专利名称：一种水转印用水性油墨及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水转印用 水性油墨，以及该油墨的制备方法。
背景技术：
GB9685-2008规定在食品包装上全面禁苯的规定溶剂残留总量的严格限定对油墨行业的影响十分重大，这意味着我国油墨在环保化道路上又迈出了一大步，油墨行业踏上了绿色环保的新征程。转印技术由于其对图案优异的传达效果在国内获得飞速的发展，其中的水转印技术是ー种比较环保的技术，符合国家节能减排的政策，应用的行业也很广泛。水转印技术的优势是能在不同形状(如不规则物体及有凹凸不平整的平面)及不同材质(如合金、喷油件、玻璃、陶瓷、木器、塑胶等)的表面上都可以获得图案，并且方法快捷简单，可在特定的承印物表面实现新的装饰方式，且整饰图文新颖、质量高。水性油墨是水性树脂、顔料、水及助剂等组成。其中水的含量约占总质量的50%左右，VOC含量极低，不会像溶剂型油墨那样产生有害气体，不会对环境构成危害，响应当前国家的号召，适应社会的潮流。
发明内容
水性油墨是目前油墨行业研发的热点，水转印用水性油墨是研究的难点。本发明的目的是研制一种用于立体物品水转印的环保型水性油墨及其制备方法，其安全无毒、干燥速度快、抗回粘性好、耐こ醇和耐碱性好、光泽度高等特点。该油墨各组份质量百分比配方如下
聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液 40-70份 颜料10-15份
醇类物质0-10份
去离子水10-20.5份
pH稳定剂2-4份
蜡乳液或蜡粉2-5份
成膜助剂0-2份
消泡剂0.2-2份
流平剂0.1-1.5份
分散剂0.1-1.5份上述聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液，其合成的主要原料为异氰酸酷、大分子多元醇化合物、聚酮树脂、こニ胺、三こ胺、ニ羟甲基丙酸等。上述的异氰酸酯为甲苯ニ异氰酸酯(TDI)、ニ苯甲烷-4，4’ - ニ异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、六亚甲基ニ异氰酸酯(HDI)、苯ニ亚甲基ニ异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮ニ异氰酸酯(IPDI)、ニ环己基甲烷-4，4’-ニ异氰酸酯(HMDI)、三甲基六亚甲基ニ异氰酸酯(TMDI)、氢化甲苯ニ异氰酸酯(HTDI)等ニ异氰酸酯或多异氰酸酯等中的ー种；聚酮树脂的分子量80(Γ1200 ;大分子多元醇化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇等中一种，分子量为400 6000。聚酮树脂作为特种硬树脂可以明显改善漆膜的耐黄变性、缩短干燥时间、提高漆膜的硬度、丰满度和光泽，可利用此优点来改善水性聚氨酯的慢干、光泽、耐候性。本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤(I)聚酮树脂用适量的溶剂溶解，加入ニ异氰酸酷，在5(T90°C保持反应f 3h ；(2)加入大分子多元醇化合物，搅拌分散均匀后，再加入ニ异氰酸酯和ニ羟甲基丙酸溶液；维持反应温度70-100で继续反应2 4h ； (3)将反应物降温至60°C，加入计量好的三こ胺，反应30min，在室温下加水和こニ胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液。上述的颜料是指油墨用的所有有机颜料、无机颜料中ー种或多种，如有机颜料、无机颜料中红、黄、蓝、黒、白等。上述的蜡乳液或蜡粉是指水性微细氧化聚こ烯蜡乳化液、低密度聚こ烯蜡、高密度聚こ烯蜡、有机硅改性蜡等，主要用来增加水性油墨的爽滑性,耐摩擦性。上述的成膜助剂为丁基こニ醇醚、己基こニ醇醚、ニ甘醇单こ醚、こ氧基三甲醇、ニこニ醇丁醚、ニ甘醇单己基醚等中ー种，可明显降低乳胶漆的最低成膜温度外；还可以改善乳胶漆的聚结性、耐候性耐、擦洗性及展色性，使漆膜同时具有良好的储存稳定性。上述的消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性剂、ニ氧化硅等混合物，是ー种高效消泡剂，能够长期防止体系产生泡沫，不会影响光泽，过量会产生缩孔或鱼眼。上述的流平剂为聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅等中的ー种或两种，在水性体系中具有很好的相容性，能够提高涂膜的平滑性。上述的分散剂为表面活性剂混合物，能够增加树脂与顔料之间的相容性，使得颜料能够在乳液中均匀分散。上述的pH稳定剂为氨水、ニこ氨基こ醇、ニ甲基こ醇胺、氨甲基丙醇、三こ醇胺中ー种，主要用来调节油墨的pH值在7. 5-9。本发明所述ー种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤(I)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散齐U、蜡乳液，按配方量的1/2-2/3加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制得均匀分散液。然后将配方量的顔料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散l_3h制备得色浆；
(2)将按配方量剰余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡齐U、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，制得水转印用水性油墨。本发明的产品參照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，可达到如下性能指标细度くI5 μ m
