一种可降解UV油墨及其制备方法与流程

一种可降解uv油墨及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及uv油墨技术领域，具体涉及一种可降解uv油墨及其制备方法。


背景技术：

2.uv胶印油墨是指适用于胶版印刷机的油墨，胶印机又称平板胶印机，故uv胶印油墨也称为平印油墨。根据胶印机的类型不同也可分为：胶印塑料油墨、胶印金属油墨、胶印磨砂油墨、胶印香味油墨等4种。
3.目前，包装印刷材料的发展趋势是提高环保性能，提倡节能、低耗、无毒、无污染、易降解的无公害包装材料。但现有的uv胶印油墨降解难。若在uv胶印油墨中加入pla、玉米淀粉等降解原料共混，其降解效果有限，而且添加量超过15％还会对油墨的附着性、耐磨性造成不良影响以及成膜后出现斑点现象。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可降解uv油墨。
5.本发明的另一目的在于提供一种可降解uv油墨的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
6.本发明的目的通过下述技术方案实现：一种可降解uv油墨，包括如下重量份的原料：
[0007][0008][0009]
本发明的可降解uv油墨，以环氧丙烯酸酯作为主要的光固化树脂，以保证油墨能
紫外光固化以及一定的附着性和柔顺性，加入环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂等助剂共同作用，整体上提高可降解uv油墨的相容分散性，增大可降解uv油墨的附着性和耐磨性，同时避免成膜后出现斑点现象，且具有生物可降解性。其中，环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物本身均具有环氧基团，再加上相容剂，促进环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物的相容性；加入偶联剂和分散剂，提高贝壳粉和着色剂在油墨中的分散性和相容性，同时提高油墨的附着性和耐磨性，油墨经研磨处理后，可避免成膜后出现斑点现象，而且贝壳粉本身为生物合成产物，既达到资源充分利用，又能促进降解，还能提高油墨成膜耐磨性。
[0010]
优选的，每份所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0011]
(a1)、按重量份取50
‑
80份乳酸预聚物、1
‑
2.5份丁二酸酐、1.5份辛酸亚锡、1.5
‑
7.5份环氧树脂和1份2
‑
甲基咪唑，备用；
[0012]
(a2)、将溶于四氢呋喃的乳酸预聚物、丁二酸酐和辛酸亚锡在10
‑
15mpa压力、100℃温度下反应3h，得到端羧基乳酸预聚物；
[0013]
(a3)、将端羧基乳酸预聚物、环氧树脂与2
‑
甲基咪唑溶于四氢呋喃中混合均匀，30℃真空干燥后在氮气保护下升温至160℃，反应20min，研磨成粉，得到所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物。
[0014]
采用上述技术方案，制得的环氧扩链端羧基乳酸预聚物与环氧丙烯酸酯的相容性较好，增大可降解uv油墨的附着性和耐磨性，同时避免成膜后出现斑点现象，且具有生物可降解性。
[0015]
优选的，所述乳酸预聚物的平均分子量为15000
‑
25000，所述环氧树脂为f
‑
44。
[0016]
采用上述技术方案，制得的环氧扩链端羧基乳酸预聚物分子量较低，利于在油墨中分散。
[0017]
优选的，所述环氧丙烯酸酯为fx
‑
8002
‑
80或rj313；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0018]
采用上述技术方案，选用上述环氧丙烯酸酯粘度适中、流平性好，对于避免油墨涂覆出现斑点有促进作用；利用1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯低粘度，具有的稀释力对基材有溶胀效果，易于油墨在光固化过程中形成交联网状结构提高附着性，可有效的提升、促进对基材的附着力和良好的柔韧性。
[0019]
优选的，所述相容剂为e
‑
ma
‑
gma、san
‑
g
‑
gma或poe
‑
g
‑
gma；所述偶联剂为kh
‑
550、kh
‑
560或kh
‑
570。
[0020]
采用上述技术方案，采用上述相容剂更有利于促进环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物的相容性，提高附着和耐磨效果。采用上述偶联剂，提高贝壳粉和着色剂在油墨中的界面结合力。
[0021]
优选的，所述分散剂为sre
‑
4013或hr
‑
4033；所述贝壳粉的粒径为10
‑
30μm。
[0022]
采用上述技术方案，提高环氧扩链端羧基乳酸预聚物、贝壳粉和着色剂在油墨中的分散性；贝壳粉的粒径控制在10
‑
30μm，以便于提高耐磨效果，避免对油墨物性造成不良影响，且避免出现斑点现象。
[0023]
优选的，所述光引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦和2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的至少一种；所述光增效剂为n,n
