一种水性油墨及其制备方法、板材与流程

1.本发明涉及化工涂料领域，特别涉及一种水性油墨、一种水性油墨的制备方法以及一种板材。


背景技术：

2.水性涂料是由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。随着国家经济的繁荣、印刷行业的发展以及人民环保意识的增强，油墨工业和印刷工业也取得了迅速发展，水性油墨的需求快速增长。相对于传统油墨，水性涂料用水来代替传统油墨中30％-70％的有毒有机溶剂，使油墨具有低voc(volatile organic compounds，挥发性有机化合物)排放值的特点，使用水性涂料有利于推进工业污染防治的发展。此外，水性涂料还具有性价比高的特点，相比于传统油墨，其成本大大降低。
3.然而目前水性涂料具有耐化学性、耐老化性和耐水煮性不足的缺陷，此外，水性涂料应用于表面张力较大的基材时，重涂难度大，且成膜慢。因此，设计一种耐化学性、耐老化性和耐水煮性能好，且适用于表面张力大的基材的水性涂料是我们亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是针对现有技术的缺陷和不足，提供一种水性油墨及其制备方法、板材，弥补了水性油墨耐化学性、耐老化性和耐水煮性不足等缺陷。
5.具体地，第一方面，本发明实施例公开一种水性油墨，以质量份数计，包括以下组分：
[0006][0007]
在本发明的一个实施例中，所述水性丙烯酸树脂为水性羟基丙烯酸乳液。
[0008]
在本发明的一个实施例中，所述特殊水性聚氨酯为水性氟改性聚氨酯乳液。
[0009]
在本发明的一个实施例中，所述成膜助剂为二丙二醇二甲醚。
[0010]
在本发明的一个实施例中，所述水性黑色浆为耐高温水煮型水可分散黑色浆；
[0011]
所述消光粉为二氧化硅类消光粉；
[0012]
所述消泡剂为聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂的一种或者多种；
[0013]
所述分散剂为含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂的一种或者多种；
[0014]
所述增稠剂为硅石和水辉石的一种或者多种；
[0015]
所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂的一种或者多种；
[0016]
所述a组分稀释剂和所述混合组分稀释剂均为去离子水。
[0017]
在本发明的一个实施例中，所述固化剂为水可分散异氰酸酯固化剂。
[0018]
在本发明的一个实施例中，所述附着力促进剂为硅烷偶联剂。
[0019]
第二方面，本发明实施例也提供了一种水性油墨的制备方法，包括：按所述质量份数将所述水性丙烯酸树脂、所述水性聚氨酯树脂、所述成膜助剂、所述消泡剂、所述分散剂、所述润湿剂、所述消光粉、所述水性黑色浆、所述增稠剂、所述a组分稀释剂，混合搅拌均匀，
制得a组分；按所述质量份数称取所述固化剂，得到b组分；按所述质量份数称取所述附着力促进剂，得到c组分；将所述a组分、所述b组分和所述c组分进行混合，得到混合体系，并按所述质量份数加入所述d组分进行开稀，得到水性油墨。
[0020]
在本发明的一个实施例中，所述开稀的开稀比例为a组分：b组分：c组分：d组分为100：(5～15)：(1～5)：(0～25)。
[0021]
第三方面，本发明实施例还提供了一种板材，包括：基材和水性油墨涂层，所述水性油墨涂层设置在所述基材上，且由前述制备方法制得的所述水性油墨组成。
[0022]
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
[0023]
通过一种特殊的水性丙烯酸树脂和一种特殊的水性聚氨酯树脂及成膜助剂与其他助剂在配方中的搭配得到水性油墨，其制备方便、印刷施工方便，可室温固化，也可加热加快固化即交联程度，并且与基材结合牢固；由水性油墨组成的水性油墨涂层其厚度薄，遮盖性能强，哑光平整，表面张力小，重涂性能好；具有耐水煮、耐高温、耐弯折性能强的特点；voc排放值非常小，健康、环保，符合绿色生产的要求。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本发明实施例涉及的一种水性油墨制备方法的步骤流程图。
[0026]
图2为本发明实施例涉及的一种板材的结构示意图。
具体实施方式
[0027]
