一種uv-led固化凹印油墨及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及印刷用油墨的技術(shù)領(lǐng)域，特指一種UV-LED固化凹印油墨及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[000引傳統(tǒng)UV印刷是指UV油墨中的光聚合引發(fā)劑，在UV光源的照射下，吸收不同波長 和能量的紫外光后，達(dá)到激發(fā)態(tài)，形成自由基或離子。再通過分子間能量轉(zhuǎn)移，使預(yù)聚物、單 體和聚合物成為激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體。復(fù)雜離子之間不斷交聯(lián)聚合，最終使油墨 固化成膜并吸附在印品上的過程。
[0003]UV-LED(Li曲t-EmittingDiode)光源是一種能夠發(fā)射極窄的光譜半寬，并能將電 能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過在半導(dǎo)體基片上注入、滲雜雜質(zhì) 生長PN結(jié)而得到，發(fā)光機(jī)理緣其電致效應(yīng)，電子和正電荷在移動過程中碰撞結(jié)合轉(zhuǎn)化成光 能。其福射波峰單一，能量高度集中，低熱能，福射更均勻。常規(guī)UV光源為高壓隸燈，存在 使用壽命短、耗電量大、承印材料受熱變形及重金屬污染等缺陷。UV-LED固化更節(jié)能環(huán)保， 且使用壽命長、福射熱量低，較傳統(tǒng)UV印刷所使用的隸燈能減少70%-80%的耗電。
[0004] 固化速率是UV-L邸油墨的重要性能之一，決定了印刷速度。由于UV-LED光源福 射波峰單一，能量聚集在極窄的光譜段，固化所需光敏劑需具專一性。目前，市場上UV-LED 油墨所采用的光引發(fā)劑大多為傳統(tǒng)UV油墨的光引發(fā)劑口X(異丙基硫雜蔥），在質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為8%和波長385nm時(shí)，固化效率最高，雙鍵轉(zhuǎn)換率可達(dá)約83% (易青，魏先福，黃舊青，王 琪.UV-L邸油墨光引發(fā)劑和光源的研究.北京印刷學(xué)院學(xué)報(bào)，2013. 12)。有的UV-L邸油墨 采用多種傳統(tǒng)光引發(fā)劑的組合，但實(shí)際印刷效果并不理想。在紫外固化油墨中，雙鍵轉(zhuǎn)換率 低于85%將不能滿足快速印刷的要求，易出現(xiàn)干燥慢等問題，導(dǎo)致其目前無法應(yīng)用于高速 印刷。因此，提高固化速率成為目前UV-L邸油墨亟待解決的問題。
[0005]目前針對UV-LED油墨公開的專利有CN103613989A、CN102863848A、 CN102732094A、CN103045007A，公開了UV-L邸油墨的固化速度、固化效率、附著力等。其均 只對耐候性、耐溶劑性、耐刮擦性做出改進(jìn)，而光引發(fā)劑只是采用一種或多種傳統(tǒng)UV固化 光引發(fā)劑，實(shí)際固化速度并未得到改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有UV-LED固化油墨干燥速度慢的問題，提供一種UV-LED固化凹印油墨，該油墨采用UV-L邸光源固化，具有固著速度快、附著力好、印刷適性好等特 點(diǎn)，適合凹版印刷及其生產(chǎn)要求。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案： 一種UV-LED固化凹印油墨，所述UV-LED固化凹印油墨按W下重量份的原料制備而 成： 預(yù)聚物 40~65份， 光引發(fā)劑 1~8份， 顏料 8~18份， 稀釋劑 5~15份， 助劑 0. 5~3份， 填料 8~30份。
[0008]所述預(yù)聚物包括堿溶性丙締酸樹脂、改性環(huán)氧丙締酸樹脂的一種或兩者的混合 物。
[0009]所述光引發(fā)劑優(yōu)選4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基）苯基苯甲酬的結(jié) 構(gòu)如下：