‑
二
甲基苯胺或5
‑
(4
‑
二苯胺苯基乙烯基)
‑
苯乙基恶唑烷
‑
2,4
‑
二酮。
[0024]
采用上述技术方案，增强光引发剂的活化速率，促进油墨紫外光固化效率。
[0025]
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
[0026]
采用上述技术方案，提高油墨的抗氧化性能。
[0027]
优选的，所述着色剂为联苯胺黄、汉沙黄、酞箐蓝、酞箐绿、永固红、钛白粉和炭黑中的至少一种。
[0028]
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：上述的可降解uv油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0029]
(s1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂，备用；
[0030]
(s2)、向活性稀释剂中加入偶联剂、分散剂和贝壳粉混合均匀，再在搅拌条件下加入环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、相容剂、着色剂和抗氧剂混合均匀，常温下研磨至细度在15
‑
25μm，得到研磨料；
[0031]
(s3)、向研磨料中加入光引发剂和光增效剂混合均匀，得到可降解uv油墨。
[0032]
本发明的有益效果在于：本发明的可降解uv油墨，以环氧丙烯酸酯作为主要的光固化树脂，以保证油墨能紫外光固化以及一定的附着性和柔顺性，加入环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂等助剂共同作用，整体上提高可降解uv油墨的相容分散性，增大可降解uv油墨的附着性和耐磨性，同时避免成膜后出现斑点现象，且具有生物可降解性。其中，环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物本身均具有环氧基团，再加上相容剂，促进环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物的相容性；加入偶联剂和分散剂，提高贝壳粉和着色剂在油墨中的分散性和相容性，同时提高油墨的附着性和耐磨性，油墨经研磨处理后，可避免成膜后出现斑点现象，而且贝壳粉本身为生物合成产物，既达到资源充分利用，又能促进降解，还能提高油墨成膜耐磨性。
[0033]
本发明的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。
具体实施方式
[0034]
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0035]
实施例1
[0036]
一种可降解uv油墨，包括如下重量份的原料：
[0037][0038]
每份所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0039]
(a1)、按重量份取65份乳酸预聚物、1.8份丁二酸酐、1.5份辛酸亚锡、4.5份环氧树脂和1份2
‑
甲基咪唑，备用；
[0040]
(a2)、将溶于四氢呋喃的乳酸预聚物、丁二酸酐和辛酸亚锡在13mpa压力、100℃温度下反应3h，得到端羧基乳酸预聚物；
[0041]
(a3)、将端羧基乳酸预聚物、环氧树脂与2
‑
甲基咪唑溶于四氢呋喃中混合均匀，30℃真空干燥后在氮气保护下升温至160℃，反应20min，研磨成粉，得到所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物。
[0042]
所述乳酸预聚物的平均分子量为20000，所述环氧树脂为f
‑
44。
[0043]
所述环氧丙烯酸酯为fx
‑
8002
‑
80；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0044]
所述相容剂为e
‑
ma
‑
gma；所述偶联剂为kh
‑
550。
[0045]
所述分散剂为sre
‑
4013；所述贝壳粉的粒径为20μm。
[0046]
所述光引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮和2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯按重量比1：1混合而成；所述光增效剂为n,n
‑
二甲基苯胺。
[0047]
所述抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168按重量比1：3混合而成。
[0048]
所述着色剂为联苯胺黄。
[0049]
所述可降解uv油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0050]
(s1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂，备用；
[0051]
(s2)、向活性稀释剂中加入偶联剂、分散剂和贝壳粉混合均匀，再在搅拌条件下加入环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、相容剂、着色剂和抗氧剂混合均匀，常温下研磨至细度在20μm，得到研磨料；
