一種LED-UV油墨及其制備方法、使用方法技術

本發明專利技術公開了一種LED?UV油墨，所述油墨包括六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二官能環氧樹脂、聚酯樹脂、活性單體、密著劑、光敏引發劑、其他助劑，其中活性單體為1，6?己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基二丙烯酸酯以質量比2?4.5:1:2?3.5組成的混合物。本發明專利技術中的可利用LED光源作為固化光源的油墨，在LED光源下固化10?20s即可形成固化膜層，工藝過程與普通UV油墨一樣，無需添加任何新設備，其固化過程能源消耗不到傳統紫外燈固化過程能源消耗的10%，大大減少了工藝過程中二氧化碳的排放量，兼具經濟性與環保性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種UV涂料，具體涉及一種適用于LED光源進行固化的UV涂料及其制備方法、使用方法。
技術介紹
光固化油墨也叫作UV固化油墨，是指在紫外線照射下，利用不同波長和能量的紫外光使油墨連接料中的單體聚合成聚合物，從而使油墨干燥成膜的油墨。隨著現代工業的迅速發展，光固化油墨也順應市場需求不斷更新配方，是油墨成膜更加美觀、抗環境腐蝕能力更強。與光固化油墨性能不斷提升相匹配的，光固化油墨在固化過程中所需要的能量也越來越高，目前市場上有些產品固化的能量高達1100J/cm2，隨之而來的是對固化過程中使用的紫外光功率要求越來越高，普通紫外光除了產生紫外光以外還產生有紅外能量，從而導致固化過程中的能耗非常高。另一方面，光固化過程中的一部分光強能耗會使被加工工件溫度升高，以光固化玻璃油墨為例，在固化過程中，表面溫度往往升至60℃以上，當加工工件為較為軟質的材料時，如塑膠料、薄膜材料，溫度的提升會導致工件變形從而影響被加工工件的使用性能。如何降低光固化過程中的能耗，以及如何降低光固化過程中工件表面的溫度是目前光固化油墨研究中的一個重要方向。為解決上述技術問題，許多研究人員提出采用LED為光源為光固化油墨的固化工藝提供能量。LED為光源的紫外光固化源是一種低能量固化光源，與普通紫外燈固化燈相比，LED光源的電能消耗僅為普通紫外固化燈的20%左右，可節省能耗費用，大大減少了二氧化碳的排放量；同時，LED光源發熱量少，對塑膠材料或者薄膜材料等耐熱性差的承印材料的涂覆過程和固化過程的熱影響小；進一步地，LED光源元件的壽命約為紫外燈具的10倍以上，光源更換頻率大幅降低，耗材成本降低；同時，在應用的過程中，LED可做到瞬間開啟關閉，無需預熱和降溫時間，提升了工藝效率。綜上，無論從經濟角度還是環保角度，LED固化都是解決上述技術問題非常好的選擇。目前利用LED光源對油墨進行光固化主要的技術壁壘在于如何制備出適應LED光源進行光固化過程的光固化油墨。
技術實現思路
任何光聚合體系組分都包含有光引發劑、低聚物、活性單體和添加助劑等主要成分。光引發劑關系到配方體系在光照射時低聚物及稀釋劑能否迅速由液態轉變為固態，其基本作用特點為：吸收光能以后，引發劑分子從基態躍遷到激發單線態，經系間竄躍至激發三線態；在激發單線態或三線態晶粒單分子或雙分子化學作用后，產生能夠引發單體聚合的活性碎片。低聚物又稱為預聚物，是光固化涂料配方中的基本樹脂，是構成固化產品基本骨架的材料，決定了固化后產品的基本性能（包括成膜硬度、柔韌性、附著力、光學性能、耐老化性能等）。活性單體又稱為活性吸水機，是含有可聚合官能團的小分子，習慣上也被稱為單體，在光固化涂料的配方中，活性單體除了調節體系粘度以外，還能影響固化動力學、聚合程度以及所生成聚合物的物理性質。本專利技術中根據LED光源的特點，提供了一種可用LED光源進行固化的光固化/UV油墨，該油墨制備方法簡單、使用方便，適合工業化生產使用。本專利技術所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：本專利技術中提供的LED-UV油墨，其組分及質量百分比為如下：六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯40-55%二官能環氧樹脂10-20%聚酯樹脂10-15%活性單體10-20%密著劑2-4%光敏引發劑3-5%其他助劑1-2%所述活性單體為1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基二丙烯酸酯以質量比2-4.5:1:2-3.5組成的混合物。本專利技術中油墨是利用LED光源進行固化，所以需對油墨組分進行合理選擇及配比。采用六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和二官能環氧樹脂作為樹脂基體，能夠保證涂料本身的強度和流動性佳，二官能環氧樹脂和聚酯樹脂的配合使用可有效增強油墨成膜后的強度，同時三者配合使用能有效進行聚合反應，同時保證固化后形成的聚合物網絡高度交聯。對于活性單體的選擇，本專利技術中選擇以雙官能度單體為主，部分添加三官能度單體形成組合活性單體進行配合使用。雙官能度單體為含有兩個光活性的官能團，固化速度快于單官能團單體，成膜的交聯密度隨交聯點的增加隨之增大，同時保持良好的稀釋效果，另外隨官能度增加分子量變大，揮發性小，氣味小。適量添加三官能團單體可有效提升固化速度。進一步地，所述六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的制備方法為：將雙季戊四醇與硬脂酸鋅投入至反應容器中，攪拌、加熱溫度至55-58℃，滴入異佛爾酮二異氰酸酯，維持溫度繼續攪拌反應直至-NCO質量分數測試小于15%，該步驟中雙季戊四醇與異佛爾酮二異氰酸酯摩爾質量比為1：6.05-6.35，硬脂酸鋅質量為雙季戊四醇與異佛爾酮二異氰酸酯質量總和的0.02-0.04%；再滴入丙烯酸羥乙酯與叔丁基對苯二酚，其中丙烯酸羥乙酯添加的摩爾質量與異佛爾酮二異氰酸酯相同，叔丁基對苯二酚添加量為丙烯酸羥乙酯質量的0.01-0.02%，提升溫度至72-75℃繼續反應，至測試-NCO含量小于0.01%，得到所需六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。