一种水性光固化油墨组合物、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种水性光固化油墨组合物、其制备方法及应用。所述水性光固化油墨组合物包括如下组分：水性树脂乳液、功能助剂、水性光引发剂、其他助剂和水，其中，所述功能助剂包括笼状化合物、笼状化合物螯合物、笼状化合物包合物中的至少任一者与流平剂的组合，并且所述笼状化合物螯合物所螯合的物质、所述笼状化合物包合物所包合的物质具有疏水性。本发明专利技术提供的光固化油墨组合物所形成的油墨膜表面具有疏水性，并提高了油墨膜表面的光泽度和耐磨性，同时可以使油墨膜具有阻燃性能。同时可以使油墨膜具有阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水性光固化油墨组合物、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及光固化油墨
，尤其涉及一种水性光固化油墨组合物、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]传统油墨由于VOC含量较高，对大气和人身体健康造成了危害，损坏了人类的生态环境，近年来，随着人们环保意识的增强，职业健康和安全意识的提高，世界各国都出台了相关的法律、法规，并在标准中对相关指标做了限制。因此，开发节能环保型的油墨产品也是势在必行的趋势。
[0003]目前，紫外光(UV)固化油墨因其固化时间短，生产效率高，低能耗等诸多优点而得到广泛的应用。然而，紫外光固化以聚合物单体为稀释剂，或多或少地存在单体挥发，同时，使用的引发剂发生分解后会产生有毒有害物质，这些都会导致施工环境欠佳、对人身体造成伤害和污染环境等问题；另外由于使用的稀释剂固化时体积收缩大也容易造成漆膜缺陷。而水性油墨除了能耗较紫外光固化稍高的不足外，则具有更加环境友好的特点，因此，开发兼具水性和光固化优点的水性光固化油墨也成为行业研究的热点。
[0004]水性光(UV)固化油墨结合传统UV固化技术和水性技术两者的优点，采用水作为分散介质，具有气味低、不易燃、VOC含量低、生产装置可水洗等特点，同时也继承了UV墨固化时间短，生产效率高等优点，符合绿色环保法规的要求。因此光固化油墨的水性化也成为改善油墨环保问题的一个重要途径。但因水的表面张力大，漆膜易产生缩孔，另外由于紫外光固化前需保持涂膜干燥，而水的蒸发潜热大，烘烤能量消耗大，施工过程中增加施工工序的同时也大大提高了施工能耗，最后也是最主要的一点是水性油墨涂膜后存在耐水性差、表面光泽度不好以及耐磨性能差的问题，因此，如何改善水性紫外光固化涂料的这些性能是本领域技术人员急需解决的问题。
[0005]目前，关于提高水性光固化涂料诸多性能方面的专利主要在于对树脂的改性，如公开号为CN111410906A的专利，提供了一种非异氰酸酯聚氨酯光固化涂料，其中使用的非异氰酸酯聚氨酯预聚体分子结构中，每个重复单元上的两个支链与其自身或丙烯酸酯形成相互交织、缠绕、交联密度较大的空间立体结构，可以在一定程度上保护非异氰酸酯聚氨酯体分子结构中易水解的氨基甲酸脂基团与空气中的水分接触，大大提高了光固化涂膜的耐水性能、硬度和光泽度等性能；再如公开号为CN109181521A的专利，利用聚氨酯丙烯酸酯以及全氟聚醚和全氟改性长链烷基硅烷配合纳米粒子，使得光固化涂料通过光固化反应交联，形成紧密的涂层，具有耐磨特性，并通过微结构形成以及紫外固化的方法，在制备的膜面表面产生凹凸的微结构，产生荷叶效应以增强疏水性。
[0006]然而，上述现有技术中，均针对所用树脂本身进行改性，限制了所用树脂的种类，进而限制了所制得的光固化涂料的应用范围。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性光固化油墨组合物、其制备方法及应用。
[0008]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种水性光固化油墨组合物，包括如下组分：水性树脂乳液、功能助剂、水性光引发剂、其他助剂和水，其中，所述功能助剂包括笼状化合物、笼状化合物螯合物、笼状化合物包合物中的至少任一者与流平剂的组合，并且所述笼状化合物螯合物所螯合的物质、所述笼状化合物包合物所包合的物质具有疏水性。
[0010]在一些优选实施方案中，所述其他助剂包括消泡剂、润湿分散剂、增稠剂和成膜助剂。
[0011]在一些优选实施方案中，包括按照重量份数计算的如下组分：水性树脂乳液60
‑
75份、消泡剂0.5
‑
0.9份、润湿分散剂0.5
‑
1.5份、功能助剂1
‑
3份、水性光引发剂2
‑
3份、增稠剂0.5
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1.5份、成膜助剂3
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6份、水10
‑
30份。
[0012]第二方面，本专利技术还提供一种上述光固化油墨组合物的制备方法，包括：
[0013]将笼状化合物、笼状化合物螯合物、笼状化合物包合物中的至少任一者与流平剂均匀混合，制得功能助剂；
[0014]将水性树脂乳液、消泡剂、润湿分散剂、功能助剂、水性光引发剂、增稠剂、成膜助剂、水混合均匀，制得所述水性光固化油墨组合物。
[0015]第三方面，本专利技术还提供上述光固化油墨组合物在基体表面防护领域的应用。
[0016]在一些优选实施方案中，所述应用包括：所述水性光固化油墨组合物在家具、地板或水中作业设备的至少局部表面的防护。
[0017]本专利技术依据涂膜干燥过程中的分子运动学理论对涂膜成分进行设计，添加了具有疏水性，同时又能够提高光泽和耐磨性的功能助剂。在涂膜干燥过程中，在水的表面张力排斥作用和表面水分子挥发形成空穴从而诱导功能助剂转移至油墨膜表面，使油墨表面层光泽度和耐磨性得到较大提高，同时由于加入的功能助剂自身具有阻燃性能，也可以使得油墨膜具有阻燃的功效。