颜色近似标样着色力90-110初干时间彡10-20mm/15s粘度30-50s (涂 4 杯)附着牢度>95%干燥速度60-80m/min
抗回粘性<5h耐こ醇、耐碱良好本发明制作的产品应用于合金、喷油件、玻璃、陶瓷、木器、塑胶等的表面，VOC排放量低，具有节能环保的功效。本产品的优点是印刷产品具有光泽度高、文字清晰、耐こ醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好。
具体实施例方式为了使本发明目的、技术方案及优点更加明确。以下參照实施例对本发明进ー步详细说明。实施例I制备ー种水转印水性油墨，本实施例各组份的用量配方如下
聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液 55份 颜料10份
醇类物质8份
去离子水15.5份
pH稳定剂3份
蜡乳液或蜡粉4份
成膜助剂3份
消泡剂0.5份
流平剂0.8份
分散剂O 2份根据上述的具体配方数据来制作油墨，配方中的颜料是指金红石型钛白，醇类物质是指エ业用こ醇，pH稳定剂是指エ业用氨水，蜡乳液或蜡粉是水性微细氧化聚こ烯蜡乳化液，成膜助剂是指醇醚类化合物，流平剂是指聚醚改性聚ニ甲基硅氧烷类化合物，消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性剂、ニ氧化硅等混合物，分散剂是指非离子和离子型表面活性剤。本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤(I)聚酮树脂用适量的溶剂溶解,加入ニ异氰酸酯,在50°C保持反应2h ；(2)加入分子量为1000的聚丙ニ醇，搅拌分散均匀后，再加入异佛尔酮ニ异氰酸酯和ニ羟甲基丙酸溶液，升温至90°C反应3h ；(3)将上述反应物降温至60°C，加入计量比的三こ胺，反应30min，在室温下加水和こニ胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液。本发明所述ー种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤(I)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散齐U、蜡乳液，按配方量的1/2加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制的分散液,然后将全部的颜料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散3h制备色浆；(2)将按配方量剰余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡齐U、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，从而制成成品的水转印水性油墨。按照本实施例得到的油墨參照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，可达到如下性能指标
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细度くI5 μ m颜色近似标样着色力100初干时间彡10-20mm/15s粘度38s(涂 4 杯)附着牢度95%干燥速度80m/min抗回粘性<5h耐こ醇、耐碱良好转印后产品具有光泽度高、文字清晰、耐こ醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好。实施例2制备ー种水转印水性油墨，本实施例各组份的用量配方如下
聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液 55份 颜料10份
醇类物质5份
去离子水20.5份
pH稳定剂3份
蜡乳液或蜡粉4份
成膜助剂I份
消泡剂0.5份
流平剂0.8份
分散剂0.2份根据上述的具体配方数据来制作油墨，配方中的颜料是指颜料红R-122，醇类物质是指エ业用异丙醇，PH稳定剂是指エ业用三こ胺，蜡乳液或蜡粉是水性微细氧化聚こ烯蜡乳化液，成膜助剂是指醇醚类化合物，流平剂是指聚醚改性聚ニ甲基硅氧烷类化合物，消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性剂、ニ氧化硅等混合物，分散剂是指非离子和离子型表面活性剤。本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤(I)聚酮树脂用适量的溶剂溶解，加入ニ异氰酸酯和催化剂，在80°C保持反应Ih ；(2)加入大分子多元醇化合物搅拌分散均匀后，再加入异佛尔酮ニ异氰酸酯和ニ羟甲基丙酸溶液；继续升温至70°C反应3h ；(3)降温至60°C加入计量好的三こ胺，反应30min，在室温下加水和こニ胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得到的聚酮树脂改性的水性聚氨酯乳液。本发明所述ー种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤(I)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散·齐U、蜡乳液，按配方量比例的1/2加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制的分散液，然后将全部的颜料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散Ih制备色浆；(2)将按配方量剰余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡齐U、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，从而制成成品的水转印水性油墨。