以下结合附图和具体实施，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0029]
本发明实施例公开了一种水性油墨及其制备方法以及一种板材。
[0030]
其中本发明的一个实施例公开的水性油墨的组分和质量份数例如为：
[0031]
a组分：水性丙烯酸树脂15～45份、水性聚氨酯树脂15～45份、成膜助剂5～10份、水性黑色浆10～20份、消光粉5～10份、消泡剂0.5～1份、分散剂0.5～1份、润湿剂0.5～1份、增稠剂0.5～2份、a组分稀释剂0～5份；
[0032]
b组分：固化剂5～15份；
[0033]
c组分：附着力促进剂1～5份；
[0034]
d组分：混合组分稀释剂25份。
[0035]
值得一提的是，本发明实施例中提到的质量份数是工业上出于计算方便使用的一个直观的质量配比方法，数字直接表示所需要配比物质的质量。在具体实施方式中，只需按
照比例来添加，单位可以根据需要变换。
[0036]
具体地，水性丙烯酸树脂采用水性羟基丙烯酸乳液；水性聚氨酯树脂采用水性氟改性聚氨酯乳液；成膜助剂采用二丙二醇二甲醚；水性黑色浆采用耐高温水煮型水可分散黑色浆；消光粉采用二氧化硅类消光粉。
[0037]
具体地，消泡剂为聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂的一种或者多种；分散剂为含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂的一种或者多种；增稠剂为硅石和水辉石的一种或者多种；润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂的一种或者多种。其中，提到的消泡剂例如采用一种聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂，也可以采用多种聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂的混合试剂；提到的分散剂例如采用一种含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂，也可以采用多种含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂的混合试剂；提到的增稠剂例如采用硅石，也可以采用水辉石，还可以采用硅石和水辉石的混合试剂；提到的湿润剂例如采用一种聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂，也可以采用多种聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂的混合试剂。
[0038]
具体地，a组分稀释剂和混合组分稀释剂均采用去离子水；固化剂采用水可分散异氰酸酯固化剂；附着力促进剂采用硅烷偶联剂。
[0039]
如图1所示，本发明的一个实施例公开的一种制备前述提到的水性油墨的制备方法例如包括如下步骤：
[0040]
s001：按质量份数将水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、成膜助剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、消光粉、水性黑色浆、增稠剂、a组分稀释剂，混合搅拌均匀，制得a组分；
[0041]
s002：按质量份数称取固化剂，得到b组分；
[0042]
s003：按质量份数称取附着力促进剂，得到c组分；
[0043]
s004：将a组分、b组分和c组分进行混合，得到混合体系，并按所述质量份数加入d组分进行开稀得到混合溶液；
[0044]
进一步地，提到的开稀的开稀比例为a组分：b组分：c组分：d组分为100：(5～15)：(1～5)：(0～25)。
[0045]
如图2所示，本发明的一个实施例提供了一种板材10，板材10例如包括：基材110和水性油墨涂层120，水性油墨涂层120设置在基材110上，其中，水性油墨涂层120由前述提到的水性油墨组成，其中水性油墨涂层120可以为将前述制备方法制得的水性油墨印刷在基材110上得到。
[0046]
