專利名稱：一種低能電子束輻射固化涂料及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種低能電子束輻射固化涂料及其使用方法，尤其涉及一種應用于塑 膠或紙張底材上的低能電子束輻射固化涂料及其使用方法。
背景技術：
現在印刷行業中，紫外光固化進展很快。在許多低速到中速的窄幅印刷使用中，光 固化UV是比較經濟的加工方法。然而，在闊幅高速印刷時，UV產生的熱量多，使得印刷涂層 不均勻，在一些熱敏性的薄膜等基材印刷時，薄膜易變形。由于UV光固化涂料固化時的能 量較小，固化后的涂層殘留較多未反應完全的小分子單體，同時由于配方中含有光引發劑， 涂層中的遷移成分較多，氣味較大，涂膜性能較差。中國專利CN101117458公開了一種紫外光或電子束引發的固化涂料，在反應器中 首先加入二異氰酸酯、催化劑，將等當量的聚氨酯多元醇加入反應器之中，其加入速度應控 制在使反應器中的混合物溫度不超過80°C，持續加熱反應器，使反應混合物在65°C下保溫 2小時，然后將等當量的2-羥基丙烯酸乙酯一次性加入，并在65°C下再保溫1小時，生成預 聚物，取預聚物20kg，將80kg的活性稀釋劑、光引發劑、熱穩定劑、選擇性粘接促進劑加入， 持續在65°C下保溫2小時，即制得涂料。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供另一種低能電子束輻射固化涂料，進一步，本發 明還提供了該涂料的使用方法。為解決以上技術問題，本發明所采用的技術方案是一種低能電子束輻射固化涂 料，其重量百分組成為40% -90%反應性低聚物、10% -60%反應性單體、0. 3% -5%的添加 劑、0% -30%的熱塑性樹脂、0% -15%的光引發劑、0% -30%的顏填料。進一步在上述電子束輻射固化涂料中，所述的反應性低聚物是丙烯酸酯或甲基 丙烯酸酯官能基的齊聚物。所述的反應性單體是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧化季戊四醇的三和四丙烯 酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、烷氧化二 丙烯酸二丙二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸己 酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯 酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、η-乙烯基甲酰胺、丙烯酸異癸 酯、乙烯基_己內酰胺、丙烯酸異辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二醇苯基醚-丙烯酸酯、聚 乙二醇苯基醚-丙烯酸酯，聚丙二醇苯基醚-丙烯酸酯和這些化合物的烷基取代的苯基衍 生物中的一種或幾種。所述的熱塑性樹脂是松香及其衍生物、石油樹脂、達瑪樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚氯 乙烯樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂中的一種或幾種。所述的光引發劑是自由基型光引發劑，包括羥基環己基苯基酮、羥甲基苯基丙酮、二甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基_1-[4(甲基硫代)苯基]2-嗎啉代丙酮-1 ； 1-(4-異丙基苯 基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羥基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羥 基乙氧基)苯基-2-(2-羥基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯乙酮、2，4，6_三甲基苯甲酰基 二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)_2，4，4-三甲基戊基氧化膦和2-羥基-2-甲 基-1-苯基-丙- 1-酮的混合物及其混合物。所述的添加劑是本領域技術人員常用的穩定劑、附著力促進劑、光敏劑、催化劑， 引發劑、潤滑劑、潤濕劑、流平劑、消泡劑、抗氧劑和分散劑中的一種或幾種。所述的顏填料是二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、硫酸鋇、硅酸鋁、硅酸鈣、碳黑、氧化鐵 黑、銅鉻鐵礦黑、氧化鐵，氧化鉻綠、鐵蘭、鉻綠、錳紫、磷酸鈷、鉻酸鉛、鉬酸鉛，和鎘、鈦酸 鹽、珠光劑、滑石粉、碳酸鈣、氧化鋁、高嶺土、單偶氮顏料.重氮顏料、重氮縮舍顏料、哇吖 啶酮顏料、二噁嗪紫.甕顏料，硫靛顏料、酞菁顏料、四氯異吲哚啉酮中的一種或幾種。再進一步，本發明還提供了上述電子束輻射固化涂料印刷在以塑膠或紙張為底材 上的使用方法。