一种环保防近视油墨的制备方法和应用与流程

1.本技术涉及油墨领域，更具体地说，它涉及一种环保防近视油墨的制备方法和应用。


背景技术：

2.随着人们健康意识的提升，用眼健康成为大家越来越关注的方面，当人们查看一些油墨印刷品时，若油墨的质量不好，则易反射光线，此时，蓝光等对人体有害的光线易对人的眼睛产生强刺激，久而久之，使人的眼睛产生干涩甚至疼痛的现象，不利于人体眼睛的健康，更容易使使用者近视。
3.目前，申请号为201911376202.5的中国专利公开了一种有效吸收高能有害蓝光防近视印刷油墨及制备喷涂方法,包括无机颜料、植物油、碳酸钙、丙烯酸树脂和消泡剂，且无机材料中包括硫酸铅、铬酸铅、氧化铅等原料。
4.针对上述相关技术，发明人认为油墨配方中含有重金属盐，容易对环境和生物循环系统造成很大的危害，因此进一步优化油墨的性能，生产环保且护眼的油墨是至关重要的。


技术实现要素：

5.为了提升油墨的护眼性能及环保性能，本技术提供一种环保防近视油墨的制备方法和应用。
6.第一方面，本技术提供的一种环保防近视油墨的制备方法，采用如下的技术方案：一种环保防近视油墨的制备方法，按重量份计，所述油墨包括以下组分制备：环氧丙烯酸树脂50-60份、水性聚氨酯树脂10-15份、3-烷氧基丙烯酸酯15-28份、三芳基硫鎓盐光引发剂为3-8份、触变剂1-2.6份、颜料2-5份、护眼剂0.2-0.5份、增溶剂13-21份、添加剂2-6份和水80-98份，所述护眼剂包括碳纳米管和三氧化铝；制备方法包括以下步骤：s1、将环氧丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、3-烷氧基丙烯酸酯及触变剂与水混匀，得初混物；s2、将s1中得到的初混物与颜料、增溶剂、碳纳米管、三氧化铝、三芳基硫鎓盐光引发剂及余料混匀，得中间物；s3、将s2中得到的中间物与添加剂混匀后得油墨成品。
7.通过采用上述技术方案，采用环氧丙烯酸树脂及水性聚氨酯树脂为齐聚体，并采用3-烷氧基丙烯酸酯为活性单体，配合三芳基硫鎓盐光引发剂，在紫外光的照射下快速固化成膜，与普通油墨相比，uv油墨基本不含有机溶剂，且固化速度快，粘度高，在制作油墨及油墨的后期使用过程中，均不易挥发对人体有害，对环境有污染的有机成分，提高了油墨的环保性能。
8.当光线照射在油墨表面时，进入碳纳米管内的光线会被锁定在管内来回折射而不易反射，使整个油墨具有较强的吸收光线的作用，有助于让对眼睛有害的光线不易发生反
射而对人的眼睛造成伤害，保护眼睛视力。三氧化铝具有减弱光反射的作用，既进一步减弱有害光线刺激人眼的可能性，又能使油墨产生的图像清晰可见，碳纳米管与三氧化铝配合使用，能够减轻人在看油墨形成的图像时，有害光线对人眼睛的伤害，而且还使油墨形成的图像看起来更加清晰。
9.颜料的使用可改善碳纳米管引起的油墨颜色发深的不足，通过不同需求使用不同颜色的油墨有助于使油墨的色彩丰富多样，向整个油墨原料中加入增溶剂及触变剂，能够使油墨中各原料充分混匀，并且能够与环氧丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂及3-烷氧基丙烯酸酯形成的胶状物质形成粘度较好且流变性能优异的油墨，有效提高油墨的使用性能。
10.综上所述，将上述无毒无害的原料用于油墨制备中，能够制得固化迅速且固化后气味低、粘度好、网点清晰及墨色鲜艳光亮的油墨，更重要的是，能够有效起到护眼效果，让使用者不易近视。
11.在制作过程中，先将环氧丙烯酸树脂等主要原料与水混匀后，并通过触变剂调整整个油墨的稠度及流变性能，使初混物均一稳定，然后加入颜料和光引发剂，在增溶剂的配合作用下，使颜料和光引发剂能够充分混入油墨中，进而使油墨在后期涂覆过程中具有光亮的色泽，而且紫外光能够充分激发油墨中的光引发剂，使油墨能够快速光固化，而不易挥发，提升了油墨的环保性能。在此过程中，充分混入油墨中的碳纳米管和三氧化铝能够减弱有害光线的反射，保护人的眼睛不易受有害光线刺激。最后加入添加剂，可使添加剂中的有效成分不易破坏，有助于通过添加剂有效提升油墨的综合性能，使油墨具有良好的使用性能。
