一種uv光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨及其制備方法，涉及陶瓷油墨技術(shù)領(lǐng)域。所述的陶瓷噴墨油墨包括以下重量組分：聚氨酯丙烯酸酯10～30份，環(huán)氧丙烯酸酯10～45份，單體5～40份，光引發(fā)劑1～3份，熱引發(fā)劑0.8～3份，熱促進(jìn)劑0.32～1.5份，分散劑2～18份，硅烷偶聯(lián)劑2～18份，陶瓷色料15～45份，助劑1～4份；所述的單體選自低粘度的單官能團(tuán)丙烯酸酯、雙官能團(tuán)丙烯酸酯或三個(gè)及以上官能團(tuán)的丙烯酸酯中的一種或多種組合；所述熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的比例為2～2.5：1。本發(fā)明將紫外光固化與熱固化技術(shù)相結(jié)合，可先在紫外光照下進(jìn)行聚合，再進(jìn)行熱固化，保證陰影區(qū)域能完全固化，應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)，能達(dá)到呈色效果強(qiáng)、細(xì)膩逼真的立體裝飾效果。
【專利說明】
_種uv光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷油墨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，陶瓷噴墨技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷領(lǐng)域。然而市面通用的陶瓷墨水普遍 是溶劑型油墨，需用到大量有機(jī)溶劑，不利于生產(chǎn)操作者的健康，污染環(huán)境，隨著人們環(huán)保 意識(shí)的逐漸加強(qiáng)及相關(guān)法律法規(guī)的逐步完善，研究開發(fā)高性能、低污染甚至是無污染的陶 瓷印刷技術(shù)是陶瓷噴墨印刷技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。另一方面，由于燒成玻化的瓷磚表面沒 毛細(xì)孔洞，陶瓷墨水中的溶劑難以被瓷磚吸收，造成墨水容易擴(kuò)散，變模糊，無法達(dá)到高分 辨率、高精度的裝飾效果。
[0003] 紫外光(UV)固化技術(shù)作為一項(xiàng)高效環(huán)保的新技術(shù)，具有固化速度快，低V0C排放 量，節(jié)省能量損耗等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于紫外光固化體系是由紫外光引發(fā)的，傳統(tǒng)紫外光固化 技術(shù)存在著帶色體系固化速度低、深層和物件陰影區(qū)域難以固化、應(yīng)用基材形狀受限等缺 點(diǎn)，從而限制其應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開一種利用UV光固化技術(shù)的可應(yīng)用于玻化瓷磚的 新型陶瓷噴墨，具體方案如下：
[0005] -種UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，包括以下重量組分： 聚氨酯丙烯酸酯 10~30份 環(huán)氧丙烯酸酯 10~45份 單體 ._5~40份 光引發(fā)劑 1~3份
[0006] 熱促進(jìn)劑 0.32~1.5份 分散劑 2~18份 硅烷偶聯(lián)劑 2~18份 陶瓷色料 15~45份
[0007] 助劑 1~4份
[0008] 還包括熱引發(fā)劑，所述熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的重量比為2~2.5:1;
[0009] 所述的單體選自低粘度的單官能團(tuán)丙烯酸酯、雙官能團(tuán)丙烯酸酯或三個(gè)及以上官 能團(tuán)的丙烯酸酯中的一種或多種組合;所述熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的比例為2~2.5:1。
[0010] 本發(fā)明中，為實(shí)現(xiàn)紫外光固化與熱固化技術(shù)相結(jié)合，UV光熱雙重固化陶瓷噴墨的 噴涂性能對(duì)油墨中熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的比例比較敏感，需控制熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的比 例在2~2.5:1。熱促進(jìn)劑能加速熱引發(fā)劑的分解，起協(xié)同作用，用量過少，反應(yīng)速率太低，噴 墨涂層難以完全固化，過多的熱促進(jìn)劑會(huì)縮短熱引發(fā)劑活化期，同時(shí)縮短凝膠時(shí)間，凝膠時(shí) 間過短不利于實(shí)際施工應(yīng)用，且反應(yīng)速率過快，會(huì)影響體型共聚物的鏈長度，降低平均分子 量，使得噴墨涂層柔韌性下降，且易開裂。所以在保證表干時(shí)間要求條件下，熱引發(fā)劑和熱 促進(jìn)劑用量不能過多，當(dāng)熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的重量比例為2~2.5:1時(shí)，熱固化效果較好。
[0011] 優(yōu)選的，所述熱引發(fā)劑選自偶氮類熱引發(fā)劑或有機(jī)過氧化物熱引發(fā)劑中的一種或 多種混合組成的熱引發(fā)劑體系；所述熱引發(fā)劑體系適用溫度為30~80°C;根據(jù)聚合溫度選 擇相應(yīng)活性的引發(fā)劑，可使自由基形成速率和聚合速率適中。當(dāng)引發(fā)劑分解活化能過高，分 解溫度高于聚合溫度，引發(fā)劑在該溫度下分解速率過低，將使聚合時(shí)間延長;當(dāng)引發(fā)劑分解 活化能過低，則在聚合溫度下引發(fā)過快，難于控溫，且有可能引發(fā)爆聚，引發(fā)劑也可能在轉(zhuǎn) 化率較低時(shí)就停止聚合，所以選擇復(fù)合熱引發(fā)劑體系的有利于反應(yīng)的勻速進(jìn)行。
