一種高附著力無苯環保通用噴碼油墨及其製備方法

2023-09-10 01:26:30 2

專利名稱：：一種高附著力無苯環保通用噴碼油墨及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種高附著力無苯環保通用噴碼油墨，特別涉及一種在聚乙烯、聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面具備優良附著力，並且不需要使用苯類物質作為溶劑的噴碼油墨配方。
背景技術：
：在油墨化工行業中，噴碼機用油墨因具有字跡清晰、性能穩定、耐擦洗等優異性能而得到廣泛的應用。目前市面上各種噴碼油墨產品絕大多數隻適用於某些極性材料表面的噴印，基本上都無法在表面能極低、難於粘接的非極性材料聚乙烯表面獲得滿意的附著性能，噴著在聚乙烯材料表面的油墨附著牢度較差，極易被擦掉。中國發明專利申請CN200810054117.2公開了一種噴碼油墨及其製備方法，按重量％由以下原料和溶劑製備而成松香改性樹脂15-35，硝化棉3-15，顏料或染料2-10;丁酮20-50，異丙醇5-20，甲苯10-30。該油墨墨性穩定，印跡清晰，乾燥迅速，並且在聚烯烴材料表面，尤其是噴印在聚乙烯材料表面，其墨層的耐摩擦和抗刮傷性能較好；但是墨層在聚乙烯和聚丙烯材料表面的附著力相當小，附著牢度很差。中國發明專利申請CN03116083.2公開了一種丙烯酸樹脂噴碼油墨的配方，以1000份計，丙烯酸樹脂54100份、油溶性染料1827份、導電鹽918份、附著力增進劑520份、乙二醇醚類3050份，丁酮750900份，醋酸酯610份。該油墨雖然在聚丙烯材料表面的附著力較大，但是在聚乙烯材料表面的附著力較小，附著性能相當不理想。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供在聚乙烯、聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面附著力優異且對環境友好的通用噴碼油墨。本發明的目的通過如下技術方案實現—種高附著力無苯環保通用噴碼油墨，按重量百分比計，由以下原料和溶劑製備而成改性氯化聚丙烯樹脂5-10%復配樹脂1-5%丁酮65-95%染料2-6%導電助劑0.5-1.5%增塑劑1-3%液體石蠟0.5-1.5%其它助劑1-3%所述改性氯化聚丙烯樹脂為CPP814HS、CPP841S、CPP883S或CPP863HS所述復配樹脂為一種熱塑性丙烯酸樹脂，在其側鏈上帶有至少1個通式一或者通式二的基團，通式一為-&-&，其中&為l5個碳原子的烴基，^為羥基、環氧基、醯胺基、氨基、二甲基氨基、N，N-二甲基二氯苯基、N，N-二甲基-N-苯基、2，4，6-三氯苯基的基團；通式二為-COO-YrL，其中l為13個碳原子的烴基，Y2為松香酸基或氫化松香酸基所述染料為油溶性金屬鉻絡合染料；所述導電助劑為鹽酸二甲基胺、醋酸四甲基銨、四丙基溴化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨或四丁基六氟磷酸鹽；所述其它助劑為潤溼分散劑、流平劑、消泡劑或抗粘連劑。上述油墨配方中所述改性氯化聚丙烯樹脂CPP814HS、CPP841S、CPP883S和CPP863HS是氯化聚丙烯經馬來酸酐、丙烯酸酯等極性功能單體接枝改性，或者經進一步氯化反應改性而生成的熱塑性樹脂，對聚丙烯和部分極性材料具有優良的附著效果，但是對聚乙烯材料的附著性能較差。該類改性氯化聚丙烯不需要苯類、烴類和滷代烴類溶劑溶解，在低碳原子數的酮酯類溶劑中就能被良好溶解，並且其化學穩定性、耐磨性、耐老化性和耐酸性等性能優良。—般而言，改性氯化聚丙烯的內聚力和粘結強度較低，導致噴印在聚丙烯和部分極性材料表面的墨層牢度不夠，墨層極易破裂，較易發生墨層破壞。因此需要選用某些極性樹脂與其復配，以增加聚丙烯的內聚力和粘結強度，提高墨層的耐摩擦和抗刮傷等性能。某些帶有特定基團的熱塑性丙烯酸樹脂與改性氯化聚丙烯拼混使用，不僅能夠大大提高墨層的附著性能、耐摩擦和抗刮傷，而且對聚乙烯材料表面的附著力出現驚人的提高。眾所周知，聚乙烯材料的表面能很低，非常難以黏結。但是，當把改性氯化聚丙烯噴印在聚乙烯材料表面，極少部分的聚丙烯大分子鏈會與聚乙烯分子鏈相互擴散，甚至會向聚乙烯材料內部擴散。發生該類作用的位置稱為錨固點，儘管錨固點的數量很少，但是每個錨固點的作用力較大。改性氯化聚丙烯樹脂分子鏈內聚力比較弱，需要與上述油墨配方中所述復配樹脂拼混使用，使得改性氯化聚丙烯與復配樹脂互相擴散結合成一個整體。