[0052]
(s3)、向研磨料中加入光引发剂和光增效剂混合均匀，得到可降解uv油墨。
[0053]
实施例2
[0054]
一种可降解uv油墨，包括如下重量份的原料：
[0055][0056]
每份所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0057]
(a1)、按重量份取50份乳酸预聚物、1份丁二酸酐、1.5份辛酸亚锡、1.5份环氧树脂和1份2
‑
甲基咪唑，备用；
[0058]
(a2)、将溶于四氢呋喃的乳酸预聚物、丁二酸酐和辛酸亚锡在10mpa压力、100℃温度下反应3h，得到端羧基乳酸预聚物；
[0059]
(a3)、将端羧基乳酸预聚物、环氧树脂与2
‑
甲基咪唑溶于四氢呋喃中混合均匀，30℃真空干燥后在氮气保护下升温至160℃，反应20min，研磨成粉，得到所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物。
[0060]
所述乳酸预聚物的平均分子量为15000，所述环氧树脂为f
‑
44。
[0061]
所述环氧丙烯酸酯为rj313；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0062]
所述相容剂为san
‑
g
‑
gma；所述偶联剂为kh
‑
560。
[0063]
所述分散剂为hr
‑
4033；所述贝壳粉的粒径为10μm。
[0064]
所述光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦；所述光增效剂为5
‑
(4
‑
二苯胺苯基乙烯基)
‑
苯乙基恶唑烷
‑
2,4
‑
二酮。
[0065]
所述抗氧剂为抗氧剂1098。
[0066]
所述可降解uv油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0067]
(s1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂和抗氧剂，备用；
[0068]
(s2)、向活性稀释剂中加入偶联剂、分散剂和贝壳粉混合均匀，再在搅拌条件下加入环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、相容剂和抗氧剂混合均匀，常温下研磨至细度在15μm，得到研磨料；
[0069]
(s3)、向研磨料中加入光引发剂和光增效剂混合均匀，得到可降解uv油墨。
[0070]
实施例3
[0071]
一种可降解uv油墨，包括如下重量份的原料：
[0072][0073]
每份所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0074]
(a1)、按重量份取80份乳酸预聚物、2.5份丁二酸酐、1.5份辛酸亚锡、7.5份环氧树脂和1份2
‑
甲基咪唑，备用；
[0075]
(a2)、将溶于四氢呋喃的乳酸预聚物、丁二酸酐和辛酸亚锡在15mpa压力、100℃温度下反应3h，得到端羧基乳酸预聚物；
[0076]
(a3)、将端羧基乳酸预聚物、环氧树脂与2
‑
甲基咪唑溶于四氢呋喃中混合均匀，30℃真空干燥后在氮气保护下升温至160℃，反应20min，研磨成粉，得到所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物。
[0077]
所述乳酸预聚物的平均分子量为25000，所述环氧树脂为f
‑
44。
[0078]
所述环氧丙烯酸酯为fx
‑
8002
‑
80；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0079]
所述相容剂为poe
‑
g
‑
gma；所述偶联剂为kh
‑
570。
[0080]
所述分散剂为hr
‑
4033；所述贝壳粉的粒径为30μm。
[0081]
所述光引发剂为2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮和2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦按重量比1：1混合而成；所述光增效剂为n,n
‑
二甲基苯胺。
[0082]
所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1：3混合而成。
[0083]
所述着色剂为永固红。
[0084]
所述可降解uv油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0085]
(s1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂，备用；
[0086]
(s2)、向活性稀释剂中加入偶联剂、分散剂和贝壳粉混合均匀，再在搅拌条件下加入环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、相容剂、着色剂和抗氧剂混合均匀，常温下研磨至细度在25μm，得到研磨料；
[0087]
(s3)、向研磨料中加入光引发剂和光增效剂混合均匀，得到可降解uv油墨。