按照本实例得到的油墨參照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，可达到如下性能指标细度<15μ m颜色近似标样着色力110初干时间彡10-20mm/15s粘度42s(涂 4 杯)附着牢度95%干燥速度70m/min抗回粘性<5h耐こ醇、耐碱良好转印后产品具有光泽度高、文字清晰、耐こ醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好。实施例3制备ー种水转印水性油墨，本实施例各组份的用量配方如下聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液 50份 颜料15份
醇类物质8份
去离子水16.5份
pH稳定剂3份
蜡乳液或蜡粉4份
成膜助剂2份 消泡剂0.5份
流平剂0.8份
分散剂0.2份根据上述的具体配方数据来制作油墨，配方中的颜料是指炭黑类颜料，醇类物质是指エ业用异丙醇，PH稳定剂是指エ业用三こ胺，蜡乳液或蜡粉是高密度聚こ烯蜡，成膜助剂是指醇醚类化合物，流平剂是指聚醚改性聚ニ甲基硅氧烷类化合物，消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性剤、ニ氧化硅等混合物，分散剂是指非离子和离子型表面活性剤。本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤(I)聚酮树脂用适量的溶剂溶解，加入ニ异氰酸酯和催化剂，在80°C保持反应Ih ；(2)加入大分子多元醇化合物搅拌分散均匀后，再加入ニ异氰酸酯和ニ羟甲基丙酸溶液；继续升温至70°C反应3h ；(3)降温至60°C加入计量好的三こ胺，反应30min，在室温下加水和こニ胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得到聚酮树脂改性的水性聚氨酯乳液。本发明所述ー种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤(I)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散齐U、蜡乳液，按配方量比例的1/2加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制的分散液，然后将全部的颜料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散3h制备色浆；(2)将按配方量剰余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡齐U、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，从而制成成品的水转印水性油墨。按照本实例得到的油墨參照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，产品可达到如下性能指标细度<15μ m颜色近似标样着色力110初干时间<10-20mm/15s粘度40s(涂 4 杯)附着牢度98%干燥速度80m/min抗回粘性<5h
耐乙醇、耐碱良好转印后产品具有光泽度高、文字清晰、耐乙醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好。实施例4
制备一种水转印水性油墨，本实施例各组份的用量配方如下
聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液 55份
颜料10份
醇类物质8份
去离子水15.5份
pH稳定剂3份
蜡乳液或蜡粉4份
成膜助剂3份
消泡剂0.5份
流平剂0.8份
分散剂0.2份根据上述的具体配方数据来制作油墨，配方中的颜料是指酞青蓝，醇类物质是指工业用异丁醇，PH稳定剂是指工业用三乙胺，蜡乳液或蜡粉是水性微细氧化聚乙烯蜡乳化液，成膜助剂是指单酯类化合物，流平剂是指聚醚改性聚二甲基硅氧烷类化合物，消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性剂、二氧化硅等混合物，分散剂是指非离子和离子型表面活性剂。本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤(I)聚酮树脂用适量的溶剂溶解，加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂，在80°C保持反应2h ；(2)加入大分子多元醇化合物搅拌分散均匀后，再加入二异氰酸酯和二羟甲基丙酸溶液；继续升温至90°C反应2h ；(3)降温至60°C加入计量好的三乙胺，反应30min，在室温下加水和乙二胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得到的聚酮树脂改性的水性聚氨酯乳液。本发明所述一种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤(I)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散齐U、蜡乳液，按配方量比例的2/3加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制的分散液，然后将全部的颜料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散2h制备色浆；(2)将按配方量剩余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡齐U、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，从而制成成品的水转印水性油墨。按照本实例得到的油墨参照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，产品可达到如下性能指标