所述的4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基）苯基苯甲酬優(yōu)選通過包含如下步 驟方法制備：W4-甲基二苯甲酬（MBP)作為原料，W漠代下二酷亞胺（NB巧作為漠供體，W 過氧化苯甲酯（BPO)作為引發(fā)劑，反應(yīng)溫度為120°C~130°C，通過自由基漠代反應(yīng)，經(jīng)分離 提純，得到4-漠甲基二苯甲酬（Br-MBP);W1,8-二氮雜雙環(huán)[5. 4.0] ^碳-7-締（D腳） 為原料，在四氨巧喃溶液中加入四氨侶裡，共混攬拌，在溫度為90°C~100°C中加熱回流2 小時(shí)，經(jīng)分離提純，得到二氮雜雙環(huán)十一燒（RD腳）；在甲苯溶液中加入4-漠甲基二苯甲酬 (化-MBP)和二氮雜雙環(huán)十一燒（畑腳)，在90°C~100°C下加熱回流4小時(shí)，經(jīng)分離提純，得 到4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基）苯基苯甲酬。
[0010] 所述顏料包括獻(xiàn)菁顏料、鐵蘭、聯(lián)苯胺黃、耐曬黃、立索爾寶紅、永固紅的一種或多 種的混合物，各種顏料的混合比例根據(jù)調(diào)色的需要而定。
[0011] 所述稀釋劑包括=丙締酸丙烷=甲醇醋、=丙二醇二丙締酸醋的一種或兩者的混 合物。
[0012] 所述助劑包括阻聚劑、流平劑、蠟的一種或多種的混合物。
[0013]所述阻聚劑優(yōu)選ST-2阻聚劑，ST-2阻聚劑包括4%S(N-亞硝基-N-苯基徑胺） 侶鹽和96%乙氧基單油S丙締酸醋。
[0014]所述流平劑優(yōu)選聚酸改性有機(jī)聚硅氧烷。
[0015]所述蠟優(yōu)選聚乙締蠟微粉。
[0016]所述填料包括納米碳酸巧、二氧化娃的一種或兩者的混合物。
[0017]W及，一種UV-LED固化凹印油墨，其特征在于，該油墨的制備方法按如下步驟進(jìn) 行： (1) 將組分中預(yù)聚物的90%重量、顏料、填料混合，使用高速攬拌機(jī)，勻速攬拌1~2小 時(shí)； (2) 使用邸式砂磨機(jī)將預(yù)分散得到的組分進(jìn)行充分研磨，根據(jù)GB/T13217. 3-2008檢驗(yàn) 細(xì)度，根據(jù)研磨后油墨的細(xì)度決定砂磨次數(shù)，直到細(xì)度《IOym; (3) 在研磨后的達(dá)標(biāo)組分中加入剩余預(yù)聚物的10%重量、光引發(fā)劑、助劑、稀釋劑的75% 重量，使用高速攬拌機(jī)，勻速攬拌I~2小時(shí)； (4)在攬拌過程中使用稀釋劑的25%重量來調(diào)整油墨的粘度，根據(jù)GB/T13217. 4-2008 檢驗(yàn)粘度，根據(jù)油墨的粘度大小決定稀釋劑的添加量，使其粘度達(dá)到30 + 5S。
[001引本發(fā)明的有益效果如下： 1. 節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明適用于UV-L邸光照系統(tǒng)，比傳統(tǒng)UV光照系統(tǒng)節(jié)能約80%，1小時(shí) 能節(jié)約30kW?h。相比使用傳統(tǒng)高壓隸燈光源，解決了UV印刷的隸污染問題，環(huán)保性能突 出； 2. 固著速度快。由于使用自制的4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基）苯基 苯甲酬光引發(fā)劑，印刷墨膜在3s內(nèi)瞬間固化，雙鍵轉(zhuǎn)換率達(dá)87%W上，能符合高速印刷的要 求； 3. 印刷適性好。不會出現(xiàn)干版、干漉、增稠膠化等現(xiàn)象，油墨著墨性與傳遞性能穩(wěn)定， 達(dá)到凹版印刷的快速印刷的目標(biāo)。
【附圖說明】
[001引圖1是本發(fā)明的光引發(fā)劑4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基)苯基苯甲 酬合成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] W下結(jié)合各具體實(shí)施例W及各說明書附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[00川具體實(shí)施例1 藍(lán)色UV-LED固化凹印油墨按W下重量份的原料制備而成： 預(yù)聚物 55份， 光引發(fā)劑 3份， 顏料 9份， 稀釋劑 11份， 助劑 2份， 填料 20份。