[0012] 所述熱促進(jìn)劑選自環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷中的一種。
[0013] 優(yōu)選的，所述的偶氮類熱引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈或偶氮 二異丁酸二甲酯(ABVN)中的一種;所述有機(jī)過氧化物熱引發(fā)劑選自過氧化苯甲酰(ΒΡ0)、過 氧化苯甲酰叔丁酯(TBPB)、過氧化2-乙基己酸叔丁酯(ΤΒΡ0)中的一種。
[0014] 優(yōu)選的，所述的聚氨酯丙烯酸酯與環(huán)氧丙烯酸酯的比例為1:1.5~3。
[0015] 環(huán)氧丙烯酸酯固化速度快、耐化學(xué)性好，價(jià)格低廉，綜合性價(jià)比高，但環(huán)氧丙烯酸 酯柔韌性差，單獨(dú)用其成膜質(zhì)硬而脆，添加聚氨酯丙烯酸酯，可以增加柔性分子鏈，增加柔 韌性、附著力、光澤度和耐磨性。但過多的聚氨酯丙烯酸酯會(huì)降低固化速率，延長固化時(shí)間， 同時(shí)增加成本。
[0016] 優(yōu)選的，所述單官能團(tuán)丙烯酸酯選自甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、2-苯氧基乙基丙 烯酸酯(PHEA)、異冰片基丙烯酸酯（ΙΒ0Α)、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(Ε0Ε0ΕΑ)中的至少 一種;所述雙官能團(tuán)丙烯酸酯選自1，6-己二醇雙丙烯酸酯(HDDA)、二縮丙二醇雙丙烯酸酯 (DPGDA)、三縮丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)中的至少一種;所述三個(gè)及以上官能團(tuán)的丙烯酸 酯選自三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)中的至少一種。
[0017] 優(yōu)選的，光引發(fā)劑選自α-羥基酮衍生物與酰基膦氧化物的混合光引發(fā)體系或α- 胺基酮衍生物與硫雜蒽酮的混合光引發(fā)體系或α-羥基酮衍生物、酰基膦氧化物與α-胺基 酮衍生物的混合光引發(fā)體系。
[0018] 進(jìn)一步的，所述α-羥基酮衍生物可選自光引發(fā)劑1173或光引發(fā)劑184中的一種； 所述的?；⒀趸锟蛇x自光引發(fā)劑ΤΡ0或光引發(fā)劑819中的一種;所述的α-胺基酮衍生 物可選自光引發(fā)劑907或光引發(fā)劑369;所述的硫雜蒽醌可選自光引發(fā)劑ΙΤΧ。
[0019]優(yōu)選的，所述的助劑選自流平劑、消泡劑、阻聚劑、防沉劑中的至少兩種的組合。
[0020] 上述UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨的制備方法，包括以下步驟：
[0021] Α)制備色漿:邊攪拌邊向單體中加入助劑和分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后 緩慢添加陶瓷色料高速分散，使陶瓷色料均勻分散，形成色漿；
[0022] Β)制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚 氨酯丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌希{(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1000~1300r/min， 攪拌25~35min，緩慢添加光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑、熱促進(jìn)劑，繼續(xù)攪拌25~40min;
[0023] C)制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<1μπι，得UV光熱雙重固 化陶瓷噴墨油墨。
[0024]本發(fā)明的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨主要用于陶瓷壁畫裝飾，將陶瓷噴墨在玻 化的陶瓷磚上進(jìn)行噴墨，噴墨厚度為20-100μπι;然后利用紫外光進(jìn)行光照固化，紫外光源 線功率60-120W/cm，光照時(shí)間為10-50s;再將紫外固化后的瓷磚在40~80°C下燒結(jié)30-60min，進(jìn)行二次熱固化。本發(fā)明的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨能達(dá)到呈色效果強(qiáng)、細(xì)膩 逼真的立體裝飾效果。
[0025]本發(fā)明公開的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨具有固化速度快，低V0C排放量，節(jié)省 能量損耗等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能克服傳統(tǒng)紫外光固化技術(shù)存在的帶色體系固化速度低、深層和物 件陰影區(qū)域難以固化、應(yīng)用基材形狀受限等缺點(diǎn)；同時(shí)，將紫外光固化與熱固化技術(shù)相結(jié) 合，可先在紫外光照下進(jìn)行聚合，再進(jìn)行熱固化，保證陰影區(qū)域能完全固化，應(yīng)用于陶瓷生 產(chǎn)，能達(dá)到呈色效果強(qiáng)、細(xì)膩逼真的立體裝飾效果。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了更充分理解本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一 步介紹和說明。
[0027] (一）
[0028]按表1所示重量份組分制備藍(lán)色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，制備方法如下， [0029] A)制備色漿:邊攪拌邊向HEMA、HDDA混液中加入流平劑、消泡劑、阻聚劑、防沉劑和 分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后緩慢添加藍(lán)色陶瓷色料高速分散，使藍(lán)色陶瓷色料均 勻分散，形成色漿；