在該使用方法中，當電子束輻射固化涂料不含光引發劑時，其使用步驟為， a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料；b)采用小于或等于200士 10kV電 子束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。在另一種使用方法中，當電子束輻射固化涂料含少量的光引發劑時，其使用步驟 為，a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料；b)先采用紫外光進行預固化 涂層；c)再采用小于或等于200士 10kV電子束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。上述電子束輻射固化涂料不含揮發性有機物，且固化的能量大，使涂層固化更為 徹底，基本不殘留小分子單體，所以不管是涂料，還是固化后的涂層，都更為環保和安全，特 別適合食品、香煙、酒類等包裝品的涂裝。涂層固化更為徹底，涂層具有更高的耐磨性、耐劃 傷性、耐溶劑性等物理化學性能。同時由于不含或很少含光引發劑，所以涂層亦具有優異的 耐黃變性，以及良好的柔韌性。并且對于厚涂層和含顏料體系的涂層，EB固化可以更大地 凸現其優越性。EB固化的能量更大，所以可以獲得更高的固化速度，印刷速度可高達3000 英尺/分鐘。EB涂料不需要價格較高的光引發劑，所以相對于UV涂料成本較低。利用EB 固化產生熱量少這一特點，可以對UV印刷難以對付的熱敏印刷材料，如熱收縮膜、感熱紙 等進行印刷和涂布加工。
具體實施例方式本發明的主旨是調整涂料的組成和配比，使涂料不含揮發性有機物，少用或不用 光引發劑，使涂料具有更高的環保性。由于涂層固化能量高，使得涂層固化更為徹底，基本 不殘留小分子單體，涂層具有更高的耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性等物理化學性能。同時由 于涂料的涂層不含或少含光引發劑等小分子物質，所以涂層亦具有優異的耐黃變性，以及 良好的柔韌性。并且對于厚涂層和含顏料體系的涂層，EB固化可以更大地凸現其優越性。 由于光引發劑價格高，該涂料少用或不用價格較高的光引發劑，所以相對于光固化UV涂料 成本較低。利用EB固化產生熱量少這一特點，可以對UV涂料印刷難以對付的熱敏印刷材 料進行印刷和涂布加工，如熱收縮膜、感熱紙等。下面結合實施例對本發明的內容作進一步 詳述，實施例中所提及的內容并非對本發明的限定，方法中材料及條件的選擇可因地制宜 而對結果并無實質性影響。
首先簡述本發明的基本方案一種低能電子束輻射固化涂料，其重量百分組成為 40% -90%反應性低聚物、10% -60%反應性單體、0. 3% -5%的添加劑、0% -30%的熱塑性 樹脂、0% -15%的光引發劑、0% -30%的顏填料。上述電子束輻射固化涂料印刷在以塑膠或紙張為底材上的使用。使用步驟為， a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料的涂層；b)采用小于或等于 200士 10kV電子束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。當涂料少含有光引發劑時，所述的使用步驟為，a)印刷于塑膠或紙張底材至少一 層電子束輻射固化涂料的涂層；b)可先采用紫外光進行預固化涂層；c)再采用小于或等于 200士 10kV電子束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。實施例1制備電子束固化涂料，將反應性低聚物1500克環氧丙烯酸酯齊聚體、300克聚氨 酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體1000克二丙烯酸三丙二醇酯 TPGDA、350克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333，攪拌混 合均勻。輥涂于紙張表面，涂膜厚度約4微米，暴露于150kV的電子束輻射中，劑量約 60kGy，對樣品進行固化。所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。實施例2制備電子束固化涂料，將反應性低聚物1500克甲基丙烯酸酯齊聚體、300克聚氨 酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體1000克三羥甲基丙烷三丙烯 酸酯、350克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333，攪拌混 合均勻。輥涂于紙張表面，涂膜厚度約4微米，暴露于180kV的電子束輻射中，劑量約 60kGy，對樣品進行固化。所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。實施例3制備電子束固化涂料，將反應性低聚物1500克甲基丙烯酸酯齊聚體、300克聚氨 酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體1000克丙烯酸己酯、350克三 羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333，攪拌混合均勻。