细度颜色 近似标样着色力110初干时间≤10-20mm/15s粘度45s(涂 4 杯)附着牢度98%干燥速度80m/min抗回粘性<5h耐乙醇、耐碱良好转印后产品具有光泽度高、文字清晰、耐乙醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好。
权利要求
1.一种水转印用水性油墨，其特征在于该油墨的原料组成及质量份配比如下所示 聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液40-70份颜料10-15份醇类物质0-10份 去离子水10-20.5份 pH稳定剂2-4份蜡乳液或蜡粉2-5份。成膜助剂0-2份消泡剂0.2-2份 流平剂O. I-I.O份 分散剂0.1-1.5份
2.根据权利要求I所述的水转印用水性油墨，其特征在于，所述的聚酮树脂改性的水性聚氨酯乳液由以下原料合成异氰酸酷、大分子多元醇化合物、聚酮树脂、こニ胺、三こ胺、ニ羟甲基丙酸等。
3.根据权利要求2所述异氰酸酯为甲苯ニ异氰酸酯(TDI)、ニ苯甲烷-4，4’-ニ异氰酸酷(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、六亚甲基ニ异氰酸酯(HDI)、苯ニ亚甲基ニ异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮ニ异氰酸酯(IPDI)、ニ环己基甲烷-4，4’ - ニ异氰酸酯(HMDI)、三甲基六亚甲基ニ异氰酸酯(TMDI)、氢化甲苯ニ异氰酸酯(HTDI)等ニ异氰酸酯或多异氰酸酷中ー种；聚酮树脂分子量80(Γ1200 ;大分子多元醇化合物为聚醚多元醇、聚酯多元醇等中一种，分子量400 6000。
4.本发明的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液的制备，其制备方法包括以下步骤 (1)聚酮树脂用适量的溶剂溶解，加入ニ异氰酸酷，在5(T90°C保持反应f3h ； (2)加入大分子多元醇化合物，搅拌分散均匀后，再加入ニ异氰酸酯和ニ羟甲基丙酸溶液；维持反应温度70-100°C继续反应2 4h ； (3)将上述反应物降温至60°C，加入计量比的三こ胺，反应30min，在室温下加水和こニ胺高速分散，得水分散体，除去溶剂，得聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液。
5.根据权利要求I所述的水转印用水性油墨，其特征在于，所述醇类物质为こ醇、异丁醇、异丙醇等中ー种；PH稳定剂为氨水、三こ胺、ニこ氨基こ醇、ニ甲基こ醇胺、氨甲基丙醇、三こ醇胺等中的ー种；蜡乳液或蜡粉是指水性微细氧化聚こ烯蜡乳化液、低密度聚こ烯蜡、高密度聚こ烯蜡、有机硅改性蜡等中的ー种。
6.根据权利要求I所述的水转印用水性油墨，其特征在于，所述的成膜助剂为丁基こニ醇醚、己基こニ醇醚、ニ甘醇单こ醚、こ氧基三甲醇、ニこニ醇丁醚、ニ甘醇单己基醚等醇醚类化合物和单酯类化合物中ー种或两种，消泡剂为矿物油、聚醚改性有机硅表面活性齐U、ニ氧化硅等混合物，流平剂为聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅等ー种或两种，分散剂为表面活性剂混合物。
7.一种水转印用水性油墨的制备方法包括以下步骤 (1)将聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、PH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散剂、蜡乳液，按配方量的1/2-2/3加入铁罐中，再加入一定量的玻璃珠密封，在摇摆分散机或砂磨机上分散15min制得均匀分散液。然后将配方量的颜料加入到分散液中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散l_3h制备得色浆； (2)将按配方量剰余的聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液、醇类物质、pH稳定剂、消泡剂、流平剂、分散剂、蜡乳液加入到色浆中，在摇摆分散机或砂磨机上继续分散上研磨分散均匀，然后再对油墨的粘度、色相做调整，制得水转印用水性油墨。
8.根据权利要求I所述的水转印用水性油墨，其特征在于，參照GB/T13217-2008、GB/T14624-1993进行测试，所得产品的主要指标如下 细度15 μ m 颜色近似标样 着色力:100-110 初干时间≤10-20mm/15s 粘度=30-50 s (涂4杯) 附着牢度 ぶ95% 干燥速度60_80m/min 抗回粘性'く 5h 耐こ醇、耐碱良好。
全文摘要
本发明公开了一种水转印用水性油墨及其制备方法，它由聚酮树脂改性改性水性聚氨酯乳液为基料，以去离子水和醇类为溶剂配制而成，其原料的组分的百分比为聚酮树脂改性水性聚氨酯乳液40-70份、颜料10-15份、去离子水10-20.5份、醇类物质0-10份、pH稳定剂2-4份、助剂2.4-11.5份。该油墨可广泛应用于陶瓷、玻璃、金属、塑料、木器等装饰上，光泽度高、耐乙醇和耐碱性好、干燥速度快、抗回粘性好，是一种安全无毒的绿色环保产品，其市场前景相当可观。
文档编号C09D11/10GK102675979SQ20121017146
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者伍青春, 刘玉堂, 夏新年, 庄一鸣, 熊远钦 申请人:湖南大学