[0030] B)制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚 氨酯丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌?，調(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1200r/min，攪拌 30min，緩慢添加光引發(fā)劑184、光引發(fā)劑ΤΡ0、ΒΡ0及異辛酸鈷，繼續(xù)攪拌30min;
[0031] C)制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<1μπι，得藍(lán)色UV光熱雙 重固化陶瓷噴墨油墨。
[0032] 表 1
[0033]
[0034] 將上述實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-6制備的藍(lán)色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨在玻化 的陶瓷磚上進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為40-60μπι，然后利用紫外光源線功率90W/cm的紫外光進(jìn)行 光照30s，再將紫外固化后的陶瓷磚置于60°C下燒結(jié)45min，冷去后檢測陶瓷磚上油墨效果 如表2所示：
[0035] 表 2
[0036]
[0037] (二）
[0038] 按表3所示重量份組分制備黃色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，制備方法如下， [0039] A)制備色漿:邊攪拌邊向DPGDA、TMPTA混液中加入流平劑、消泡劑、阻聚劑、防沉劑 和分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后緩慢添加黃色陶瓷色料高速分散，使黃色陶瓷色料 均勻分散，形成色漿；
[0040] B)制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚 氨酯丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌?，調(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1200r/min，攪拌 30min，緩慢添加光引發(fā)劑907、光引發(fā)劑ITX、AIBN及環(huán)烷酸鈷，繼續(xù)攪拌30min;
[0041] C)制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<1μπι，得黃色UV光熱雙 重固化陶瓷噴墨油墨。
[0042] 表 3
[0043]
[0044] 將上述實(shí)施例4-5和對(duì)比例7-12制備的黃色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨在?；?的陶瓷磚上進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為30-50μπι，然后利用紫外光源線功率lOOW/cm的紫外光進(jìn) 行光照25s，再將紫外固化后的陶瓷磚置于70°C下燒結(jié)40min，冷去后檢測陶瓷磚上油墨涂 層效果如表4所示：
[0045] 表 4
[0047]
[0048] (三）
[0049] 按表5所示重量份組分制備紅棕UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，制備方法如下，
[0050] A)制備色漿:邊攪拌邊向IB0A、TPGDA混液中加入流平劑、消泡劑、阻聚劑、防沉劑 和分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后緩慢添加棕色陶瓷色料高速分散，使棕色陶瓷色料 均勻分散，形成色漿；
[0051 ] B)制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚 氨酯丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌?，調(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1200r/min，攪拌 30min，緩慢添加光引發(fā)劑907、光引發(fā)劑ΤΡ0、光引發(fā)劑TP01173、BP0及異辛酸鈷，繼續(xù)攪拌 30min；
[0052] C)制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<1μπι，得棕色UV光熱雙 重固化陶瓷噴墨油墨。
[0053] 表 5
[0055]
[0056] 將上述實(shí)施例7-9和對(duì)比例13-18制備的棕色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨在玻 化的陶瓷磚上進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為60-80μπι，然后利用紫外光源線功率80W/cm的紫外光進(jìn) 行光照50s，再將紫外固化后的陶瓷磚置于80°C下燒結(jié)50min，冷去后檢測陶瓷磚上油墨涂 層效果如表6所不：
[0057] 表 6
[0059](四）
[0060]按表7所示重量份組分制備黑色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，制備方法如下， [0061 ] A)制備色漿:邊攪拌邊向HDDA、DPGDA、TMPTA混液中加入流平劑、消泡劑、阻聚劑、 防沉劑和分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后緩慢添加和色陶瓷色料高速分散，使黑黃色 陶瓷色料均勻分散，形成色漿；