輥涂于紙張表面，涂膜厚度約4微米，暴露于200kV的電子束輻射中，劑量約 60kGy，對樣品進行固化。所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。實施例4制備電子束固化的黑色涂料，將反應性低聚物2000克環氧丙烯酸酯齊聚體、300 克聚氨酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333， 潤濕分散劑40克分散劑BYK163，400克炭黑攪拌混合均勻。固化方式同實例1。所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。實施例5制備電子束固化的白色涂料，將反應性低聚物2000克環氧丙烯酸酯齊聚體、300 克聚氨酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333，潤濕分散劑40克分散劑BYK163，800克鈦白粉攪拌混合均勻。固化方式同實例1。所得的 涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。實施例6制備電子束固化的白色涂料，將反應性低聚物2000克甲基丙烯酸酯齊聚體、300 克聚氨酯丙烯酸酯齊聚體、300克聚酯丙烯酸酯齊聚體，反應性單體500克二丙烯酸三丙二 醇酯TPGDA、500克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，100克2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基 二氧磷酮，流平助劑15克有機硅共聚物BYK333，潤濕分散劑40克分散劑BYK163，800克鈦 白粉攪拌混合均勻。輥涂于紙張表面，涂膜厚度約4微米，先采用紫外光進行預固化涂層；再暴露于 200kV的電子束輻射中，劑量約60kGy，對樣品進行固化。所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐 溶劑性好。在上述實施例中，所述的反應性單體還可以是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧 化季戊四醇的三和四丙烯酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯 酸二丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸二丙二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月 桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、n-乙 烯基甲酰胺、丙烯酸異癸酯、乙烯基-己內酰胺、丙烯酸異辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二 醇苯基醚_丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚_丙烯酸酯，聚丙二醇苯基醚_丙烯酸酯中的一種或 幾種。所述的添加劑是本領域技術要員常用的穩定劑、附著力促進劑、光敏劑、催化劑， 引發劑、潤滑劑、潤濕劑、流平劑、消泡劑、抗氧劑和分散劑中的一種或幾種所述的熱塑性樹脂是松香、石油樹脂、達瑪樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚氯乙烯樹脂、酚 醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂中的一種或幾種。所述的光引發劑是自由基型光引發劑，所述的自由基型光引發劑是羥基環己基 苯基酮、羥甲基苯基丙酮、二甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基_1-[4(甲基硫代)苯基]2-嗎啉 代丙酮-1 ； 1- (4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羥 基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羥基乙氧基)苯基-2- (2-羥基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯 乙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)_2，4，4-三甲基 戊基氧化膦和2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮中的一種或幾種混合物。所述的顏填料是二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、硫酸鋇、硅酸鋁、硅酸鈣、碳黑、氧化鐵 黑、銅鉻鐵礦黑、氧化鐵，氧化鉻綠、鐵蘭、鉻綠、錳紫、磷酸鈷、鉻酸鉛、鉬酸鉛，和鎘、鈦酸 鹽、珠光劑、滑石粉、碳酸鈣、氧化鋁、高嶺土、單偶氮顏料、重氮顏料、重氮縮舍顏料、哇吖啶 酮顏料、二噁嗪紫、甕顏料，硫靛顏料、酞菁顏料、四氯異吲哚啉酮中的一種或幾種。
