CN111662591B - 一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，包括如下重量比的组分：功能型固体树脂5‑10份，有机硅固体树脂5‑10份，有机颜料5‑10份，高闪点环保型弱溶剂60‑80份，紫外线吸收剂0.1‑2份，表面活性剂0.1‑2份，分散剂0.5‑1份，抗氧化剂0.1‑2份。本发明最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水，具有优异的户外表现力、耐候性，在户外长时间使用后不褪色、不脱落，且能抵抗UV光线的影响。上述高闪点环保型弱溶剂中不含苯类如甲苯、二甲苯、环己酮等毒性溶剂，克服现有大多数溶剂型墨水易散发大量特殊气味的缺陷。本发明最终制得的印刷制品具备色彩靓丽丰富、色域宽广、极佳的色彩表现力等优势。
Description
技术领域
本发明涉及溶剂型油墨，尤其涉及一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法。
背景技术
喷墨墨水按照其主要组分的不同大致可分为水性墨水、溶剂型墨水和紫外光固化喷墨墨水，近年来紫外光固化喷墨墨水的发展趋势较快。紫外光固化喷墨墨水采用100%固含量的UV油墨，在干燥过程中没有VOC排放，具有良好的环境友好性，但存在UV墨水成本较高、UV墨水生产过程中各种化学物质对人体皮肤的腐蚀性较大、UV油墨在干燥过程中仍会产生臭氧等缺陷，因此紫外光固化喷墨墨水的市场应用仍未成熟。水性墨水的主要特点是成本低廉、没有污染，色彩鲜艳，但是因为其主要组分水的挥发速度慢，存在水性墨水喷墨的画面不易干燥和被介质吸收的缺陷，其主要应用于纸张以及各种纤维类（布）为底材、有涂层的介质上。通常由水性墨水制作的画面因为耐侯性差而主要应用在户内，而在户外应用领域基本采用溶剂型墨水。溶剂型墨水的主要组分是有机溶剂，一般都采用酯类和酮类溶剂。在溶剂型墨水与介质结合的过程中首先对介质进行溶胀、融合，然后墨水中的着色剂和底材紧密结合，所以溶剂型墨水不要求介质覆有涂层，且其挥发速度快，能够满足高速打印的要求。但溶剂型墨水最大的问题就是环保，因为墨水中可挥发有机物含量高，且采用含氯元素的主体树脂，不符合环保要求，从长远来看溶剂型墨水会受到诸多限制。因此，现有的溶剂型墨水及制备技术有待改进。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的水性墨水耐候性不足、大多数溶剂型墨水不符合环保要求等缺陷，提供了新的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，包括如下重量比的组分：
功能型固体树脂 5-10份，
有机硅固体树脂 5-10份，
有机颜料 5-10份，
高闪点环保型弱溶剂 60-80份，
紫外线吸收剂 0.1-2份，
表面活性剂 0.1-2份，
分散剂 0.5-1份，
抗氧化剂 0.1-2份，
其制备方法为：
S1、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的10-30%投入容器中，加热至60℃并以3-5米/秒的线速度搅拌3-5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的功能型固体树脂，接着以7-10米/秒的线速度搅拌30-60分钟，使所述功能型固体树脂分散在所述高闪点环保型弱溶剂中，制得固含量为50%的功能型树脂液；
S2、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的20-30%、功能型树脂液投入容器中混合，再加入上述重量比的有机颜料、分散剂，以7-10米/秒的线速度搅拌30-60分钟，制得预处理浆液，并静置24h；
S3、取预处理浆液置于纳米级棒销式研磨机中进行研磨，并采用直径为0.3-0.4mm的氧化锆珠作为研磨介质，在30-40℃环境下研磨8-12小时，制得粒径分布D90=200nm的色浆；
S4、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的15-30%投入容器中，加热至60℃并以3-5米/秒的线速度搅拌3-5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的有机硅固体树脂，以7-10米/秒的线速度继续搅拌30-60分钟，制得固含量为30%的有机硅改性聚酯固体树脂液；
S5、取有机硅改性聚酯固体树脂液、色浆、剩余的高闪点环保型弱溶剂投入容器中，加入上述重量比的紫外线吸收剂、表面活性剂、抗氧化剂，以3-5米/秒的线速度搅拌10-15分钟，搅拌均匀后进行过滤，除去机械杂质及粗粒，最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水。
本发明的步骤S1中，以3-5米/秒的线速度搅拌同时缓慢加入功能型固体树脂，能够使功能型固体树脂均匀的分散在高闪点环保型弱溶剂中，避免功能型固体树脂在高闪点环保型弱溶剂中出现团聚，从而影响生产速度。