[0062] B)制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚 氨酯丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌?，調(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1200r/min，攪拌 30min，緩慢添加光引發(fā)劑184、光引發(fā)劑TPO、BPO及異辛酸鈷，繼續(xù)攪拌30min;
[0063] C)制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<1μπι，得黑色UV光熱雙 重固化陶瓷噴墨油墨。
[0064] 表 7
[0066] 將上述實(shí)施例10-12和對(duì)比例19-24制備的黑色UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨在 ?；奶沾纱u上進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為80-100μπι，然后利用紫外光源線功率120W/cm的紫外 光進(jìn)行光照50s，再將紫外固化后的陶瓷磚置于80°C下燒結(jié)60min，冷去后檢測陶瓷磚上油 墨涂層效果如表8所示：
[0067] 表 8
[0069]
[0070] 以上所述僅以實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解， 但不代表本發(fā)明的實(shí)施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā) 明的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，包括以下重量組分： 聚氨酯丙烯酸酯 K)~30份 環(huán)氧丙烯酸酯 10~45份 單體 5~40份 光引發(fā)劑 1~3份 熱促進(jìn)劑 0.32~1.5份 分散劑 2~18份 娃焼偶聯(lián)劑 2~.18.份 陶瓷色料 15~45份 助劑 1~4份 還包括熱引發(fā)劑，所述熱引發(fā)劑與熱促進(jìn)劑的重量比為2~2.5:1; 所述的單體選自低粘度的單官能團(tuán)丙稀酸酯、雙官能團(tuán)丙稀酸酯或三個(gè)及以上官能團(tuán) 的丙烯酸酯中的一種或多種組合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述單官能團(tuán)丙 烯酸酯選自甲基丙烯酸羥乙酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、乙氧基乙氧 基乙基丙烯酸酯中的至少一種;所述雙官能團(tuán)丙烯酸酯選自1，6-己二醇雙丙烯酸酯、二縮 丙二醇雙丙烯酸酯、三縮丙二醇雙丙烯酸酯中的至少一種;所述三個(gè)及以上官能團(tuán)的丙烯 酸酯選自三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述的聚氨酯丙 烯酸酯與環(huán)氧丙烯酸酯的重量比例為1:1.5~3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述熱引發(fā)劑選 自偶氮類熱引發(fā)劑或有機(jī)過氧化物熱引發(fā)劑中的一種或多種混合組成的熱引發(fā)劑體系;所 述熱引發(fā)劑體系適用溫度為30~80°C;所述熱促進(jìn)劑選自環(huán)烷酸鈷或異辛酸鈷中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述的偶氮類熱 引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁酸二甲酯中的一種;所述有機(jī)過氧 化物熱引發(fā)劑選自過氧化苯甲酰、過氧化苯甲酰叔丁酯、過氧化2-乙基己酸叔丁酯中的一 種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，光引發(fā)劑選自 a-羥基酮衍生物與?；⒀趸锏幕旌瞎庖l(fā)體系或a-胺基酮衍生物與硫雜蒽酮的混 合光引發(fā)體系或a-羥基酮衍生物、酰基膦氧化物與a-胺基酮衍生物的混合光引發(fā)體系。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述a-羥基酮 衍生物可選自光引發(fā)劑1173或光引發(fā)劑184中的一種;所述的?；⒀趸锟蛇x自光引發(fā) 劑TPO或光引發(fā)劑819中的一種；所述的a-胺基酮衍生物可選自光引發(fā)劑907或光引發(fā)劑 369;所述的硫雜蒽醌可選自光引發(fā)劑ITX。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨，其特征在于，所述的助劑選自 流平劑、消泡劑、阻聚劑、防沉劑中的至少兩種的組合。9. 如權(quán)利要求1所述UV光熱雙重固化陶瓷噴墨油墨的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： A) 制備色漿:邊攪拌邊向單體中加入助劑和分散劑，在高速攪拌下混合均勻，然后緩慢 添加陶瓷色料高速分散，使陶瓷色料均勻分散，形成色漿； B) 制備預(yù)混液:高速攪拌下，向色漿中添加硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻后，緩慢添加聚氨酯 丙烯酸酯及環(huán)氧丙烯酸酯，充分?jǐn)嚢杌旌?，調(diào)整高速分散機(jī)轉(zhuǎn)速至1000~1300r/min，攪拌 25~35min，緩慢添加光引發(fā)劑、熱引發(fā)劑、熱促進(jìn)劑，繼續(xù)攪拌25~40min; C) 制備油墨:將預(yù)混液置于球磨機(jī)中研磨至陶瓷色料粒徑<lwii，得UV光熱雙重固化陶 瓷噴墨油墨。
【文檔編號(hào)】C09D11/30GK106046938SQ201610478923
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】譚海林
【申請(qǐng)人】佛山市彩貴新型材料有限公司