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CN109535821A - 光固化抗涂鸦油墨及其制备方法和抗涂鸦涂层 - Google Patents

光固化抗涂鸦油墨及其制备方法和抗涂鸦涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光固化抗涂鸦油墨,按重量份计,包括酰胺蜡1‑10份、低聚物10‑60份、光引发剂3‑10份、助剂0.5‑10份,以及活性单体0‑40份、填料0‑20份、颜料0‑40份,其中,所述低聚物和活性单体分子中含有不饱和双键。本发明提供的光固化抗涂鸦油墨,以廉价易得安全性高的酰胺蜡替代改性含氟或含硅材料的使用,经UV辐射固化后形成的涂层具有低表面张力和优良的抗涂鸦性能,并具有原料简单易得、经济高效、安全环保的优点。此外,本发明还提供了一种光固化抗涂鸦油墨的制备方法和抗涂鸦涂层。

Description

光固化抗涂鸦油墨及其制备方法和抗涂鸦涂层
技术领域
本发明涉及材料化学技术领域,具体涉及一种光固化抗涂鸦油墨及其制备方法和抗涂鸦涂层。
背景技术
光固化技术主要包括紫外光固化技术,它是由紫外光(UV)作为材料固化所需能量提供者,首先激发材料体系中的光引发剂,再使得体系中具有光活性的低聚物和单体在极其短的时间内快速交联聚合形成高分子,从而由液态涂层转变为固态涂层的技术。UV固化技术自上世纪60年代美国拜耳公司商业化应用以来,凭借其高效、环保、节能、经济等诸多优势,已经在涂料、油墨、快速成型、电子产品、胶黏剂等领域得到了广泛的应用,并且保持着快速增长的势头。
抗涂鸦涂层是一种具有特殊表面功能的涂层,具有自清洁功能,各种油污在其表面不易停留,在一些家居、户外产品或大型设施中均有很强的应用需求。目前市面上现有的抗涂鸦UV固化型涂印材料均通过在材料分子中引入含氟、硅元素,对低聚物进行改性,并利用含氟或含硅的聚合物分子具有低表面能,获得具有高效、持久的抗涂鸦效果的材料,但是由于改性工艺复杂,原料昂贵,使得其经济成本和制造成本都偏高,且使用的含氟试剂和含氟原料存在剧毒和使用安全性方面的问题,因此发展一类新型可替代的抗涂鸦涂印材料具有广阔的市场前景和重要意义。
发明内容
为了解决现有光固化涂印材料抗涂鸦技术方式单一以及高成本和安全风险问题,本发明的目的在于提供一种新型的光固化油墨及其制备方法和涂层,在不使用含氟、硅改性聚合物的情况下也能达到优良的抗涂鸦效果。
为了实现上述目的,本发明提供的光固化抗涂鸦油墨,按重量份计,包括酰胺蜡1-10份、低聚物10-60份、光引发剂3-10份、助剂0.5-10份,以及活性单体0-40份、填料0-20份、颜料0-40份,其中,所述低聚物和活性单体分子中含有不饱和双键,所述不饱和双键可参与光引发自由基聚合反应。
优选地,按重量份计,所述油墨中含有酰胺蜡2-8份,更优选地为3-5份。
在一些实施例中,酰胺蜡与脂肪酸酰胺具有等同的含义,其优选自油酸酰胺、芥酸酰胺、月桂酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种,优选1-3种。
优选地,所述低聚物为包含选自丙烯酸酯和/或其衍生物中的一种或多种作为单体单元的聚合物,或者,所述低聚物中部分或全部单体单元具有丙烯酸酯结构。在一些实施例中,所述低聚物为选自丙烯酸树脂,环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、特殊官能基丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的一种或多种,优选1-3种。
进一步优选地,按重量份计,所述油墨中含有低聚物30-50份以及活性单体10-30份。
可选地,所述光引发剂包括一种或多种,它们分别独立地为裂解型光引发剂或夺氢型光引发剂,并各自具有不同的紫外光吸收波段。
在一些实施例中,所述光引发剂为选自1-羟基环己基苯基甲酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮中的一种或多种,优选2-3种。