[0022] 其中，預(yù)聚物包括40份重量的堿溶性丙締酸樹脂和15份重量的改性環(huán)氧丙締酸 樹脂；光引發(fā)劑包括3份重量4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基)苯基苯甲酬，顏 料包括3份重量BGS獻(xiàn)菁藍(lán)和6份重量鐵蘭，稀釋劑包括7份重量S丙締酸丙烷S甲醇醋 和4份重量=丙二醇二丙締酸醋，助劑包括1份重量聚乙締微粉蠟、0. 6份重量ST-2阻聚劑 和0. 4份重量聚酸改性有機(jī)聚硅氧烷流平劑，填料包括20份重量二氧化娃。
[0023] 上述光引發(fā)劑4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基）苯基苯甲酬的制備方 法包含W下步驟： (1) 將Imol4-甲基二苯甲酬、Imol漠代下二酷亞胺、Imol過氧化苯甲酯充分混合搖 勻，在120°C下加熱回流2h，通過自由基漠代反應(yīng)，經(jīng)分離提純，得到4-漠甲基二苯甲酬， 收率為67%; (2) 在500血四氨巧喃中加入Imol1,8-二氮雜雙環(huán)[5. 4.0] ^碳-7-締和0. 5mol 四氨裡侶，在90°C下加熱回流比，經(jīng)分離提純，得到二氮雜雙環(huán)十一燒（畑腳)，收率為 89%; (3)在500血甲苯溶液中加入上述所制得的4-漠甲基二苯甲酬0. 5mol、二氮雜雙環(huán) 十一燒（畑腳)〇.5mol，在90°C下加熱回流地，經(jīng)分離提純，最終得到得到4-(八氨喀晚并 [l，2-a]氮雜卓-1-基甲基)苯基苯甲酬，收率為41%，4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基 甲基）苯基苯甲酬結(jié)構(gòu)式如下：
上述UV-LED固化凹印油墨的制備方法按如下步驟進(jìn)行： (1) 將組分中預(yù)聚物的90%重量、顏料、填料混合，使用高速攬拌機(jī)，勻速攬拌1小時(shí)； (2)使用邸式砂磨機(jī)將預(yù)分散得到的組分進(jìn)行充分研磨，根據(jù)GB/T13217. 3-2008檢驗(yàn) 細(xì)度，根據(jù)研磨后油墨的細(xì)度決定砂磨次數(shù)，直到細(xì)度《IOym; (3) 在研磨后的達(dá)標(biāo)組分中加入剩余預(yù)聚物的10%重量、光引發(fā)劑、助劑、稀釋劑的75% 重量，使用高速攬拌機(jī)，勻速攬拌1. 5小時(shí)； (4)在攬拌過程中使用稀釋劑的25%重量來調(diào)整油墨的粘度，根據(jù)GB/T13217. 4-2008 檢驗(yàn)粘度，根據(jù)油墨的粘度大小決定稀釋劑的添加量，使其粘度達(dá)到30+ 5S。
[0024] 上述步驟所制得的油墨的性能按照國家標(biāo)準(zhǔn)測試進(jìn)行測試細(xì)度、著色力、附著牢 度、粘度，使用自定的測試方法測試固化速度、雙鍵轉(zhuǎn)換率，測試結(jié)果如表1所示。
[0025] 所述使用自定的測試方法測試固化速度，其特征在于：采用主峰波長為365nm的 UV-LED面光源，功率密度為4000mw/cm2,照射距離為15. 5cm;使用0.Icc(立方厘米）墨量 在2分漉進(jìn)行展色，制得測試樣品，通過UV-LED面光源速度為64m/min，通過UV-LED面光源 的時(shí)間為3s，使用鉛筆硬度儀測試是否完全固化。
[0026] 所述使用自定的測試方法測試雙鍵轉(zhuǎn)化率，其特征在于：采用間歇紅外光譜法，對 測試完固化速度的樣品進(jìn)行測試。
[0027] 表1藍(lán)色UV-LED固化凹印油墨性能測試表
[002引具體實(shí)施例2 黃色UV-LED固化凹印油墨按W下重量份的原料制備而成： 預(yù)聚物 45份， 光引發(fā)劑 2. 5份， 顏料 16份， 稀釋劑 10份， 助劑 1. 5份， 填料 25份。
[0029] 其中，預(yù)聚物包括30份重量的堿溶性丙締酸樹脂和15份重量的改性環(huán)氧丙締酸 樹脂；光引發(fā)劑包括2.5份重量4-(八氨喀晚并[l，2-a]氮雜卓-1-基甲基)苯基苯甲酬， 顏料包括10份重量聯(lián)苯胺黃1138和6份重量IOG耐曬黃，稀釋劑包括10份重量=丙締酸 丙烷=甲醇醋，助劑包括