此時，改性氯化聚丙烯的所有錨固點作用力結合在一起了，除非施加的外界作用力大於所有錨固點作用力之和，否則將很難把墨層從聚乙烯表面剝離下來。上述油墨配方中所述的復配樹脂還可能會與聚乙烯表面的爽滑劑(如最常用的芥酸醯胺)反應，從而促進墨層在聚乙烯表面的黏附。相比第一次噴印的油墨，把剝離墨層的聚乙烯材料表面重新噴印上油墨，其墨層對聚乙烯表面的附著效果有著很大的提高，這說明上述油墨配方中所述復配樹脂與所述改性氯化聚丙烯樹脂混用後會消除聚乙烯表表面的弱邊界層，從而有利於墨層的黏附。正因為如此，上述油墨配方中所述改性氯化聚丙烯和所述復配樹脂拼混用作噴碼油墨連接料，噴印的墨層在各種材料上，尤其是非常難以粘附的聚乙烯材料表面，會表現出優異的附著性能；而墨層這種優異的附著力是單一樹脂用作油墨連接料所不具備的。但是，復配樹脂的加入量有一個限度，因為引入過多的復配樹脂會降低油墨連接料與聚乙烯和聚丙烯表面分子鏈相互擴散的程度，阻止改性氯化聚丙烯分子鏈向聚乙烯和聚丙烯材料內部擴散，從而對墨層在聚乙烯和聚丙烯材料表面的附著力帶來極大的負面影響。所述油溶性金屬鉻絡合染料為溶劑黑3、溶劑黑4、溶劑黑5、溶劑黑7、溶劑黑20、溶劑黑22、溶劑黑27、溶劑黑29、溶劑黑34、溶劑黑55、溶劑黑59、溶劑紅4、溶劑紅6、溶劑紅8、溶劑紅10、溶劑紅16、溶劑紅35、溶劑紅81、溶劑紅82、溶劑紅84、溶劑紅95、溶劑紅100、溶劑黃19、溶劑黃20、溶劑黃21、溶劑黃57、溶劑黃45、溶劑黃61、溶劑黃80、溶劑橙1、溶劑橙37、溶劑橙40、溶劑蘭8、溶劑蘭21、溶劑藍2、溶劑藍11、溶劑藍25、溶劑藍36、溶劑藍55、溶劑綠3。這些油溶性金屬鉻絡合染料在丁酮中溶解度很大，大大避免了由於使用染料而帶來的不穩定問題，有利於油墨的存儲性，並且噴印時不易堵塞噴頭；而且它們著色性優良，較少用量時墨層的顏色就相當鮮豔。所述導電助劑為鹽酸二甲基胺、醋酸四甲基銨、四丙基溴化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨或四丁基六氟磷酸鹽。按重量百分比計，所述導電助劑在用量為0.5-1.5%時，能夠給體系提供足夠多的電荷，使得油墨能在噴碼機上正常使用；而且所述導電助劑在油墨體系中不易與染料產生凝聚，不會影響染料在油墨體系中的分散締合狀態。同時因為這些油溶性金屬鉻絡合染料溶解於丁酮後，本身也帶有一定量的電荷，所以根據具體的噴印要求，可以調整染料和導電助劑之間的用量，達到既能節省原料降低成本，又能使噴碼油墨能夠產生預定偏轉的效果。所述增塑劑為鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯或磷酸甲苯二苯酯。所述增塑劑能夠有效地提高墨層的彈性，從而大幅度增強墨層的耐摩擦性和抗刮傷，並在一定程度上提高墨層對各種材料的附著效果。所述其它助劑為EFKA3570、EFKA5065、EFKA4015、EFKA8385、EFKA4320、AFCONA3883、AFC0NA5065或AFC0NA2048中的一種或多種。合理選用這些助劑可以起到潤溼、抗粘連和消泡的作用。潤溼的作用主要是控制噴印過程中墨滴的大小，改善油墨的可噴印性。抗粘連的主要作用是降低油墨的自粘性，減少墨層表面的粘連。消泡的主要作用是減少油墨起泡的趨勢和可能性。高附著力無苯環保通用噴碼油墨的製備方法按重量百分比計，以丁酮總量的50-70X溶解改性氯化聚丙烯樹脂和復配樹脂，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A;用原料配方中剩餘的丁酮溶解染料、導電助劑、增塑劑、液體石蠟和其它助劑，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B;然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。本發明相對於現有技術具有如下優點和有益效果通過對主體樹脂和復配樹脂的選擇，以及多種助劑的合理選用，使得油墨在噴印過程中對聚乙烯、聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料上的附著性能優良；同時油墨體系穩定、印跡清晰、乾燥迅速；並且完全摒棄使用苯類物質作為溶劑，採用毒性相當低的丁酮作為溶劑，因而在油墨製備和使用過程中，對人體和環境的危害性大大降低。該種油墨可以代替目前市場上許多噴碼油墨產品，經濟前景極為廣闊。具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述，需要說明的是，實施例並不構成對本發明要求保護範圍的限制。