[0018]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0019]1、本专利技术所提供的光固化油墨组合物中的笼状化合物或笼状化合物的螯合物或包合物在油墨的涂膜干燥过程中能够在在水的表面张力排斥作用和表面水分子挥发形成空穴从而诱导功能助剂转移至油墨膜表面，使得油墨膜表面具有疏水性，并提高了油墨膜表面的光泽度和耐磨性，同时可以使油墨膜具有阻燃性能。
[0020]2、本专利技术所提供的光固化油墨组合物中的笼状化合物的螯合物或包合物所螯合或包合的物质至少具有疏水性，该物质随笼状化合物一同转移至油墨膜表面，并逐步释放，进一步地增强油墨膜表面的疏水性，也使得油墨膜表面的光泽度和耐磨性大大提高；同时，螯合或包合的物质还可以具有其他功能，例如提高感光性、提高固化效率等，进而增强了油墨膜的各项性能。
[0021]3、本专利技术所提供的光固化油墨组合物中的笼状化合物的螯合物或包合物与流平剂协同作用，一方面流平剂能够较好地使其与油墨体系相容，使其均匀分布在涂膜表面，避免其相互聚集产生缩孔缺陷；另一方面，在油墨膜脱水干燥过程中，由于流平剂向表层的迁
移也一并带动与其混合最紧密的笼状化合物或笼状化合物螯合或包合物向表层移动，而由于笼状化合物或笼状化合物螯合或包合物作为一个相对较大的腔体存在，一方面不会阻碍油墨膜中水分的挥发，一方面在流平剂的共同作用下，能够使其自身或其螯合或包合的物质均匀地分布于油墨膜表面，在涂膜表面形成新的界面层，不但使油墨膜表面具有优异的疏水性，而且紧密排列的表层油性体系也进一步增强了油墨膜表面的光泽度、耐水性和耐磨性。
[0022]4、本专利技术所提供的光固化油墨组合物的制备方法先将笼状化合物或笼状化合物的螯合物或笼状化合物的包合物与流平剂均匀混合得到功能助剂，再将功能助剂加入混合水性乳液中，相比于未将流平剂与笼状化合物或笼状化合物的螯合物或笼状化合物的包合物提前混合的技术方案，流平剂能够较好地使其与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性光固化油墨组合物，其特征在于包括如下组分：水性树脂乳液、功能助剂、水性光引发剂、其他助剂和水；其中，所述功能助剂包括笼状化合物、笼状化合物螯合物、笼状化合物包合物中的至少任一者与流平剂的组合，并且所述笼状化合物螯合物所螯合的物质、所述笼状化合物包合物所包合的物质具有疏水性。2.根据权利要求1所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于：所述其他助剂包括消泡剂、润湿分散剂、增稠剂和成膜助剂中的任意一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于包括按照重量份数计算的如下组分：水性树脂乳液60
‑
75份、消泡剂0.5
‑
0.9份、润湿分散剂0.5
‑
1.5份、功能助剂1
‑
3份、水性光引发剂2
‑
3份、增稠剂0.5
‑
1.5份、成膜助剂3
‑
6份、水10
‑
30份。4.根据权利要求1所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于：所述笼状化合物、笼状化合物螯合物或笼状化合物包合物中的至少任一者与流平剂的质量比为2:1
‑
5:1；和/或，所述笼状化合物包括笼状磷酸酯类化合物、瓜环化合物以及金属醋酸盐二聚体化合物中的任意一种或多种组合；优选的，所述笼状化合物包括笼状磷酸酯三聚氰胺盐、七元瓜环、季戊四醇双环笼状磷酸酯以及笼形醋酸铜二聚体中的任意一种或多种组合；和/或，所述流平剂包括丙烯酸类流平剂、有机硅类流平剂以及氟碳化合物类流平剂中的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求1或4所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于，所述笼状化合物螯合物所螯合的物质或笼状化合物包合物所包合的物质包括吡啶、吡啶衍生物、喹啉、喹啉衍生物、季铵盐、活性胺、阻聚剂以及有机铜盐中的任意一种或两种以上的组合。6.根据权利要求1所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于，所述水性树脂乳液包括水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂中的任一者与水性丙烯酸树脂按照质量比40:1
‑
12:1的组合；和/或，所述水性树脂乳液包括0.5
‑
2wt％的光敏剂；优选的，所述光敏剂包括异丙基硫杂蒽酮、2,4
‑
二乙基硫杂蒽酮、偶氮二异丁眯盐酸盐、偶氮二异丁咪唑盐酸盐、过硫酸铵以及过硫酸钾中的一种或多种组合。7.根据权利要求1所述的水性光固化油墨组合物，其特征在于，所述水性光引发剂包括质量比为1:2
‑
2:1的自由基光引发剂和阳离子光引发剂的组合；优选的，所述自由基光引发剂包括2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
[4
‑
(2
‑
羟基乙氧基)苯基]
‑1‑
丙酮、苯基乙二酰酯、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦以及2
‑
甲基
‑2‑
(4
‑
吗啉基)
‑1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪发，朱安举，
申请(专利权)人：安徽省高泰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：