可选地,所述助剂包括但不限于选自消泡剂、流平剂、分散剂、润湿剂、附着力增强剂中的一种或多种。
可选地,所述活性单体为单官能单体、双官能单体和多官能单体中的一种或多种,优选的,所述单官能单体、双官能单体和多官能单体均具有丙烯酸酯结构。
在一些实施例中,所述活性单体包括丙烯酸异冰片酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯、三缩丙二醇双丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯或N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种,优选1-4种。
可选地,所述填料为选自碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐或硅类等中的一种或多种。
在一些实施例中,所述填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、云母粉、氧化锌中的一种或多种,优选1-2种。
可选地,所述颜料为有机颜料或无机颜料或二者的混合。
在一些实施例中,所述颜料为朱砂、碳黑、红土、雄黄、孔雀绿、藤黄、茜素红、靛青、钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝中的一种。
在一些实施例中,所述油墨细度小于或等于5微米。
为了实现本发明的目的,本发明还提供前面所述光固化抗涂鸦油墨的制备方法,包括:按重量份,将10-60份低聚物、3-10份光引发剂、1-10份酰胺蜡、0.5-10份助剂、0-40份活性单体、0-20份填料、0-40份颜料充分混合,并研磨至预设细度,获得光固化抗涂鸦油墨。
优选地,所述光固化抗涂鸦油墨的制备方法包括:按重量份,将10-60份低聚物、3-10份光引发剂、1-10份酰胺蜡、0.5-10份助剂、0-40份活性单体、0-20份填料、0-40份颜料分为液态组分和固态组分,首先,使液态组分充分混合得到第一混合物,然后使第一混合物与固态组分充分混合得到第二混合物,研磨第二混合物获得预设细度的光固化抗涂鸦油墨。
具体地,混合的方式可通过机械搅拌实现,研磨可采用三辊机、砂磨机等研磨设备对油墨进行研磨达到预设的细度,例如小于或等于5微米。
为了实现本发明的目的,本发明还提供一种抗涂鸦涂层,所述涂层包括基材和涂布于所述基材上并且经UV辐射固化的前面所述的油墨。
本发明的有益效果:
本发明提供的光固化抗涂鸦油墨,通过以一定重量份的酰胺蜡替代改性含氟或含硅材料的使用,制备得到新型油墨涂装在基材表面经UV辐射固化后,涂层具有低表面张力和优良的抗涂鸦性能,油污在其表面不易停留,油性笔在其表面都书写不了,具有很好的抗涂鸦效果。由于无需使用改性含氟或含硅材料,因此,本发明提供的光固化抗涂鸦油墨还具有原料简单易得、经济高效、安全环保的优点。
具体实施方式
为了实现上述目的,本发明提供的光固化抗涂鸦油墨,按重量份计,包括酰胺蜡1-10份、低聚物10-60份、光引发剂3-10份、助剂0.5-10份,以及活性单体0-40份、填料0-20份、颜料0-40份,其中,所述低聚物和活性单体分子中含有可参与光引发自由基聚合的不饱和双键。
根据本发明的技术方案,所述低聚物,为主要成膜物质,在光引发剂的作用下,低聚物中的不饱和键可参与自由基反应而使得油墨交联固化,不同低聚物以及配比的选择可用于调节油墨的性能,由于低聚物的分子量较高,其具有较大粘度,也可以根据对油墨的粘度需要,选择加入或不加入活性单体,活性单体分子量较小,粘度低,可用于稀释并溶解低聚物,从而调整油墨的粘度,并且,活性单体也可通过单体的官能团并参与自由基反应交联固化,调节油墨和形成的涂层的性能。