下面實施例中，噴碼油墨的原料配方總質量為100份。實施例1—種噴碼油墨的原料配方如下CPP814HS(日本製紙化學株式會社Superchlon系列)5份丙烯酸樹脂FS-2820(上海德謙化學有限公司)1份丁酮89份溶劑黑342份鹽酸二甲基胺0.5份鄰苯二甲酸二乙酯l份液體石蠟0.5份EFKA5065(荷蘭汽巴_埃夫卡公司)0.5份AFCONA2048(亞洲i矣夫可納公司)0.5份配製流程按上述原料配比，稱取5重量份改性氯化聚丙烯樹脂CPP814HS和1份丙烯酸樹脂FS-2820，投入59份丁酮中，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A。同時用30份丁酮溶解2份溶劑黑34、0.5份鹽酸二甲基胺、1份鄰苯二甲酸二乙酯、0.5份液體石蠟、0.5份EFKA5065和0.5份AFCONA2048，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B。然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。將油墨噴印在各種材料表面，墨層附著力(附著力測定儀GLS002附著力測定儀，英國Elcometer公司；單位N/mm2)的測試結果見下表l。部分市售進口噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力見下表2。表1墨層在各種材料表面上的附著力底材聚乙烯聚丙烯金屬鋁材玻璃PETPVCPVA附著力大小8.6713.4911.6310.5512.0711.3210.74表2墨層在聚乙烯材料表面上的附著力噴碼油墨附著力大小VIDEOJET(偉迪捷)藍墨0.13DOMINO(多米諾)黑墨0.27HITACHI(日立)黑墨0.09WILLETT(威利)黑墨0.14LINXDiagraph(領新達嘉)黑墨0.18IMAJE(依瑪仕)紅墨0.35注各進口噴碼油墨產品均由深圳思泰達科技發展有限公司提供從表1和表2可知，按照實施例1所調配的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力大小是這些進口噴碼油墨的數十倍，墨層達到了發生界面破壞和附著破壞的程度。同時實施例1所調配的噴碼油墨在其它材料表面上的附著性能更加優良，尤其是在聚丙烯材料表面，數值高達13.49N/mm2。單獨用CPP814HS或丙烯酸樹脂FS-2820作為連接料的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力很小，在聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面的附著力一般；但是當這兩種樹脂拼混使用之後，墨層的附著力出現了驚人的提高。上兩表說明按照本配方所調配的油墨不僅在聚丙烯等材料表面有著非常好的附著性能，而且在最難黏結的聚乙烯材料表面的附著性能也很優良，解決了當前噴碼油墨領域中最難解決的難題之一，完全可以替代市面上的進口噴碼油墨。實施例2—種噴碼油墨的原料配方如下CPP814HS(日本製紙化學株式會社Superchlon系列)丙烯酸樹脂B-66(美國羅門哈斯公司)丁酮溶劑黑34鹽酸二甲基胺鄰苯二甲酸二乙酯液體石蠟EFKA5065(荷蘭汽巴-埃夫卡公司)AFCONA2048(洲i矣夫可納公司)6份3份84份4份0.5份l份0.5份0.5份0.5份配製工藝按上述原料配比，稱取6份改性氯化聚丙烯樹脂CPP814HS和3份丙烯酸樹脂B-66，投入54份丁酮中，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A。同時用30份丁酮溶解4份溶劑黑34、0.5份鹽酸二甲基胺、1份鄰苯二甲酸二乙酯、0.5份液體石蠟、0.5份EFKA5065和0.5份AFC0NA2048，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B。然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。將油墨噴印在各種材料表面，墨層附著力的測試結果見下表3。