12.上述环保防近视油墨的制备过程步骤简单，且经本技术试验发现，搅拌速度及搅拌时间对制得的油墨的粘度及护眼性能的影响较小，由此可见，本技术中制备油墨的操作条件并不是很苛刻，只需要达到制备大众化学品时的搅拌速度及搅拌时间即可，油墨过程的可操作性强，适合批量化生产。
13.可选的，所述碳纳米管和三氧化铝的质量比为(0.01-0.03):1。
14.通过采用上述技术方案，当碳纳米管和三氧化铝以合适的量混合后，能够显著提升油墨的护眼效果，有助于有效保护视力，且不影响油墨的色泽，当碳纳米管的含量较大时，油墨色泽偏暗，若碳纳米管的含量较低时，又会减弱整个油墨的护眼效果。
15.可选的，所述三氧化铝的粒径为1000-1180目。
16.通过采用上述技术方案，合适粒径的三氧化铝能够充分混匀在油墨中而充分发挥减弱光线反射的作用，进而保护人的眼睛在观看油墨图像时不易受到光刺激。
17.可选的，所述触变剂采用羟乙基纤维素或者聚乙烯醇中的至少一种。
18.通过采用上述技术方案，羟乙基纤维素及聚乙烯醇来源广，且加入油墨中能够使油墨因具有很好的流变性能而能够使用于不同的环境，进而让油墨具有较好的使用性能。
19.可选的，颜料采用水性颜料。
20.通过采用上述技术方案，水性颜料具有无毒无污染的特点，减少了voc的排放量，且在环氧丙烯酸树脂的作用下遇水也不易脱落。
21.可选的，所述增溶剂采用聚乙二醇及吐温中的至少一者。
22.通过采用上述技术方案，聚乙二醇及吐温均安全无毒，对环境无污染，且向油墨中加入聚乙二醇或者吐温，能够显著起到让油墨中的各原料混匀，进而使油墨在使用过程中
不易产生流挂现象，且喷涂后的油墨厚度均匀且不易剥离。
23.可选的，所述原料还包括薄荷醇0.3-0.6份。
24.通过采用上述技术方案，薄荷醇具有淡淡的薄荷香气，而且具有清凉醒脑的效果，能够起到让观赏者提神的作用，且经试验发现，薄荷醇的添加在一定程度上能够进一步提高油墨的护眼性能，但是提升的幅度不是很大。
25.可选的，添加剂包括稳定剂、流平剂或者消泡剂中的至少一种，优选的，添加剂采用气相二氧化硅。
26.通过采用上述技术方案，气相二氧化硅粒径小，比表面积大，表面吸附力强，能够有效起到提升油墨整体的流平性的特点，能够使油墨均匀涂覆在各种材料上。
27.第二方面，本技术提供一种环保防近视油墨的应用，采用如下技术方案：一种采用上述第一方面中任一所述制备方法制得的环保防近视油墨在作业本中的应用。
28.通过采用上述技术方案，当使用采用上述制得的环保防近视油墨印刷作业本时，能够减少人看作业本上的油墨时，有害光线刺激人眼睛而对人眼睛造成伤害的可能性，使使用者不易近视，且有助于降低作业本污染环境的可能性。
29.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、通过向油墨中加入护眼剂、环氧丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、三芳基硫鎓盐光引发剂及3-烷氧基丙烯酸酯等无污染无毒害的物质，在紫外光的照射下油墨能够快速固化成膜，不易挥发对环境有污染的有机成分，提高油墨的环保性能，护眼剂能够减弱有害光线刺激人眼的可能性，起到护眼效果，使眼睛不易近视；2、通过将碳纳米管和三氧化铝的质量比设置为(0.01-0.03):1，碳纳米管和三氧化铝配比合适，显著提升油墨的护眼效果，在保护视力的同时不影响油墨的色泽；3、通过采用采用水性颜料，减少了voc的排放量，且水性颜料在环氧丙烯酸树脂的作用下遇水不易脱落；4、通过采用薄荷醇，能够起到让观赏者赏心悦目的效果，且有助于提升油墨的护眼性能；5、通过本技术中的制备方法，能够便捷制得具有护眼性能的环保油墨。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料，除特殊说明外均可来源于普通市售。