根据本发明的技术方案,加入的光引发剂可以为一种或多种,当加入多种光引发剂时,由于不同种的光引发剂产生光引发时吸收光的波长不同,获得的油墨对不同波段的紫外光将更加敏感,并且能加速固化,尤其是当被涂布于基材上的油墨具有较大厚度,而经紫外光照射后,不同波段的紫外光能透过油墨层的厚度将有所区别,通过添加对不同波段紫外光敏感的光引发剂,将使得油墨层的不同位置均能通过不同的光引发剂产生光引发的自由基反应而得到固化的抗涂鸦涂层。
根据本发明的技术方案,本发明提供的油墨涂层将可以根据对油墨颜色的需求,添加不同的颜料予以调节,当需要的油墨为透明色时,可以不添加颜料。
根据本发明的技术方案,本发明提供的光固化抗涂鸦油墨的抗涂鸦效果来源于组分脂肪酸酰胺(酰胺蜡),通过对本发明提供的油墨的研究发现,当脂肪酸酰胺在UV油墨均匀分散后,涂装在基材表面,经过UV辐射后,形成固态致密的涂层,脂肪酸酰胺在这个过程中会部分迁移至涂层表面,且UV辐射过程的热量会加速这个迁移过程。脂肪酸酰胺在UV涂层表面就形成了一层非常薄的酰胺蜡膜层,这层酰胺蜡膜层能够改善制品的表面能,其表面张力很低,极其爽滑,油污在其上面不易粘连,从而获得了抗涂鸦的效果。
实施例1
1)组分:
低聚物 环氧丙烯酸酯(液态)20g
聚酯丙烯酸酯(液态)15g
活性单体 丙烯酸异冰片酯(液态)20g
光引发剂 1-羟基环己基苯基甲酮3g
三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦2g
酰胺蜡 芥酸酰胺5g
助剂 (消泡剂,液态)1g
(流平剂,液态)0.5g
颜料 钛白粉25g
填料 碳酸钙8.5g
2)制备方法:在常温常压条件下,在容器中,将上述组分中的低聚物、活性单体以及助剂充分搅拌混合后,在100-200转/分的转速搅拌下缓慢加入剩余原材料,投料完毕后,在1000-1500转/分的转速条件下分散30分钟直至所有物料充分混合、溶解及分散均匀。利用三辊机将分散好的浆料研磨两遍至细度小于5微米,得到UV固化白色油墨,
经测试发现,该油墨在UV下能迅速固化,并可以形成具有低表面张力的白色油墨涂层,具有显著的抗涂鸦性能。
实施例2
1)组分
2)制备方法:在常温常压条件下,在容器中,将上述组分中的低聚物、活性单体以及助剂充分搅拌混合后,在100-200转/分的转速下缓慢加入剩余原材料,投料完毕后,在1000-1500转/分的转速条件下分散30分钟直至所有物料充分混合、溶解及分散均匀。利用三辊机将分散好的浆料研磨四遍至细度小于5微米,从而得到UV固化黑色油墨。
经测试发现,该油墨在UV下能迅速固化,并可以形成具有低表面张力的黑色油墨涂层,并具有显著的抗涂鸦性能。
在本实施例中,通过加入不同光引发剂,使得油墨对于不同波段的紫外光均能够引发自由基反应而发生交联固化,使得因受紫外光波长透射深度影响,而使得不同油墨厚度处,均能基于到达的不同波段的紫外光发生交联固化反应,提高油墨的光固化性能。
实施例3
1)组分
2)制备方法:在常温常压条件下,在容器中,将上述组分中的低聚物、活性单体以及除触变剂外的助剂充分搅拌混合后,在100-200转/分的转速下缓慢加入剩余原材料,全部原材料投料完毕后,在1000-1500转/分的转速条件下分散30分钟直至所有物料充分混合、溶解及分散均匀。利用三辊机将分散好的浆料研磨四遍至细度小于5微米,得到UV固化低表面张力抗涂鸦红色油墨。
实施例4
低聚物 环氧丙烯酸酯(液态)10.5g
聚氨酯丙烯酸酯(液态)35g
活性单体 甲基丙烯酸异冰片酯(液态)8g
聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯(液态)6g
光引发剂 三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦2g
2-异丙基硫杂蒽酮4g
酰胺蜡 月桂酸酰胺3g
硬脂酸酰胺5g
助剂 (消泡剂,液态)1.5g
(流平剂,液态)0.3g
(分散剂,液态)4.2g
颜料 黄色色粉10g
填料 滑石粉18g
2)制备方法:在常温常压条件下,在常温常压条件下,在容器中,将上述组分中的低聚物、活性单体以及助剂充分搅拌混合后,在100-200转/分的转速下缓慢加入剩余原材料,全部原材料投料完毕后,在1000-1500转/分的转速条件下分散30分钟直至所有物料充分混合、溶解及分散均匀。利用三辊机将分散好的浆料研磨四遍至细度小于5微米,从而得到UV固化低表面张力抗涂鸦黄色油墨。
