一种生物质基环保UV光固化油墨的制备方法与流程

本发明属于印刷材料技术领域，涉及一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法。

背景技术：

紫外光固化(uv光)油墨是在uv光激发下，由光固化油墨中具有光活性的光引发剂吸收紫外光激发产生活性自由基，引发油墨连接料中的低聚物交联聚合，使油墨成膜和干燥。与其他固化方式的油墨相比，具有优良的涂覆性能、快速固化和零voc排放等优点，已广泛应用于胶版印刷、丝网印刷、凹版印刷等。

连接料作为uv光固化油墨的主体成分，构成膜层的基本骨架，决定着膜层的物化性能。目前uv光固化油墨体系中，连接料主要以烯酸酯和环氧树脂等石油基聚合物为主，难以维持长期可持续的发展。为了进一步降低印刷化学品对环境的污染，采用生物质材料为基体，通过对其功能改性制备可uv光固化树脂，可自然降解，不会对环境产生二次污染，具有较好的发展前景。因此，提出一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，该方法制备的uv光固化油墨，避免使用丙烯酸改性的松香树脂，降低了油墨的气味，同时不会对环境产生二次污染。

本发明所采用的技术方案是，一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，包括以下重量份的原料：丙烯酸酯马来酸酯改性松香50-60份、活性稀释剂8-16份、光引发剂5-10份、分散剂1-2份、稳定剂0.1-0.5份、颜料15-30份、填料2-5份以及功能助剂1-3份；

具体包括如下步骤：

步骤1，采用丙烯酸酯马来酸酯改性松香；

步骤2，按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香、活性稀释剂、光引发剂、分散剂及稳定剂，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入颜料、填料和功能助剂，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，反复碾轧3-5次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。

本发明的技术特征还在于，

步骤1的具体过程为：

在氮气氛围下，将松香、丙烯酸羟乙酯和阻聚剂加入到反应釜中，120℃加热到松香熔融后，温度升至180-230℃，反应3-5h后，得到丙烯酸酯改性松香；待温度降至90℃-120℃后，向反应釜中加入马来酸酐，继续反应4-6h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤1中，松香、丙烯酸羟乙酯、马来酸酐的质量比为1：(2-3)：(1.5-2.7)。

步骤1中，阻聚剂为对苯二酚，阻聚剂的质量为丙烯酸羟乙酯的质量的0.5％-1％。

功能助剂为附着力促进剂丙烯酸酯磷酸酯。

步骤2的三辊研磨机中，前辊、中辊、后辊的速度比设定为9:3:1。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明以生物质基松香为原料，通过diels-alder反应与(甲基)丙烯酸羟乙酯反应，然后再利用生成的中间体中的羟基与马来酸酐反应，引入高活性双键。同时避免了传统的以丙烯酸改性松香的uv固化体系，因丙烯酸残留而导致的油墨气味大的问题，拓宽了uv光固化油墨在食品、药品等领域的应用。

(2)本发明制备的生物质基环保uv光固化油墨，体系稳定、固化速度快、附着性能好、高色浓度、印刷适性良好，适用于高速印刷，具有良好的经济和社会效益。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，包括以下重量份的原料：丙烯酸酯马来酸酯改性松香50-60份、活性稀释剂8-16份、光引发剂5-10份、分散剂1-2份、稳定剂0.1-0.5份、颜料15-30份、填料2-5份以及功能助剂1-3份；

具体包括如下步骤：

步骤1，采用丙烯酸酯马来酸酯改性松香；

步骤1的具体过程为：

在氮气氛围下，将松香、丙烯酸羟乙酯和阻聚剂加入到反应釜中，120℃加热到松香熔融后，温度升至180-230℃，反应3-5h后，得到丙烯酸酯改性松香；待温度降至90℃-120℃后，向反应釜中加入马来酸酐，继续反应4-6h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤1中，松香、丙烯酸羟乙酯、马来酸酐的质量比为1：(2-3)：(1.5-2.7)。

步骤1中，阻聚剂为对苯二酚，阻聚剂的质量为丙烯酸羟乙酯的质量的0.5％-1％。

丙烯酸酯马来酸酯改性松香的合成路线如下所示：

步骤2，按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香、活性稀释剂、光引发剂、分散剂及稳定剂，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入颜料、填料和功能助剂，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，反复碾轧3-5次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。调节前辊的转速为400r/min，前辊、中辊、后辊的速度比设定为9:3:1。

活性稀释剂种类为双官能度uv单体和三官能度uv单体的任意比例混合。双官能度uv单体为二缩三丙二醇二丙烯酸酯己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或者任意比例的几种混合。

三官能度uv单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或者任意比例的几种混合。

光引发剂为irgacure369、itx中的一种或者任意比例的几种混合。

分散剂为路博润lubrizol24000。稳定剂为三(n-亚硝基-n-苯基羟胺)铝盐(510)。

填料为滑石粉和钙粉。石粉的目数为3000目，钙粉的目数为1250目。

滑石粉和钙粉的质量比为3：1；

颜料中，黄色色浆为双偶氮类颜料黄和硫酸锌混合物中的一种或任意比例的两种；蓝色色浆为三芳甲烷类颜料蓝、酞菁类颜料蓝中的一种或任意比例的两种；红色色浆为单偶氮类颜料红、氧化铁红中的一种或任意比例的两种。