具体地，提到的基材110例如通过聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)和聚碳酸酯(pc)共挤制得，区别于塑料共混合金，具有较好的硬度和耐磨性的pmma层位于外侧，韧性良好的pc层位于内侧，使得片材能耐受更大强度的冲击，用途广泛。基材110例如还包括镜面银图层，覆盖在pc层，水性油墨涂层120通过镜面银与pc层连接。前述制备方法制得的水性油墨表面张力小可克服镜面银图层水滴角大的特点进行印刷。此外，板材10可作为手机盖板，具有厚度薄，耐老化性能、遮盖性能高的优点。此外，提到的基材110例如还可以是钢化玻璃，水性油墨例如通过印刷与基材110结合，形成水性油墨涂层120。当然本实施例并不仅限于此，提到的基材还可以采用表面哑光及平光面的材料，本发明实施例提供的水性油墨能够满足大多数表面具有光滑镀层的板材和钢化玻璃的表面涂装应用。
[0047]
值得一提的是，提到的印刷例如采用丝网印刷工艺，以丝网作为版基，并通过感光制版方法，制成丝网印版。印刷时在丝网印版的一端倒入油墨，用刮板对丝网印版上的油墨
部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端匀速移动，水性油墨在移动中被刮板从丝网印版的网孔中挤压到承印物上从而形成水性油墨涂层。
[0048]
此外，水性油墨的多个组分经调匀、开稀后的使用过程中，由于多个组分之间发生化学反应而使其粘度不断上升，以致最后固化，即不能继续进行涂装的状态，从将多个组分混在一起到发生(实际上是行将发生)固化的这段时间称为活化期。具体地，将水性油墨丝印于基材110上，水性油墨厚度为8微米，将印刷有水性油墨的基材110放置在室温下(23度，湿度60％)，对其进行表观，静置40分钟未固化。由此可得，水性油墨还具有较长的活化期，因而在丝网印刷工艺中能有足够的作业时间。
[0049]
第一实施例
[0050]
本实施例的水性油墨按照如下组分及其质量份数进行称取配料：
[0051]
组分a：水性丙烯酸树脂15份、水性聚氨酯树脂45份、成膜助剂8份、水性黑色浆20份、消光粉6份、消泡剂0.5份、分散剂1份、润湿剂1份、增稠剂0.5份、a组分稀释剂3份。
[0052]
组分b：固化剂15份。
[0053]
组分c：附着力促进剂2份。
[0054]
组分d：混合组分稀释剂25份。
[0055]
具体地，在a组分中，水性丙烯酸树脂为水性羟基丙烯酸乳液、水性聚氨酯树脂为水性氟改性聚氨酯乳液、成膜助剂为二丙二醇二甲醚、水性黑色浆为耐高温水煮型水可分散黑色浆、消光粉为德固赛ok500、消泡剂为聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂、分散剂为含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂、增稠剂为硅石或水辉石、润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂、a组分稀释剂为去离子水。在b组分中，固化剂为水可分散异氰酸酯固化剂。在c组分中，附着力促进剂为硅烷偶联剂。
[0056]
本实施例的制备方法如下：
[0057]
s001按照称取配料的质量份数，依次将a组分的水性羟基丙烯酸乳液、水性氟改性聚氨酯、二丙二醇二甲醚、聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂、含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂、聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂加入试验罐中，在转速为600-1000r/min的分散机中分散15-20min。
[0058]
s002按照称取配料的质量份数，依次加入德固赛ok500、耐高温水煮型水可分散黑色浆加入试验罐中，将分散机转速更改为1000-1500r/min，分散10-15min。
[0059]
s003按照称取配料的质量份数，加入硅石，将分散机转速更改为800-1000r/min，分散15-20min。
[0060]
s004按照称取配料的质量份数，加入去离子水，作为a组分稀释剂，将分散机转速更改为600-800r/min，分散5-10min，制得a组分。
[0061]
s005按照称取配料的质量份数称取所述水可分散异氰酸酯固化剂，得到b组分；
[0062]
s006按照称取配料的质量份数，称取硅烷偶联剂，得到c组分。
[0063]
s007按照称取配料的质量份数，称取去离子水，得到d组分
[0064]
s008按照称取配料的质量份数，将所述a组分、所述b组分和所述c组分进行混合，得到混合体系，并加入所述d组分，即加入去离子水，将分散机转速更改为600-800r/min，分散5-10min。