本发明的步骤S2中，将有机颜料、功能型树脂液、分散剂搅拌制得预处理浆液并静置24h，使得功能型树脂液和分散剂能够有足够的时间润湿有机颜料的表面，将有机颜料完全包裹，提升色浆的研磨效率。
本发明的步骤S3中，研磨介质直径为0.3-0.4mm氧化锆珠，氧化锆珠的粒径越小所研磨的色浆粒径分布越窄，色浆的性能更加稳定；研磨时会产生大量的热量，过高的温度会加快高闪点环保型弱溶剂的挥发，污染环境，合理的控制研磨温度可以减少高闪点环保型弱溶剂的挥发。
本发明的步骤S4中，将反应温度升到60℃，是为了将有机硅固体树脂软化，加快高闪点环保型弱溶剂对有机硅固体树脂的溶解，提升生产效率。
本发明的步骤S5中，过滤操作可除去机械杂质及粗粒，提升油墨的品质，减少外界因素对墨水质量的影响。
本发明采用上述配方、步骤最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水，具有优异的户外表现力、耐候性，在户外长时间使用后不褪色、不脱落，且能抵抗UV光线的影响。上述高闪点环保型弱溶剂中不含苯类如甲苯、二甲苯、环己酮等毒性溶剂，克服现有大多数溶剂型墨水易散发大量特殊气味的缺陷。本发明最终制得的户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水具有优异的附着性、快干性，能使最终的印刷制品具备色彩靓丽丰富、色域宽广、极佳的色彩表现力等优势。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，在25℃环境下，所述户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的粘度为8-10mPa•s，表面张力为27-29达因/厘米，粒径分布D90=200nm。
本发明最终制得的户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水处于适宜的粘度、表面张力和粒径分布范围，在使用时可形成墨滴并均匀的铺展在基材上，且喷墨通畅、不易堵住喷头，从而延长喷头的使用寿命。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述功能型固体树脂为聚醛树脂，分子量为3000-5000，羧基值为35-70mgKOH/g，固含量大于99.5%，酸值小于1。
本发明所采用的聚醛树脂可用于色浆研磨，使色浆的润湿性、细度和稳定性更好，使最终制得的弱溶剂喷绘墨水具有优异的展色性能、着色强度、相容性，兼具优异的附着力、抗黄变性能。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，分子量为5000-10000，固含量大于99.5%。
本发明所采用的有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，其分子结构含有硅氧烷键，具有强大的键合能量和很高的热分解温度，故其耐热性、耐候性等性能都很优异。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述有机颜料的耐光性为7-8级。
本发明所采用有机颜料，如颜料242#红、颜料272#红、颜料149#红、颜料285#红、颜料254#红、颜料144#红、颜料185#红、颜料122#红、颜料110#黄、颜料128#黄、颜料138#黄、颜料109#黄、颜料93#黄、颜料60#蓝、颜料15:3#蓝、颜料15:6#蓝、颜料15:1#蓝、中色素炭黑等，上述颜料中卤素和重金属含量均符合国际标准，具有很好的耐光性，能够丰富墨水色彩，提高墨水的耐候性。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述高闪点环保型弱溶剂包含如下重量份比的组分：
二丙二醇甲醚醋酸酯 5~10份，
二乙二醇丁醚醋酸酯 5~10份，
乙二醇 1-5份，
乙二醇丁醚醋酸酯 1-5份。
本发明采用上述组分并按照上述重量份配比充分搅拌后最终制得高闪点环保型弱溶剂，高闪点环保型弱溶剂的闪点为76-120℃，具有闪点高、不易燃、低VOC排放满足环保要求的优势，打印时周围环境没有刺激性的气味，克服了大多数溶剂型墨水在干燥过程中不符合环保要求的缺陷，且高闪点环保型弱溶剂对本发明中所用的功能型固体树脂和有机硅固体树脂有较强的溶解性，能够合理的调节墨水的粘度，让墨水打印通畅。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂。
本发明所采用的苯并三唑类紫外吸收剂性能稳定，毒性低，吸收紫外线能力强，能够抑制或减弱光降解作用，提高墨水的耐候性。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述表面活性剂为炔二醇类表面活性剂。
本发明所采用的炔二醇类表面活性剂属于双子星非离子型表面活性剂，能够有效降低墨水的表面张力，使打印流畅，同时兼顾消泡作用，防止缩孔、针眼等现象，使图案更加美观。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液。
