(3)的丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1:9～1:9.5混合溶于溶剂中，催化剂作用下60～80℃反应3～4h，得到桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯；(5)桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备：将活性稀释剂、基础成膜树脂、步骤(4)的桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂混合，搅拌分散均匀即得到桐油基改性UV固化喷墨油墨。

【技术特征摘要】
1.一种桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)环氧化桐酸甲酯的合成：将催化剂、25～30质量份乙酸加入25～35质量份的酮酸甲酯中，再加入60～70质量份的过氧化氢溶液，加热搅拌反应，中和，分离得到环氧化桐酸甲酯；(2)桐油基多元醇的合成：将5～15质量份步骤(1)的环氧化桐酸甲酯、5～15质量份二乙醇胺溶于溶剂中，与阳离子光引发剂溶液混合，UV照射下搅拌反应，得到桐油基多元醇；(3)丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯：将丙烯酸羟基酯、佛尔酮二异氰酸酯在催化剂作用下加热反应，得到丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯；(4)桐油基超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备：将步骤(2)的桐油基多元醇、步骤(3)的丙烯酸酯化的佛尔酮二异氰酸酯按摩尔比1:9～1:9.5混合溶于溶剂中，催化剂作用下60～80℃反应3～4h，得到桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯；(5)桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备：将活性稀释剂、基础成膜树脂、步骤(4)的桐油基UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯、光引发剂混合，搅拌分散均匀即得到桐油基改性UV固化喷墨油墨。2.根据权利要求1所述的桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述反应的时间为8～9h；所述搅拌的速度为100～150r/min；所述的加热为65～75℃。3.根据权利要求1所述的桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的阳离子型光引发剂为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的至少一种；所述阳离子光引发剂的量为环氧化桐酸甲酯和二乙醇胺总质量的1～2％。4.根据权利要求1所述的桐油基改性UV固化喷墨油墨的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾艳红，袁腾，杨卓鸿，邹田文，叶希韵，
申请(专利权)人：广州美晶电脑图文科技有限公司，华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44