[0065]
s009按照开稀比例开稀，其中提到的开稀比例为a组分：b组分：c组分：d组分为
100：(5～15)：(1～5)：25，将加入的所有组分搅拌均匀，得到水性油墨。
[0066]
此外，为了便于对水性油墨进行性能测试，在制备得到水性油墨之后，还可以进一步制备水性油墨涂层以便于进行性能测试。即在步骤s009之后，还包括：
[0067]
采用丝网印刷工艺，将水性油墨印刷在基材上，提到的基材例如为pc和pmma的复合基材，混合溶液例如印刷在基材的pc面，当然本实施例并不以此为限，基材例如还可以是钢化玻璃。其中，印刷水性油墨的油墨膜厚为30-40μm，在80℃-85℃的鼓风干燥机中烘烤2h，得到水性油墨涂层，对得到的水性油墨涂层进行性能测试。
[0068]
第二实施例
[0069]
本实施例的水性油墨其组成组分所选用的具体种类以及水性油墨和水性油墨涂层的制备方法与第一实施例相同。区别在于，本实施例的水性油墨其组分对应的质量份数与第一实施例不同，本实施例公开的水性油墨按照如下组分及其质量份数进行称取配料：
[0070]
组分a：水性丙烯酸树脂45份、水性聚氨酯树脂15份、成膜助剂8份、水性黑色浆20份、消光粉6份、消泡剂0.5份、分散剂1份、润湿剂1份、增稠剂0.5份、a组分稀释剂3份。
[0071]
组分b：固化剂15份。
[0072]
组分c：附着力促进剂2份。
[0073]
组分d：混合组分稀释剂25份。
[0074]
第三实施例
[0075]
本实施例的水性油墨其组成组分所选用的具体种类以及水性油墨和水性油墨涂层的制备方法与第一实施例相同。区别在于，本实施例的水性油墨其组分对应的质量份数与第一实施例不同，本实施例的水性油墨按照如下组分及其质量份数进行称取配料：
[0076]
组分a：水性丙烯酸树脂30份、、水性聚氨酯树脂30份、成膜助剂8份、水性黑色浆20份、消光粉6份、消泡剂0.5份、分散剂1份、润湿剂1份、增稠剂0.5份、a组分稀释剂3份。
[0077]
组分b：固化剂15份。
[0078]
组分c：附着力促进剂2份。
[0079]
组分d：混合组分稀释剂25份。
[0080]
本发明对前述三个实施例所得的水性油墨涂层进行性能检测，检测项目例如包括：耐醇擦拭性、耐mek滴试以及耐高温水煮。
[0081]
具体地，关于耐醇擦拭性测试，待水性油墨涂层完全固化后，用分析纯乙醇(99.8％无水酒精)沾湿棉花棒，用500g的砝码施加4.9n(g取9.8n/kg)的压力来回擦拭涂层面，并记录擦拭次数，观察涂层外表面是否明显外观变化，当涂层外表面出现划痕时，停止记录擦拭次数。
[0082]
具体地，关于耐mek测试，mek即丁酮，在涂层外表面选择测试区域，用自来水清洗表面或干抹布去除任何的杂质，制作一个10mm*10mm的矩形测试区域的记号，采用滴试方法，以均匀滴速向测试区域滴加丁酮溶液，从向测试区域滴加丁酮溶液开始记时，并观察样品的涂层外表面是否出现脱落的情况，当测试区域的水性油墨涂层外表面开始出现脱落时结束记时。
[0083]
具体地，关于耐高温水煮测试，高温水的水温设置为100℃，设备选用恒温水浴锅，将实施例样品放置在100℃的恒温水浴锅中进行水煮，记录水煮时间，并观察样品的涂层外表面是否出现脱落的情况，当样品的涂层外表面开始出现脱落时结束记时。
[0084]
对干燥后的水性油墨进行性能检测的测试结果如下表：
[0085]
表1水性油墨的性能检测结果
[0086][0087]
其中，耐醇擦拭性测试项目的测试标准采用现行的gb/t23989-2009。
[0088]
由以上水性油墨的性能测试结果可知，在耐醇擦拭性能方面，第二实施例优于第三实施例、第一实施例；在耐mek性能方面，第二实施例、第三实施例优于第一实施例；在耐高温水煮性能方面，第一实施例优于第三实施例、第二实施例。因此，第一实施例中水性油墨适用于要求耐水煮能力强、哑光性好的产品；第二实施例中水性油墨适用于要求高耐化学性，耐老化性产品；第三实施例为较佳实施例，其水性油墨能够综合第一实施例和第二实施例的优点，有较好的耐化学性和较好的耐水煮性。
[0089]
此外，本发明还对水性油墨涂层进行了硬度测试、达因值测试以及附着力等级测试等。其中，在硬度测试中，采用三棱铅笔500g
×
1h，无划痕；在达因值测试中，采用36达因笔(达因笔又称表面张力测试笔)在涂层外表面上刷上约100mm长的墨条，观察3秒钟，发现超过95％的墨条区域的没有发生收缩或形成墨滴等现象；在附着力等级测试中，将样品放置在100℃的恒温水浴锅中进行水煮，静置30min后测试，采用漆膜划格器在涂层外表面上切出十字格子图形，切口直至基材110，使用3m公司的600#粘胶带贴在切口上再拉开，观察格子区域的情况，发现切口的边缘完全光滑，没有任何剥落的情况，即iso等级为0。