实施例5
2)制备方法:在常温常压条件下,在常温常压条件下,在容器中,将上述组分中的低聚物、活性单体以及助剂充分搅拌混合后,在100-200转/分的转速下缓慢加入剩余原材料,全部原材料投料完毕后,在1000-1500转/分的转速条件下分散30分钟直至所有物料充分混合、溶解及分散均匀。利用三辊机将分散好的浆料研磨四遍至细度小于5微米,从而得到UV固化低表面张力抗涂鸦蓝色油墨。
将实施例1至实施例5所述条件和方法制备得到的5种油墨分别涂布在平板上,经紫外光照射后,形成固化的油墨涂层,采用水笔、油性笔、粉笔在平板涂层上涂写测试,发现均难以在涂层上留下涂写痕迹,这充分说明本发明实施例提供的油墨可以形成具有优良的抗涂鸦效果的涂层。
综上所述,本发明通过以一定重量份的酰胺蜡替代改性含氟或含硅材料的使用,制备得到新型油墨,将其涂装在基材表面经UV辐射固化后,形成的涂层非常爽滑且抗黏连效果佳,具有低表面张力和优良的抗涂鸦性能,油污在其表面不易停留,油性笔在其表面都书写不了,具有很好的抗涂鸦效果。由于无需使用改性含氟或含硅材料,且酰胺蜡具有相对低的毒性、安全性,因此,本发明提供的光固化抗涂鸦油墨还具有原料简单易得、经济高效、安全环保的优点。

Claims (10)

1.一种光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,按重量份计,包括酰胺蜡1-10份、低聚物10-60份、光引发剂3-10份、助剂0.5-10份,以及活性单体0-40份、填料0-20份、颜料0-40份,其中,所述低聚物和活性单体分子中含有不饱和双键。
2.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,按重量份计,所述油墨中含有酰胺蜡2-8份。
3.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述酰胺蜡包括油酸酰胺、芥酸酰胺、月桂酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂基芥酸酰胺、山嵛酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述低聚物为包含选自丙烯酸酯和/或其衍生物中的一种或多种作为单体单元的聚合物。
5.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述低聚物为20-50份,所述活性单体为10-30份,所述光引发剂包括一种或多种。
6.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂、润湿剂、附着力增强剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述活性单体为单官能单体、双官能单体或多官能单体中的一种或多种,所述单官能单体、双官能单体以及多官能单体均具有丙烯酸酯结构。
8.根据权利要求1所述的光固化抗涂鸦油墨,其特征在于,所述填料为选自碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐或硅类等中的一种或多种,所述颜料为有机颜料或无机颜料或选自二者的颜料的混合。
9.一种如权利要求1-8任一项所述光固化抗涂鸦油墨的制备方法,其特征在于,包括:按重量份,将10-60份低聚物、3-10份光引发剂、1-10份酰胺蜡、0.5-10份助剂、0-40份活性单体、0-20份填料、0-40份颜料充分混合,并研磨至预设细度,获得光固化抗涂鸦油墨。
10.一种抗涂鸦涂层,其特征在于,所述抗涂鸦涂层包括基材和涂布于所述基材上并且经UV辐射固化的如权利要求1-8任一项所述的光固化抗涂鸦油墨。
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