31.实施例1-9及对比例1-8中三氧化铝的粒径均为1000-1180目。实施例
32.实施例1-9环保防近视油墨的制备方法如下：s1、将环氧丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、3-烷氧基丙烯酸酯及触变剂加入水中，在300r/min的搅拌速度下搅拌60min，得初混物；s2、将水性颜料、增溶剂、碳纳米管、三氧化铝、三芳基硫鎓盐光引发剂及余料加入s1中得到的初混物中，在200r/min的搅拌速度下搅拌30min，得中间物；
s3、将添加剂加入至s2中得到的中间物中，在150r/min的搅拌速度下搅拌20min，得油墨成品。得油墨成品。
33.对比例对比例1油墨的制备方法如下：将48kg无机颜料(9.6kg钛白、19.2kg炭黑、4.8kg铬酸铅、4.8kg硫酸铅及9.6kg氧化铅)、12kg碳酸钙固体均匀分散在22kg植物油中，在搅拌机中搅拌，完成湿润、粉碎和分散三项加工，然后从搅拌机中取出墨料，固体表面初步被润湿，通过三辊轧墨机对墨料进行研磨，保证分散度和颗粒细度方面达到标准；轧墨后将2kg乙烯基共聚物消泡剂，1kg丁醛肟放
入墨料中经行星式搅拌机混合均匀，得到成品。
34.对比例2油墨的制备方法如下：s1、将65kg环氧丙烯酸树脂、12kg水性聚氨酯树脂、10kg3-烷氧基丙烯酸酯、3kg羟乙基纤维素加入70kg水中，在300r/min的搅拌速度下搅拌60min，得初混物；s2、将2kg水性颜料、20kg吐温、0.002kg碳纳米管、0.198kg三氧化铝及6kg三芳基硫鎓盐光引发剂加入s1中得到的初混物中，在200r/min的搅拌速度下搅拌30min，得中间物；s3、将3kg气相二氧化硅加入s2中得到的中间物中，在150r/min的搅拌速度下搅拌20min，得油墨成品。
35.对比例3油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于,未加入碳纳米管和三氧化铝。
36.对比例4油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于,护眼剂的加入量不同，操作过程相同，具体配料如下：50kg环氧丙烯酸树脂、10kg水性聚氨酯树脂、15kg3-烷氧基丙烯酸酯、3kg三芳基硫鎓盐光引发剂、1kg羟乙基纤维素、2kg水性颜料、13kg吐温、0.2kg碳纳米管、2kg气相二氧化硅和80kg水。
37.对比例5油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于,护眼剂的加入量不同，操作过程相同，具体配料如下：50kg环氧丙烯酸树脂、10kg水性聚氨酯树脂、15kg3-烷氧基丙烯酸酯、3kg三芳基硫鎓盐光引发剂、1kg羟乙基纤维素、2kg水性颜料、13kg吐温、0.002kg碳纳米管、2kg气相二氧化硅和80kg水。
38.对比例6油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于,护眼剂的加入量不同，操作过程相同，具体配料如下：50kg环氧丙烯酸树脂、10kg水性聚氨酯树脂、15kg3-烷氧基丙烯酸酯、3kg三芳基硫鎓盐光引发剂、1kg羟乙基纤维素、2kg水性颜料、13kg吐温、0.198kg三氧化铝、2kg气相二氧化硅和80kg水。
39.对比例7油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于，s1中未加入水性聚氨酯树脂。
40.对比例8油墨的制备方法如下：与实施例3的不同之处在于，s1中未加入水性聚氨酯树脂，但环氧丙烯酸树脂加入60kg。
41.性能检测试验
1、油墨粘度的检测采用以下方法检测油墨成品的粘度：(1)将实施例1-9及对比例1-8中制得的油墨喷涂在作业本上，喷涂方法为：将油墨成品倒入印刷设备内，采用喷墨印刷机将油墨成品印刷在基材上，喷墨印刷机的喷嘴不接触基材。