表3墨層在各種材料表面上的附著力底材聚乙烯聚丙烯金屬鋁材玻璃PETPVCPVA附著力大小9.6213.3511.2610.1012.5411.0610.78從表2和表3可知，按照實施例2所調配的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力大小，同樣是這些進口噴碼油墨的數十倍，墨層達到了發生界面破壞和附著破壞的程度；同時在聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面的附著力更加優良。實施例3—種噴碼油墨的原料配方如下CPP883S(廣州天驛貿易有限公司)8份丙烯酸樹脂MB-2952(美國羅門哈斯公司)2份丁酮80份溶劑黑275份鹽酸二甲基胺l份鄰苯二甲酸二丁酯1.5份液體石蠟0.5份EFKA8385(荷蘭汽巴-埃夫卡公司)1份AFC0NA5065(洲埃夫可納公司)l份配製工藝按上述原料配比，稱取8份改性氯化聚丙烯樹脂CPP883S和2份丙烯酸樹脂MB-2952，投入50份丁酮中，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解。同時用30份丁酮溶解5份溶劑黑27、1份鹽酸二甲基胺、1.5份鄰苯二甲酸二丁酯、0.5份液體石蠟、1份EFKA8385和1份AFC0NA5065，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B。然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。將油墨噴印在各種材料表面，墨層附著力的測試結果見下表4。表4墨層在各種材料表面上的附著力底材聚乙烯聚丙烯金屬鋁材玻璃PETPVCPVA附著力10.1413.8611.0910.3513.0210.9411.20從表2和表4可知，按照實施例3所調配的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力大小，是這些進口噴碼油墨的百倍；並且在聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面的附著牢度極其優良。實施例4—種噴碼油墨的原料配方如下CPP883S(廣州天驛貿易有限公司)9份丙烯酸樹脂MB-2952(美國羅門哈斯公司)5份丁酮79份溶劑黑273份鹽酸二甲基胺0.5份鄰苯二甲酸二丁酯l份液體石蠟1份EFKA4320(荷蘭汽巴-埃夫卡公司)0.5份AFCONA2048(洲埃夫可納公司)l份配製工藝按上述原料配比，稱取9份改性氯化聚丙烯樹脂CPP883S和5份丙烯酸樹脂MB-2952(美國羅門哈斯公司)，投入49份丁酮中，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A。同時用30份丁酮溶解3份溶劑黑27、0.5份鹽酸二甲基胺、1份鄰苯二甲酸二丁酯、1份液體石蠟、0.5份EFKA8385和1份AFCONA5065，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B。然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。將油墨噴印在各種材料表面，墨層附著力的測試結果見下表5。表5墨層在各種材料表面上的附著力底材聚乙烯聚丙烯金屬鋁材玻璃PETPVCPVA附著力大小10.7313.5711.3811.0112.4910.3211.45從表2和表5可知，按照實施例4所調配的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力大小，同樣是這些進口噴碼油墨的百倍；並且在聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面的附著性能十分優異，達到了界面破壞的程度。實施例5—種噴碼油墨的原料配方如下CPP814HS(日本製紙化學株式會社Superchlon系列)丙烯酸樹脂FS-2820(上海德謙化學有限公司)丁酮溶劑黑34鹽酸二甲基胺鄰苯二甲酸二乙酯液體石蠟EFKA3570(荷蘭汽巴-埃夫卡公司)AFCONA3883(洲i矣夫可納公司)10份5份70份6份1.5份3份1.5份1.5份1.5份配製流程按上述原料配比，稱取10份改性氯化聚丙烯樹脂CPP814HS和5份丙烯酸樹脂FS-2820，投入40份丁酮中，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A。同時用30份丁酮溶解6份溶劑黑34、1.5份鹽酸二甲基胺、3份鄰苯二甲酸二乙酯、1.5份液體石蠟、1.5份EFKA5065和1.5份AFCONA2048，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B。