功能助剂为附着力促进剂丙烯酸酯磷酸酯；高光添加剂为聚乙烯蜡和油墨亮光浆。附着力促进剂与高光添加剂的质量为2:1-1:2。

实施例1

一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，具体包括如下：

步骤1，丙烯酸酯马来酸酯改性松香的制备：

取20g松香、40g丙烯酸羟乙酯hea、0.4g对苯二酚，加入到反应釜中，氮气鼓泡30min后，加热至120℃，待松香熔化后，继续加热至180℃，反应3h，得到丙烯酸酯改性松香；将上述反应釜停止加热，待温度降至90℃后，在氮气氛围下向反应釜中加入30g马来酸酐，继续反应4h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤2，环保uv光固化油墨的配制：

按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香60份、二缩三丙二醇二丙烯酸酯己二醇二丙烯酸酯2份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯6份、irgacure3695份、路博润lubrizol240001份、三(n-亚硝基-n-苯基羟胺)铝盐0.1份，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入3000目滑石粉1.5份、1250目钙粉0.5份、红色色浆20份、丙烯酸酯磷酸酯2.9份，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，调节前辊的转速为400r/min，前、中、后辊的速度比设定为9:3:1,反复碾轧3次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。

实施例2

一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，具体包括如下：

步骤1，丙烯酸酯马来酸酯改性松香的制备：

取20g松香、60g丙烯酸羟乙酯hea、0.3g对苯二酚，加入到反应釜中，氮气鼓泡30min后，加热至120℃，待松香熔化后，继续加热至230℃，反应5h，得到丙烯酸酯改性松香；将上述反应釜停止加热，待温度降至120℃后，在氮气氛围下向反应釜中加入54g马来酸酐，继续反应6h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤2，环保uv光固化油墨的配制：

按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香50份、新戊二醇二丙烯酸酯4.5份、季戊四醇三丙烯酸酯4份、irgacure3695.5份、路博润lubrizol240001.5份、三(n-亚硝基-n-苯基羟胺)铝盐0.5份，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入3000目滑石粉2.25份、1250目钙粉0.75份、黄色色浆30份、丙烯酸酯磷酸酯1份，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，调节前辊的转速为400r/min，前、中、后辊的速度比设定为9:3:1，反复碾轧4次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。

实施例3

一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，具体包括如下：

步骤1，丙烯酸酯马来酸酯改性松香的制备：

取20g松香、50g丙烯酸羟乙酯hea、0.4g对苯二酚，加入到反应釜中，氮气鼓泡30min后，加热至120℃，待松香熔化后，继续加热至200℃，反应4h，得到丙烯酸酯改性松香；将上述反应釜停止加热，待温度降至100℃后，在氮气氛围下向反应釜中加入40g马来酸酐，继续反应5h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤2，环保uv光固化油墨的配制：

按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香50.85份、新戊二醇二丙烯酸酯10份、季戊四醇三丙烯酸酯6份、irgacure3697.3份、路博润lubrizol240002份、三(n-亚硝基-n-苯基羟胺)铝盐0.15份，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入3000目滑石粉3.75份、1250目钙粉1.25份、黄色色浆15.7份、丙烯酸酯磷酸酯3份，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，调节前辊的转速为400r/min，前、中、后辊的速度比设定为9:3:1，反复碾轧5次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。

实施例4

一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法，具体包括如下：

步骤1，丙烯酸酯马来酸酯改性松香的制备：

取20g松香、50g丙烯酸羟乙酯hea、0.4g对苯二酚，加入到反应釜中，氮气鼓泡30min后，加热至120℃，待松香熔化后，继续加热至200℃，反应4h，得到丙烯酸酯改性松香；将上述反应釜停止加热，待温度降至100℃后，在氮气氛围下向反应釜中加入40g马来酸酐，继续反应5h，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香。

步骤2，环保uv光固化油墨的配制：

按重量份往反应釜中加入丙烯酸酯马来酸酯改性松香50.85份、新戊二醇二丙烯酸酯10份、季戊四醇三丙烯酸酯3.3份、irgacure36910份、路博润lubrizol240002份、三(n-亚硝基-n-苯基羟胺)铝盐0.15份，以500r/min的速度搅拌10分钟预分散，然后边搅拌边按重量份加入3000目滑石粉3.75份、1250目钙粉1.25份、黄色色浆15.7份、丙烯酸酯磷酸酯3份，以1000r/min的速度搅拌15分钟得到初步分散的墨料，从反应釜中取出初步分散的墨料，加入到三辊研磨机中，调节前辊的转速为400r/min，前、中、后辊的速度比设定为9:3:1，反复碾轧4次，得到生物质基环保型uv光固化油墨。

本发明一种生物质基环保uv光固化油墨的制备方法的特点为：本发明首先将松香结构中的共轭二烯烃结构与丙烯酸羟乙酯发生diels-alder反应合成中间体

在利用中间体中的羟基与马来酸酐反应，引入高活性双键，得到丙烯酸酯马来酸酯改性松香

并以此为成膜树脂，选用不同官能度的活性稀释剂、光引发剂、颜料、填料、分散剂、稳定剂及功能助剂制备了生物质基环保uv光固化油墨。本发明所制备的生物基环保uv光固化油墨，避免使用丙烯酸改性的松香树脂，降低了油墨的气味，而且油墨固化速度快、附着性能好、高色浓度、印刷适性良好，适用于高速印刷，具有良好的经济和社会效益。

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