本发明所采用含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液对有机颜料有很好的润湿性，能加快色浆研磨速度，防止墨水分层、沉淀等。
作为优选，上述所述的一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂。
本发明所采用的亚磷酸酯类抗氧化剂能够延缓墨水的氧化过程和速度，提高墨水的耐候性。
本发明具有如下突出的有益效果：
1.喷绘打印机使用本发明产品时，周围环境无明显气味，打印通畅，打印图案清晰；
2.使用本发明产品墨水打印的广告牌，疝弧灯老化试验1200小时后，打印图案无明显褪色；
3.本发明所用的溶剂为高闪点环保型弱溶剂，符合环保要求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：
实施例1
一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，包括如下重量比的组分：
功能型固体树脂 5份，
有机硅固体树脂 5份，
有机颜料 5份，
高闪点环保型弱溶剂 60份，
紫外线吸收剂 0.1份，
表面活性剂 0.1份，
分散剂 0.5份，
抗氧化剂 0.1份，
其制备方法为：
S1、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的10%投入容器中，加热至60℃并以3米/秒的线速度搅拌3分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的功能型固体树脂，接着以7米/秒的线速度搅拌30分钟，使所述功能型固体树脂分散在所述高闪点环保型弱溶剂中，制得固含量为50%的功能型树脂液；
S2、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的20%、功能型树脂液投入容器中混合，再加入上述重量比的有机颜料、分散剂，以7米/秒的线速度搅拌30分钟，制得预处理浆液，并静置24h；
S3、取预处理浆液置于纳米级棒销式研磨机中进行研磨，并采用直径为0.3mm的氧化锆珠作为研磨介质，在30℃环境下研磨8小时，制得粒径分布D90=200nm的色浆；
S4、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的15%投入容器中，加热至60℃并以3米/秒的线速度搅拌3分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的有机硅固体树脂，以7米/秒的线速度继续搅拌30分钟，制得固含量为30%的有机硅改性聚酯固体树脂液；
S5、取有机硅改性聚酯固体树脂液、色浆、剩余的高闪点环保型弱溶剂投入容器中，加入上述重量比的紫外线吸收剂、表面活性剂、抗氧化剂，以3米/秒的线速度搅拌10分钟，搅拌均匀后进行过滤，除去机械杂质及粗粒，最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水。
作为优选，在25℃环境下，所述户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的粘度为8 mPa•s，表面张力为27达因/厘米，粒径分布D90=200nm。
作为优选，所述功能型固体树脂为聚醛树脂，分子量为3000，羧基值为35mgKOH/g，固含量大于99.5%，酸值小于1。
作为优选，所述有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，分子量为5000，固含量大于99.5%。
作为优选，所述有机颜料的耐光性为7级。
作为优选，所述高闪点环保型弱溶剂包含如下重量份比的组分：
二丙二醇甲醚醋酸酯 5份，
二乙二醇丁醚醋酸酯 5份，
乙二醇 1份，
乙二醇丁醚醋酸酯 1份。
作为优选，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂。
作为优选，所述表面活性剂为炔二醇类表面活性剂。
作为优选，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液。
作为优选，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂。
实施例2
一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，包括如下重量比的组分：
功能型固体树脂 10份，
有机硅固体树脂 10份，
有机颜料 10份，
高闪点环保型弱溶剂 80份，
紫外线吸收剂 2份，
表面活性剂 2份，
分散剂 1份，
抗氧化剂 2份，
其制备方法为：
S1、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的30%投入容器中，加热至60℃并以5米/秒的线速度搅拌5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的功能型固体树脂，接着以10米/秒的线速度搅拌60分钟，使所述功能型固体树脂分散在所述高闪点环保型弱溶剂中，制得固含量为50%的功能型树脂液；