[0088]
实施例4
[0089]
一种可降解uv油墨，包括如下重量份的原料：
[0090][0091]
每份所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0092]
(a1)、按重量份取60份乳酸预聚物、1.5份丁二酸酐、1.5份辛酸亚锡、5.5份环氧树脂和1份2
‑
甲基咪唑，备用；
[0093]
(a2)、将溶于四氢呋喃的乳酸预聚物、丁二酸酐和辛酸亚锡在12mpa压力、100℃温度下反应3h，得到端羧基乳酸预聚物；
[0094]
(a3)、将端羧基乳酸预聚物、环氧树脂与2
‑
甲基咪唑溶于四氢呋喃中混合均匀，30℃真空干燥后在氮气保护下升温至160℃，反应20min，研磨成粉，得到所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物。
[0095]
所述乳酸预聚物的平均分子量为18000，所述环氧树脂为f
‑
44。
[0096]
所述环氧丙烯酸酯为rj313；所述活性稀释剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0097]
所述相容剂为poe
‑
g
‑
gma；所述偶联剂为kh
‑
550。
[0098]
所述分散剂为hr
‑
4033；所述贝壳粉的粒径为15μm。
[0099]
所述光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯；所述光增效剂为n,n
‑
二甲基苯胺。
[0100]
所述抗氧剂为抗氧剂1098。
[0101]
所述着色剂为钛白粉。
[0102]
所述可降解uv油墨的制备方法，包括如下步骤：
[0103]
(s1)、按重量份取环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂，备用；
[0104]
(s2)、向活性稀释剂中加入偶联剂、分散剂和贝壳粉混合均匀，再在搅拌条件下加入环氧丙烯酸酯、环氧扩链端羧基乳酸预聚物、相容剂、着色剂和抗氧剂混合均匀，常温下研磨至细度在18μm，得到研磨料；
[0105]
(s3)、向研磨料中加入光引发剂和光增效剂混合均匀，得到可降解uv油墨。
[0106]
对比例1
[0107]
本对比例与实施例1的区别在于：
[0108]
所述环氧扩链端羧基乳酸预聚物替换为聚乳酸。
[0109]
对比例2
[0110]
本对比例与实施例1的区别在于：
[0111]
所述可降解uv油墨中，环氧扩链端羧基乳酸预聚物的重量份用量为0。
[0112]
对比例3
[0113]
本对比例与实施例1的区别在于：
[0114]
所述贝壳粉替换为玉米淀粉。
[0115]
对比例4
[0116]
本对比例与实施例1的区别在于：
[0117]
所述贝壳粉替换为碳酸钙。
[0118]
对比例5
[0119]
本对比例与实施例1的区别在于：
[0120]
所述环氧丙烯酸酯替换为聚酯丙烯酸酯e10。
[0121]
实施例5
[0122]
取实施例1
‑
4和对比例1
‑
5的可降解uv油墨，分别测试其附着力、耐磨性、膜层斑点和降解性，测试方法如下：
[0123]
附着力：依据《gbt9286
‑
1998漆膜的划格试验》进行测试，观察测试结果，评定其附着力等级；
[0124]
耐磨性：依据rca纸带磨耗测试，负荷175g力，300圈，观察油墨薄膜是否存在脱落、残缺；
[0125]
膜层斑点：将油墨样品涂覆于铜版纸后，采用功率为80w/cm的中压汞灯照射至整体固化完全，观察其起痱情况；
[0126]
降解性：依据《iso 846
‑
1978塑料在真菌和细菌作用下行为的测定》的方法a，测试其28天后的降解质量变化率。
[0127]
测试结果如下表所示：
[0128] 附着性耐磨性膜层斑点降解性实施例10无脱落、无残缺无起痱40.3％实施例20无脱落、无残缺无起痱38.5％实施例30无脱落、无残缺无起痱43.8％实施例40无脱落、无残缺无起痱41.0％
对比例14脱落、存在明显残缺起痱12.9％对比例21无脱落、无残缺无起痱2.7％对比例32脱落、存在明显残缺起痱39.1％对比例41无脱落、无残缺起痱31.8％对比例51无脱落、无残缺起痱37.3％
[0129]
由上表可知，本发明的可降解uv油墨，以环氧丙烯酸酯作为主要的光固化树脂，以保证油墨能紫外光固化以及一定的附着性和柔顺性，加入环氧扩链端羧基乳酸预聚物、活性稀释剂、相容剂、偶联剂、分散剂、贝壳粉、光引发剂、光增效剂、抗氧剂和着色剂等助剂共同作用，整体上提高可降解uv油墨的相容分散性，增大可降解uv油墨的附着性和耐磨性，同时避免成膜后出现斑点现象，且具有生物可降解性。其中，环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物本身均具有环氧基团，再加上相容剂，促进环氧丙烯酸酯和环氧扩链端羧基乳酸预聚物的相容性；加入偶联剂和分散剂，提高贝壳粉和着色剂在油墨中的分散性和相容性，同时提高油墨的附着性和耐磨性，油墨经研磨处理后，可避免成膜后出现斑点现象，而且贝壳粉本身为生物合成产物，既达到资源充分利用，又能促进降解，还能提高油墨成膜耐磨性。
[0130]
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。