進一步地，所述光敏引發劑為三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、ITX光引發劑、氟化二苯基鈦茂、1-羥基環己基苯基甲酮、2，4-二乙基硫雜蒽酮中的一種或多種混合引發劑。進一步優選，所述光敏引發劑為三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦與ITX光引發劑的質量比為3:2的混合引發劑。進一步地，所述其他助劑為消泡劑、流平劑、分散劑、附著力促進劑中的一種或多種的混合物。進一步優選，本專利技術的油墨組分中還包括質量百分比為2-3%的氧化鋯、氧化銦、氧化錫、氧化銻微粉中的一種或多種的混合物，上述微粉的粒徑范圍為10-40nm。實踐中發現，上述粒徑的氧化物粉體添加至油墨中可增加油墨對LED光源能量的利用效率，提高油墨固化效果。本專利技術中還提供一種制備上述LED-UV油墨的方法，包括如下步驟：A、將六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二官能環氧樹脂、聚酯樹脂依次投入活性單體中，在600-1500r/min條件下勻速攪拌直至樹脂全部均勻溶解，然后順次投入密著劑、光敏引發劑和其他助劑，持續攪拌直至均勻；B、將步驟A中的油墨投入研磨裝置中研磨至固體顆粒粒度小于6μm，即得所需油墨。本專利技術的油墨可應用于許多領域，可利用涂刷、噴涂。輥涂絲印等常規涂料涂刷方法進行印制，進一步優選，本專利技術中的油墨可采用絲印的方法印制于PET膜上。本專利技術中的油墨涂刷后，固化過程中，可采用395nm的LED光源進行光固化，固化時間為10-20s。進一步優選，本專利技術中的油墨固化過程所使用的LED光源功率為18-22W/cm2。本專利技術具有如下有益效果：1、本專利技術中提供了一種可利用LED光源作為固化光源的油墨，該油墨在LED光源下固化10-20s即可形成固化膜層，工藝過程與普通UV油墨一樣，無需添加任何新設備。2、本專利技術中的應用LED光源進行固化的油墨，固化過程能源消耗不到傳統紫外燈固化過程能源消耗的10%，大大減少了工藝過程中二氧化碳的排放量，兼具經濟性與環保性。3、本專利技術中提供的油墨應用LED光源即可實現固化，LED可做到瞬間開啟關閉，無需預熱和降溫時間，提升了工藝效率。4、本專利技術中提供的油墨膜層堅韌、耐久性好。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術的內容進行進一步的描述。1、六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的制備將雙季戊四醇與硬脂酸鋅投入反應容器中，攪本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED?UV油墨，其特征在于所述油墨的組分及質量百分比為如下：六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯?????????40?55%二官能環氧樹脂?????????????????????10?20%聚酯樹脂???????????????????????????10?15%活性單體???????????????????????????10?20%密著劑?????????????????????????????2?4%光敏引發劑?????????????????????????3?5%其他助劑???????????????????????????1?2%所述活性單體為1，6?己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基二丙烯酸酯以質量比2?4.5:1:2?3.5組成的混合物。

【技術特征摘要】
1.一種LED-UV油墨，其特征在于所述油墨的組分及質量百分比為如下：六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯40-55%二官能環氧樹脂10-20%聚酯樹脂10-15%活性單體10-20%密著劑2-4%光敏引發劑3-5%其他助劑1-2%所述活性單體為1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二乙氧基二丙烯酸酯以質量比2-4.5:1:2-3.5組成的混合物。2.如權利要求1所述的LED-UV油墨，其特征在于：所述六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的制備方法為：將雙季戊四醇與硬脂酸鋅投入至反應容器中，攪拌、加熱溫度至55-58℃，滴入異佛爾酮二異氰酸酯，維持溫度繼續攪拌反應直至-NCO質量分數測試小于15%，該步驟中雙季戊四醇與異佛爾酮二異氰酸酯摩爾質量比為1：6.05-6.35，硬脂酸鋅質量為雙季戊四醇與異佛爾酮二異氰酸酯質量總和的0.02-0.04%；再滴入丙烯酸羥乙酯與叔丁基對苯二酚，其中丙烯酸羥乙酯添加的摩爾質量與異佛爾酮二異氰酸酯相同，叔丁基對苯二酚添加量為丙烯酸羥乙酯質量的0.01-0.02%，提升溫度至72-75℃繼續反應，至測試-NCO含量小于0.01%，得到所需六官能脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。3.如權利要求1所述的LED-UV油墨，其特征在于：所述光敏引發劑為三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、ITX光引發劑、氟化二苯基鈦茂、1-羥基環己基苯基甲酮、2，4-二乙基硫雜蒽酮中的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：區錦泉，
申請(專利權)人：佛山市高明綠色德化工有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44