新型噴墨印刷水性UV油墨

王萌+劉昕

本文介紹的是一種實現(xiàn)新型噴墨印刷水性UV油墨的最新專利（申請?zhí)枺?01510324290.X），該發(fā)明主要是關于一種新型噴墨印刷水性UV油墨及其制備方法。噴墨印刷水性UV油墨包括以下組分：水性聚氨酯、聚乙烯醇、光引發(fā)劑、色料、稀釋劑、助劑，其中助劑為消泡劑、表面活性劑、光穩(wěn)定劑、流平劑、光增感劑組成的混合物。制備的噴墨印刷水性UV油墨解決了現(xiàn)有噴墨油墨的干燥速度慢、附著牢度低、穩(wěn)定性差和環(huán)保性能不好的問題，滿足高檔印刷品的印刷。該專利噴墨印刷水性UV油墨安全性能好、無污染、固化速度快、固化溫度低、印品干燥時間短且質量較好、墨頭易清洗、能源消耗低。

市場上現(xiàn)有的噴墨墨水按載體的不同，主要分為水性、溶劑型、熱熔型、能量固化型幾種。水性噴墨墨水以水為載體，具有墨色穩(wěn)定、著色力強、色彩飽和度高，對噴墨頭和耗材損害小、對人體及環(huán)境均無污染的優(yōu)點，但是干燥速度慢，印品光澤度差；溶劑型噴墨墨水易揮發(fā)，對環(huán)境造成污染；熱熔型噴墨墨水目前主要應用于紙板包裝領域，有一定的局限性；能量固化型噴墨墨水沒有揮發(fā)性有機物質、低耗能、快速固化，為噴墨裝置帶來的最大優(yōu)勢是不會噴頭固化，但是能量固化型噴墨墨水的柔韌性、黏結性較遜色于傳統(tǒng)墨水。水性UV噴墨墨水結合上述水性噴墨墨水和能量固化型噴墨墨水的全部優(yōu)點，是噴墨墨水的新秀及應用趨勢，因此，研發(fā)高質量的水性UV噴墨墨水具有重要的應用價值。

目前，噴墨印刷水性UV墨水仍處在研究階段，我國還沒有開發(fā)出性能優(yōu)良的噴墨印刷水性UV墨水。國外的公司和學者已取得用于研發(fā)階段的研究成果，但是進口的墨水價格昂貴，阻礙我國噴墨印刷行業(yè)及相關行業(yè)的發(fā)展。長期以來，噴墨墨水都是和打印設備配套使用，大多數(shù)設備生產廠家要求生產商在打印時使用原裝墨水，這也是造成我國噴墨墨水研究進展緩慢的原因。

基本組成

該專利制備的一種噴墨印刷水性UV油墨，按重量百分比由以下組分組成：60%～80%的基料樹脂，0.3%～6%的光引發(fā)劑，6%～20%的色料，7%～19%的助劑，2%～8%的稀釋劑，以上各組分的重量百分比總和為100%。其中：基料樹脂為可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液；助劑為消泡劑、表面活性劑、光穩(wěn)定劑、流平劑和光增感劑；稀釋劑為去離子水和乙醇按質量比為3∶2的混合物。助劑中，各組分占噴墨印刷水性UV油墨總質量的百分比為消泡劑0.1%～1%、表面活性劑0.1%～5%、光穩(wěn)定劑1%～8%、流平劑0.05%～1%和光增感劑0.2%～4%。消泡劑為礦物油及硬脂酸酯混合物或疏水改性有機硅及礦物油為主要成分的消泡劑；表面活性劑為烷基羧酸鹽、醇磺酸酯鹽或烷基磺酸鹽中的任意一種；光穩(wěn)定劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮或雙（1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶）癸二酸酯中的任意一種；流平劑為磷酸酯改性丙烯酸樹脂或改性聚硅氧烷；光增感劑為三乙醇胺或N-N-二甲氨基苯甲酸酯。色料為直接染料、活性染料或顏料中的任意一種光引發(fā)劑為2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一種，或是質量比為2∶1的2，4，6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦和2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮的混合物，或者是質量比為3∶1的2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮和2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的混合物。

制備方法

步驟1：制備聚乙烯醇溶液。按質量百分比分別稱取去離子水90%～95%，聚乙烯醇5%～10%，邊攪拌邊將聚乙烯醇緩緩加入20℃～25℃冷水中使之充分溶脹、分散，并使揮發(fā)性物質逸出，然后升溫到90℃～95℃加速攪拌，待聚乙烯醇完全溶解，保溫2～2.5小時，得到質量分數(shù)為5%～10%的聚乙烯醇溶液。

步驟2：制備基料樹脂。將聚丁二醇和二羥甲基丙酸加入反應器，在55℃～65℃下攪拌30～40分鐘至二羥甲基丙酸溶解，在干燥氮氣的保護下依次加入異佛爾酮二異氰酸酯，在75℃～85℃下反應2～2.5小時；加入三羥甲基丙烷使預聚物交聯(lián)，在75℃～85℃反應3～3.5小時，制備得到聚氨酯聚合物；然后降溫至40℃～50℃，緩慢加入丙酮和三乙胺，攪拌20～30分鐘；接著加入去離子水，在40℃～50℃下高速攪拌使其乳化分解；最后加入乙二胺，攪拌30～40分鐘，減壓除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。

將水性聚氨酯乳液和步驟1制備得到的聚乙烯醇溶液攪拌混合30～60分鐘，得到可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液，即基料樹脂。

步驟3：按質量百分比分別稱取步驟2制得的基料樹脂60%～80%，光引發(fā)劑0.3%～6%，色料6%～20%，助劑7%～19%，稀釋劑2%～8%，以上各組分的質量百分比之和為100%；其中助劑為消泡劑、表面活性劑、光穩(wěn)定劑、流平劑和光增感劑組成的混合物。

步驟4：將步驟3中稱取的基料樹脂加入反應容器中，控制溫度為40℃～50℃，緩慢加入光引發(fā)劑并攪拌，直至完全溶解，即制得混合溶液。

步驟5：將步驟3中稱取的色料和稀釋劑充分混合后，加入步驟4制備得到的混合溶液中，攪拌均勻，然后加入助劑，充分混合攪拌，即得到噴墨印刷水性UV墨水。

特點及應用

1.本配方選擇水性聚氨酯和聚乙烯醇樹脂混合乳液為連結料，在柔韌性、成膜性、附著力和環(huán)保性等性能方面明顯優(yōu)勢。

2.本配方的噴墨印刷水性UV油墨安全無污染、生產效率高、印刷質量優(yōu)異、色飽和度、色強度明顯優(yōu)于普通油墨，設備易清洗，有利用環(huán)境保護。

3.本配方的噴墨印刷水性UV油墨具有固化速度快，固化溫度低，印品干燥時間短且質量較好，墨頭易清洗，能源消耗低等特點；其次，本發(fā)明噴墨印刷水性UV墨水采用水與酒精的混合物作為稀釋劑，在容易達到調節(jié)黏度目的的同時，不含VOC，無刺激性和臭味，不污染環(huán)境。endprint