新型喷墨印刷水性UV油墨

王萌+刘昕

本文介绍的是一种实现新型喷墨印刷水性UV油墨的最新专利（申请号：201510324290.X），该发明主要是关于一种新型喷墨印刷水性UV油墨及其制备方法。喷墨印刷水性UV油墨包括以下组分：水性聚氨酯、聚乙烯醇、光引发剂、色料、稀释剂、助剂，其中助剂为消泡剂、表面活性剂、光稳定剂、流平剂、光增感剂组成的混合物。制备的喷墨印刷水性UV油墨解决了现有喷墨油墨的干燥速度慢、附着牢度低、稳定性差和环保性能不好的问题，满足高档印刷品的印刷。该专利喷墨印刷水性UV油墨安全性能好、无污染、固化速度快、固化温度低、印品干燥时间短且质量较好、墨头易清洗、能源消耗低。

市场上现有的喷墨墨水按载体的不同，主要分为水性、溶剂型、热熔型、能量固化型几种。水性喷墨墨水以水为载体，具有墨色稳定、着色力强、色彩饱和度高，对喷墨头和耗材损害小、对人体及环境均无污染的优点，但是干燥速度慢，印品光泽度差；溶剂型喷墨墨水易挥发，对环境造成污染；热熔型喷墨墨水目前主要应用于纸板包装领域，有一定的局限性；能量固化型喷墨墨水没有挥发性有机物质、低耗能、快速固化，为喷墨装置带来的最大优势是不会喷头固化，但是能量固化型喷墨墨水的柔韧性、黏结性较逊色于传统墨水。水性UV喷墨墨水结合上述水性喷墨墨水和能量固化型喷墨墨水的全部优点，是喷墨墨水的新秀及应用趋势，因此，研发高质量的水性UV喷墨墨水具有重要的应用价值。

目前，喷墨印刷水性UV墨水仍处在研究阶段，我国还没有开发出性能优良的喷墨印刷水性UV墨水。国外的公司和学者已取得用于研发阶段的研究成果，但是进口的墨水价格昂贵，阻碍我国喷墨印刷行业及相关行业的发展。长期以来，喷墨墨水都是和打印设备配套使用，大多数设备生产厂家要求生产商在打印时使用原装墨水，这也是造成我国喷墨墨水研究进展缓慢的原因。

基本组成

该专利制备的一种喷墨印刷水性UV油墨，按重量百分比由以下组分组成：60%～80%的基料树脂，0.3%～6%的光引发剂，6%～20%的色料，7%～19%的助剂，2%～8%的稀释剂，以上各组分的重量百分比总和为100%。其中：基料树脂为可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液；助剂为消泡剂、表面活性剂、光稳定剂、流平剂和光增感剂；稀释剂为去离子水和乙醇按质量比为3∶2的混合物。助剂中，各组分占喷墨印刷水性UV油墨总质量的百分比为消泡剂0.1%～1%、表面活性剂0.1%～5%、光稳定剂1%～8%、流平剂0.05%～1%和光增感剂0.2%～4%。消泡剂为矿物油及硬脂酸酯混合物或疏水改性有机硅及矿物油为主要成分的消泡剂；表面活性剂为烷基羧酸盐、醇磺酸酯盐或烷基磺酸盐中的任意一种；光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双（1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶）癸二酸酯中的任意一种；流平剂为磷酸酯改性丙烯酸树脂或改性聚硅氧烷；光增感剂为三乙醇胺或N-N-二甲氨基苯甲酸酯。色料为直接染料、活性染料或颜料中的任意一种光引发剂为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-吗啉-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一种，或是质量比为2∶1的2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮的混合物，或者是质量比为3∶1的2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的混合物。

制备方法

步骤1：制备聚乙烯醇溶液。按质量百分比分别称取去离子水90%～95%，聚乙烯醇5%～10%，边搅拌边将聚乙烯醇缓缓加入20℃～25℃冷水中使之充分溶胀、分散，并使挥发性物质逸出，然后升温到90℃～95℃加速搅拌，待聚乙烯醇完全溶解，保温2～2.5小时，得到质量分数为5%～10%的聚乙烯醇溶液。

步骤2：制备基料树脂。将聚丁二醇和二羟甲基丙酸加入反应器，在55℃～65℃下搅拌30～40分钟至二羟甲基丙酸溶解，在干燥氮气的保护下依次加入异佛尔酮二异氰酸酯，在75℃～85℃下反应2～2.5小时；加入三羟甲基丙烷使预聚物交联，在75℃～85℃反应3～3.5小时，制备得到聚氨酯聚合物；然后降温至40℃～50℃，缓慢加入丙酮和三乙胺，搅拌20～30分钟；接着加入去离子水，在40℃～50℃下高速搅拌使其乳化分解；最后加入乙二胺，搅拌30～40分钟，减压除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。

将水性聚氨酯乳液和步骤1制备得到的聚乙烯醇溶液搅拌混合30～60分钟，得到可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液，即基料树脂。

步骤3：按质量百分比分别称取步骤2制得的基料树脂60%～80%，光引发剂0.3%～6%，色料6%～20%，助剂7%～19%，稀释剂2%～8%，以上各组分的质量百分比之和为100%；其中助剂为消泡剂、表面活性剂、光稳定剂、流平剂和光增感剂组成的混合物。

步骤4：将步骤3中称取的基料树脂加入反应容器中，控制温度为40℃～50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，直至完全溶解，即制得混合溶液。

步骤5：将步骤3中称取的色料和稀释剂充分混合后，加入步骤4制备得到的混合溶液中，搅拌均匀，然后加入助剂，充分混合搅拌，即得到喷墨印刷水性UV墨水。

特点及应用

1.本配方选择水性聚氨酯和聚乙烯醇树脂混合乳液为连结料，在柔韧性、成膜性、附着力和环保性等性能方面明显优势。

2.本配方的喷墨印刷水性UV油墨安全无污染、生产效率高、印刷质量优异、色饱和度、色强度明显优于普通油墨，设备易清洗，有利用环境保护。

3.本配方的喷墨印刷水性UV油墨具有固化速度快，固化温度低，印品干燥时间短且质量较好，墨头易清洗，能源消耗低等特点；其次，本发明喷墨印刷水性UV墨水采用水与酒精的混合物作为稀释剂，在容易达到调节黏度目的的同时，不含VOC，无刺激性和臭味，不污染环境。endprint