權利要求
一種低能電子束輻射固化涂料，其重量百分組成為40％-90％反應性低聚物、10％-60％反應性單體、0.3％-5％的添加劑、0％-30％的熱塑性樹脂、0％-15％的光引發劑、0％-30％的顏填料。
2.根據權利要求1所述的低能電子束輻射固化涂料，其特征在于所述的反應性低聚 物是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能基的齊聚物。
3.根據權利要求2所述的低能電子束輻射固化涂料，其特征在于所述的反應性單體 是季戊四醇的三和四丙烯酸酯、烷氧化季戊四醇的三和四丙烯酸酯、二丙烯酸三丙二醇酯、 烷氧化二丙烯酸三丙二醇酯、二丙烯酸二丙二醇酯、烷氧化二丙烯酸二丙二醇酯、三羥甲基 丙烷三丙烯酸酯、烷氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯 酸異冰片酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、月桂基乙 烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚、η-乙烯基甲酰胺、丙烯酸異癸酯、乙烯基-己內酰胺、丙烯酸 異辛酯和N-乙烯基吡咯烷酮、乙二醇苯基醚-丙烯酸酯、聚乙二醇苯基醚_丙烯酸酯，聚丙 二醇苯基醚_丙烯酸酯中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的低能電子束輻射固化涂料，其特征在于所述的添加劑是穩 定劑、附著力促進劑、光敏劑、催化劑，引發劑、潤滑劑、潤濕劑、流平劑、消泡劑、抗氧劑和分 散劑中的一種或幾種
5.根據權利要求4所述的低能電子束輻射固化涂料，其特征在于所述的熱塑性樹脂 是松香、石油樹脂、達瑪樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚氯乙烯樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹 脂中的一種或幾種。
6.根據權利要求5所述的低能電子束輻射固化涂料，其特征在于所述的光引發劑是 自由基型光引發劑，所述的自由基型光引發劑是羥基環己基苯基酮、羥甲基苯基丙酮、二 甲氧基苯基苯乙酮、2-甲基-1-[4(甲基硫代)苯基]2-嗎啉代丙酮-1 ；1-(4_異丙基苯 基)-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1- (4-十二烷基-苯基)-2羥基-2-甲基丙-1-酮、4- (2-羥 基乙氧基)苯基-2-(2-羥基-2-丙基)酮、二乙氧基苯基苯乙酮、2，4，6_三甲基苯甲酰基 二苯基二氧磷酮、(2，6- 二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和2-羥基-2-甲 基-1-苯基-丙-1-酮中的一種或幾種混合物。
7.根據權利要求6所述的涂料，其特征在于所述的顏填料是二氧化鈦、氧化鋅、硫化 鋅、硫酸鋇、硅酸鋁、硅酸鈣、碳黑、氧化鐵黑、銅鉻鐵礦黑、氧化鐵，氧化鉻綠、鐵蘭、鉻綠、錳 紫、磷酸鈷、鉻酸鉛、鉬酸鉛，和鎘、鈦酸鹽、珠光劑、滑石粉、碳酸鈣、氧化鋁、高嶺土、單偶氮 顏料、重氮顏料、重氮縮舍顏料、哇吖啶酮顏料、二噁嗪紫、甕顏料，硫靛顏料、酞菁顏料、四 氯異吲哚啉酮中的一種或幾種。
8.一種根據權利要求1-7中任一項所述低能電子束輻射固化涂料印刷在以塑膠或紙 張為底材上的使用。
9.根據權利要求8所述的使用方法，其特征在于使用步驟為，a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料的涂層；b)采用小于或等于200士IOkV電子束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。
10.根據權利要求8所述的使用方法，其特征在于使用步驟為，a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料的涂層；b)可先采用紫外光進行預固化涂層；C)再采用小于或等于200士 IOkV電子 束輻射上述涂層；或者重復上述使用步驟。
全文摘要
本發明公開了一種低能電子束輻射固化涂料，其重量百分組成為40％-90％反應性低聚物、10％-60％反應性單體、0.3％-5％的添加劑、0％-30％的熱塑性樹脂、0％-15％的光引發劑、0％-30％的顏填料。該涂料特別適用于塑膠或紙張為底材上涂層加工，其使用步驟為，a)印刷于塑膠或紙張底材至少一層電子束輻射固化涂料；b)采用小于或等于200±10kV電子束輻射上述涂料層；或者重復上述使用步驟。該涂料成本低、環保性好。使用該涂料所得的涂層耐磨性、耐劃傷性、耐溶劑性好。
文檔編號C09D4/06GK101845243SQ200910038288
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月28日 優先權日2009年3月28日
發明者孫攀峰, 楊愛軍 申請人:恒昌涂料(惠陽)有限公司