然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。將油墨噴印在各種材料表面，墨層附著力的測試結果見下表6。表6墨層在各種材料表面上的附著力tableseeoriginaldocumentpage9從表2和表6可知，按照實施例5所調配的噴碼油墨在聚乙烯材料表面的附著力大小是這些進口噴碼油墨的數十倍；並且在其它各種材料表面的附著性能十分優異，尤其是在聚丙烯材料表面的附著力高達14.35N/mm2，以至於在測試過程中，聚丙烯材料先破裂，墨層然後才從表面脫落。上述參照實施例的目的在於對本發明進行詳細描述，是說明性的而不是限定性的。對本領域技術人員來說，在不背離本發明的範圍和總體構思的前提下，按照本發明的方法作出不同的修改和變化是顯而易見的，應屬本發明的保護範圍之內。權利要求一種高附著力無苯環保通用噴碼油墨，其特徵在於按重量百分比計，由以下原料和溶劑製備而成改性氯化聚丙烯樹脂5-10％復配樹脂1-5％丁酮65-95％染料2-6％導電助劑0.5-1.5％增塑劑1-3％液體石蠟0.5-1.5％其它助劑1-3％所述改性氯化聚丙烯樹脂為CPP814HS、CPP841S、CPP883S或CPP863HS；所述復配樹脂為一種熱塑性丙烯酸樹脂，在其側鏈上帶有至少1個通式一或者通式二的基團，通式一為-X1-X2，其中X1為1～5個碳原子的烴基，X2為羥基、環氧基、醯胺基、氨基、二甲基氨基、N，N-二甲基二氯苯基、N，N-二甲基-N-苯基、2，4，6-三氯苯基的基團；通式二為-COO-Y1-Y2，其中Y1為1～3個碳原子的烴基，Y2為松香酸基或氫化松香酸基；所述染料為油溶性金屬鉻絡合染料；所述導電助劑為所述導電助劑為鹽酸二甲基胺、醋酸四甲基銨、四丙基溴化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨或四丁基六氟磷酸鹽；所述其它助劑為潤溼分散劑、流平劑、消泡劑或抗粘連劑。2.根據權利要求1所述的高附著力無苯環保通用噴碼油墨，其特徵在於所述油溶性金屬鉻絡合染料為溶劑黑3、溶劑黑4、溶劑黑5、溶劑黑7、溶劑黑20、溶劑黑22、溶劑黑27、溶劑黑29、溶劑黑34、溶劑黑55、溶劑黑59、溶劑紅4、溶劑紅6、溶劑紅8、溶劑紅10、溶劑紅16、溶劑紅35、溶劑紅81、溶劑82、溶劑84、溶劑紅95、溶劑紅100、溶劑黃19、溶劑黃20、溶劑黃21、溶劑黃57、溶劑黃45、溶劑黃61、溶劑黃80、溶劑橙1、溶劑橙37、溶劑橙40、溶劑蘭8、溶劑蘭21、溶劑藍2、溶劑藍11、溶劑藍25、溶劑藍36、溶劑藍55、溶劑綠3。3.根據權利要求1所述的高附著力無苯環保通用噴碼油墨，其特徵在於所述增塑劑為鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯或磷酸甲苯二苯酯。4.根據權利要求1所述的高附著力無苯環保通用噴碼油墨，其特徵在於所述其它助劑為EFKA3570、EFKA5065、EFKA4015、EFKA8385、EFKA4320、AFCONA3883、AFC0NA5065或AFCONA2048。5.權利要求1所述的高附著力無苯環保通用噴碼油墨的製備方法，其特徵在於按重量百分比計，以丁酮總量的50-70%溶解改性氯化聚丙烯樹脂和復配樹脂，室溫下攪拌直至樹脂完全溶解，得溶液A;用原料配方中剩餘的丁酮溶解染料、導電助劑、增塑劑、液體石蠟和其它助劑，室溫下攪拌直至完全溶解，得溶液B;然後將溶液B加入溶液A，室溫下充分攪拌即製得噴碼油墨。全文摘要本發明公開了一種高附著力無苯環保通用型噴碼油墨及其製備方法，該噴碼油墨按重量百分比由以下原料和溶劑製備而成改性氯化聚丙烯樹脂5-10；復配樹脂1-5；丁酮70-89；染料2-6；導電助劑0.5-1.5；增塑劑1-3；液體石蠟0.5-1.5；其它助劑1-3。製備時，以丁酮總量的50-70％溶解改性氯化聚丙烯樹脂和復配樹脂，剩餘丁酮溶解其它成分，將兩者混合後攪拌即可製得該噴碼油墨，所得噴碼油墨對聚乙烯、聚丙烯、金屬鋁材、玻璃、PET、PVC和PVA材料表面的附著性能優良；只使用丁酮作為溶劑，所以環保性能大大提高；油墨體系穩定、印跡清晰、乾燥迅速，可以取代目前市場上許多噴碼油墨產品。文檔編號C09D11/10GK101698764SQ20091019341公開日2010年4月28日申請日期2009年10月28日優先權日2009年10月28日發明者文秀芳,楊卓如,皮丕輝,程江,羅建立,聶建華,鄭大鋒申請人:華南理工大學