42.(2)用3m胶带拉扯作业本上的油墨层,根据基材上墨层残余量的多少确定油墨附着力的好坏，计算基材上油墨经3m胶带拉扯后的面积占初始基材面积的比例(记为面积占比)，面积占比越大，说明油墨的粘度越好，使用性能越优异。实施例1-9的实验数据见表1，对比例1-8的数据见表2。
43.2、油墨护眼性能的检测采用以下方法检测油墨成品的护眼性能：通过紫外-可见光漫反射分光光度计测定实施例1-9及对比例1-8中制得的油墨在380-500nm波长范围内的紫外-可见光漫反射数据，反射率越低，则表明对人眼睛有危害的光线越不易刺激人眼，油墨的护眼性能较好。实施例1-9的实验数据见表1，对比例1-8的数据见表2。
44.表1.实施例1-9的实验数据表2.对比例1-8的实验数据根据表1和表2的数据可得出以下结论：通过上述实施例1-9和对比例1(现有技术)及对比例2可以看出，在本技术范围内的制备方法均获得了护眼性能好且粘度较高的油墨(面积占比为97.0-98.9％，反射率为25.6-30.0％)，印刷有本技术制得的油墨的作业本也有助于使用人员的用眼健康，且油墨在作业本上不易脱落。当对比例2中各原料之间配比不在本技术的范围内时，制得的油墨的粘度及护眼性能均较差。
45.通过比较实施例1-2和实施例3的数据可知，当护眼剂中碳纳米管及三氧化铝的含量不在合适范围内时，虽然对整个油墨的粘度影响较小，但是对于油墨的护眼性能却有较大影响，尤其是当碳纳米管含量非常少时(实施例2)，油墨对有害光线的反射率达30％，这
说明当碳纳米管含量太低时，整个护眼剂是不能有效发挥作用的。但是当碳纳米管的含量太高时，油墨的护眼效果达不到较优，由此可见，对碳纳米管及三氧化铝的含量进行优化是非常必要的。
46.通过实施例3-6的数据可知，本技术中选择的增溶剂及触变剂对本技术中其他原料的适应性较好，作用效果相当，可以相互替代，有助于后续批量制备油墨时便捷取材。
47.通过实施例6-7的数据分析可知，向油墨中加入薄荷醇，并不会影响油墨的粘度及护眼性能，相反，薄荷醇还呈现出一定的正向作用，究其原因，可能是由于薄荷醇中的烷基较多，而烷基的四方立体结构会影响一部分光线的反射，从而导致加入薄荷醇的油墨的反射率呈现降低趋势，至于粘度呈现微弱的增加趋势的原因还有待于进一步探究，目前推测是由于薄荷醇中的羟基与油墨内部结构中的酯基产生类似于氢键的分子间作用力，使整个油墨更易粘覆在基材上而不易被剥离。另外，加入薄荷醇后的油墨有淡淡的薄荷味道，能够起到提升醒脑的作用，非常适合将油墨用在作业本上。
48.通过分析实施例3和对比例3可知，若完全不加护眼剂时，对油墨的粘度影响较小，但是反射率却大大提高，这说明本技术中的碳纳米管及三氧化铝对减少油墨中有害光线刺激人眼可能性起到主要作用。紧接着分析实施例3和对比例4-6的数据可知，当只加入碳纳米管或者三氧化铝时，不利于提升油墨的护眼性能。即使碳纳米管或者三氧化铝中的任意一者过量，都不利于提升油墨的护眼性能，这说明碳纳米管及三氧化铝在提升油墨护眼性能方面是协同增效的，缺少任意一者，油墨的护眼性能都会大打折扣，尤其当缺少碳纳米管时。
49.通过分析实施例3和实施例7-8的数据可知，当油墨中未加入水性聚氨酯树脂时，即使用环氧丙烯酸树脂补足至总量，制得的油墨的粘度也达不到优异效果，这说明水性聚氨酯树脂与环氧丙烯酸树脂是配合作用的。
50.综上所述，实施例1-9制备的油墨在基材上的粘度大，有助于油墨的后期应用，且油墨能够有效降低380-500nm波长范围内光线的反射率，使蓝光及蓝绿光等对眼睛有害的光线不易刺激人眼，进而使制得的油墨具有较好的护眼效果，喷涂有本技术中油墨的作业本的各方面性能优异。
51.需要着重强调的是，本技术中油墨的原料本身健康无污染，几乎不含有机溶剂，另外，本技术通过采用uv油墨，利用光固化作用使油墨快速粘覆在基材上，使油墨不易脱离，进而有助于进一步减少化学品的挥发，增加油墨的环保性能。
52.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。