S2、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的30%、功能型树脂液投入容器中混合，再加入上述重量比的有机颜料、分散剂，以10米/秒的线速度搅拌60分钟，制得预处理浆液，并静置24h；
S3、取预处理浆液置于纳米级棒销式研磨机中进行研磨，并采用直径为0.4mm的氧化锆珠作为研磨介质，在40℃环境下研磨12小时，制得粒径分布D90=200nm的色浆；
S4、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的30%投入容器中，加热至60℃并以5米/秒的线速度搅拌5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的有机硅固体树脂，以10米/秒的线速度继续搅拌60分钟，制得固含量为30%的有机硅改性聚酯固体树脂液；
S5、取有机硅改性聚酯固体树脂液、色浆、剩余的高闪点环保型弱溶剂投入容器中，加入上述重量比的紫外线吸收剂、表面活性剂、抗氧化剂，以5米/秒的线速度搅拌15分钟，搅拌均匀后进行过滤，除去机械杂质及粗粒，最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水。
作为优选，在25℃环境下，所述户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的粘度为10mPa•s，表面张力为29达因/厘米，粒径分布D90=200nm。
作为优选，所述功能型固体树脂为聚醛树脂，分子量为5000，羧基值为70mgKOH/g，固含量大于99.5%，酸值小于1。
作为优选，所述有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，分子量为10000，固含量大于99.5%。
作为优选，所述有机颜料的耐光性为8级。
作为优选，所述高闪点环保型弱溶剂包含如下重量份比的组分：
二丙二醇甲醚醋酸酯 10份，
二乙二醇丁醚醋酸酯 10份，
乙二醇 5份，
乙二醇丁醚醋酸酯 5份。
作为优选，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂。
作为优选，所述表面活性剂为炔二醇类表面活性剂。
作为优选，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液。
作为优选，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂。
实施例3
一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，包括如下重量比的组分：
功能型固体树脂 7份，
有机硅固体树脂 7份，
有机颜料 7份，
高闪点环保型弱溶剂 70份，
紫外线吸收剂 1份，
表面活性剂 1份，
分散剂 0.8份，
抗氧化剂 1份，
其制备方法为：
S1、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的20%投入容器中，加热至60℃并以4米/秒的线速度搅拌4分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的功能型固体树脂，接着以8米/秒的线速度搅拌45分钟，使所述功能型固体树脂分散在所述高闪点环保型弱溶剂中，制得固含量为50%的功能型树脂液；
S2、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的25%、功能型树脂液投入容器中混合，再加入上述重量比的有机颜料、分散剂，以8米/秒的线速度搅拌45分钟，制得预处理浆液，并静置24h；
S3、取预处理浆液置于纳米级棒销式研磨机中进行研磨，并采用直径为0.35mm的氧化锆珠作为研磨介质，在35℃环境下研磨10小时，制得粒径分布D90=200nm的色浆；
S4、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的20%投入容器中，加热至60℃并以4米/秒的线速度搅拌4分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的有机硅固体树脂，以9米/秒的线速度继续搅拌45分钟，制得固含量为30%的有机硅改性聚酯固体树脂液；
S5、取有机硅改性聚酯固体树脂液、色浆、剩余的高闪点环保型弱溶剂投入容器中，加入上述重量比的紫外线吸收剂、表面活性剂、抗氧化剂，以4米/秒的线速度搅拌13分钟，搅拌均匀后进行过滤，除去机械杂质及粗粒，最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水。
作为优选，在25℃环境下，所述户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的粘度为9mPa•s，表面张力为28达因/厘米，粒径分布D90=200nm。