[0090]
综上所述，本实施例公开的一种水性油墨及其制备方法、板材，通过一种特殊的水性丙烯酸树脂和一种特殊的水性聚氨酯树脂及成膜助剂与其他助剂在配方中的搭配，制备方便、印刷施工方便，可室温固化，也可加热加快固化即交联程度，并且与基材结合牢固；得到的水性油墨厚度薄，遮盖性能强，哑光平整，表面张力小，重涂性能好；具有耐水煮、耐高温、耐弯折性能强的特点；voc排放值非常小，健康、环保，符合绿色生产的要求。
[0091]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些
修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种水性油墨，其特征在于,以质量份数计，包括以下组分：a组分，包括：b组分，包括：固化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5～15份；c组分，包括：附着力促进剂
ꢀꢀꢀꢀ
1～5份；d组分，包括：混合组分稀释剂
ꢀꢀ
0～25份。2.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述水性丙烯酸树脂为水性羟基丙烯酸乳液。3.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂为水性氟改性聚氨酯乳液。4.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇二甲醚。5.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述水性黑色浆为耐高温水煮型水可分散黑色浆；所述消光粉为二氧化硅类消光粉；所述消泡剂为聚醚聚硅氧烷乳液类消泡剂的一种或者多种；所述分散剂为含高颜料亲和官能基改性聚醚类分散剂的一种或者多种；所述增稠剂为硅石和水辉石的一种或者多种；所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物类润湿剂的一种或者多种；所述a组分稀释剂和所述混合组分稀释剂均为去离子水。
6.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述固化剂为水可分散异氰酸酯固化剂。7.根据权利要求1所述的一种水性油墨，其特征在于，所述附着力促进剂为硅烷偶联剂。8.根据权利要求1-7中任意一项中所述水性油墨的制备方法，其特征在于，包括：按所述质量份数将所述水性丙烯酸树脂、所述水性聚氨酯树脂、所述成膜助剂、所述消泡剂、所述分散剂、所述润湿剂、所述消光粉、所述水性黑色浆、所述增稠剂、所述a组分稀释剂，混合搅拌均匀，制得所述a组分；按所述质量份数称取所述固化剂，得到所述b组分；按所述质量份数称取所述附着力促进剂，得到所述c组分；将所述a组分、所述b组分和所述c组分进行混合，得到混合体系，并按所述质量份数加入所述d组分进行开稀，得到水性油墨。9.根据权利要求8所述的一种水性油墨的制备方法，其特征在于，所述开稀的开稀比例为a组分：b组分：c组分：d组分为100：(5～15)：(1～5)：(0～25)。10.一种板材，其特征在于，包括：基材；以及水性油墨涂层，设置在所述基材上，且由权利要求1-7中任意一项所述的水性油墨组成。

技术总结
本发明实施例公开了一种水性油墨及其制备方法、板材。所述水性油墨包括：A、B、C、D四种组分，其中A组分的组合物及质量份数分别为水性丙烯酸树脂15～25份，水性聚氨酯树脂15～45份，成膜助剂5～10份，水性黑色浆10～20份，消光粉5～10份，消泡剂0.5～1份，分散剂0.5～1份，润湿剂0.5～1份，增稠剂0.5～2份，A组分稀释剂0～5份；B组分的组合物及质量份数分别为：固化剂5～15份；C组分的组合物及质量份数分别为：附着力促进剂1～5份；D组分的组合物及质量份数分别为：混合组分稀释剂0～25份。本发明的水性油墨便于涂装且与基材结合牢固，具有高遮盖力，哑光平整，表面张力小，重涂性能好，并且耐水煮、耐高温、耐弯折性能强。耐弯折性能强。耐弯折性能强。


技术研发人员：黄胜浪 熊祯祥
受保护的技术使用者：深圳市高域化学材料有限公司
技术研发日：2021.01.21
技术公布日：2022/3/7