作为优选，所述功能型固体树脂为聚醛树脂，分子量为4000，羧基值为55mgKOH/g，固含量大于99.5%，酸值小于1。
作为优选，所述有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，分子量为8000，固含量大于99.5%。
作为优选，所述有机颜料的耐光性为8级。
作为优选，所述高闪点环保型弱溶剂包含如下重量份比的组分：
二丙二醇甲醚醋酸酯 8份，
二乙二醇丁醚醋酸酯 8份，
乙二醇 3份，
乙二醇丁醚醋酸酯 3份。
作为优选，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂。
作为优选，所述表面活性剂为炔二醇类表面活性剂。
作为优选，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液。
作为优选，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂。
实施例4
取上述3个实施例中最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水，取现有的ECO-1型号的油墨作为对比例，对油墨的耐候性进行测试，将本发明各实施例和对比例根据GB/T16422.2-2014/ISO 4892-2:2006进行疝弧灯暴露试验，获得性能参数参见表1：
表1
| 样品 | 疝气灯老化测试 |
| 实施例1 | 1200h无明显变化 |
| 实施例2 | 1200h无明显变化 |
| 实施例3 | 1200h无明显变化 |
| 对比例 | 600h褪色10% |
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的制备方法，其特征在于：包括如下重量比的组分：
功能型固体树脂 5-10份，
有机硅固体树脂 5-10份，
有机颜料 5-10份，
高闪点环保型弱溶剂 60-80份，
紫外线吸收剂 0.1-2份，
表面活性剂 0.1-2份，
分散剂 0.5-1份，
抗氧化剂 0.1-2份，
所述功能型固体树脂为聚醛树脂，分子量为3000-5000，羧基值为35-70mgKOH/g，固含量大于99.5%，酸值小于1；
所述有机硅固体树脂为聚酯改性有机硅树脂，分子量为5000-10000，固含量大于99.5%；
所述有机颜料的耐光性为7-8级；所述紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外吸收剂；所述表面活性剂为炔二醇类表面活性剂；所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子嵌段共聚物溶液；所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂；
所述高闪点环保型弱溶剂包含如下重量份比的组分：
二丙二醇甲醚醋酸酯 5~10份，
二乙二醇丁醚醋酸酯 5~10份，
乙二醇 1-5份，
乙二醇丁醚醋酸酯 1-5份；
其制备方法为：
S1、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的10-30%投入容器中，加热至60℃并以3-5米/秒的线速度搅拌3-5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的功能型固体树脂，接着以7-10米/秒的线速度搅拌30-60分钟，使所述功能型固体树脂分散在所述高闪点环保型弱溶剂中，制得固含量为50%的功能型树脂液；
S2、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的20-30%、功能型树脂液投入容器中混合，再加入上述重量比的有机颜料、分散剂，以7-10米/秒的线速度搅拌30-60分钟，制得预处理浆液，并静置24h；
S3、取预处理浆液置于纳米级棒销式研磨机中进行研磨，并采用直径为0.3-0.4mm的氧化锆珠作为研磨介质，在30-40℃环境下研磨8-12小时，制得粒径分布D90=200nm的色浆；
S4、取上述高闪点环保型弱溶剂总重量的15-30%投入容器中，加热至60℃并以3-5米/秒的线速度搅拌3-5分钟，在进行搅拌的同时缓慢加入上述重量比的有机硅固体树脂，以7-10米/秒的线速度继续搅拌30-60分钟，制得固含量为30%的有机硅改性聚酯固体树脂液；
S5、取有机硅改性聚酯固体树脂液、色浆、剩余的高闪点环保型弱溶剂投入容器中，加入上述重量比的紫外线吸收剂、表面活性剂、抗氧化剂，以3-5米/秒的线速度搅拌10-15分钟，搅拌均匀后进行过滤，除去机械杂质及粗粒，最终制得户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水；
在25℃环境下，所述户外用高耐候性弱溶剂喷绘墨水的粘度为8-10mPa•s，表面张力为27-29达因/厘米，粒径分布D90=200nm。
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