用于制備具有結構色光變特性印刷品的水性油墨的配方及水性油墨的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油墨，具體涉及一種水性油墨的制備方法及油墨配方。
【背景技術】
[0002] 油墨是由顏（染）料及填充劑、連接料、溶劑、輔助劑等組成的膠態分散體系，它是 用于印刷過程不可缺少的著色材料。通過印刷將圖案、文字表現在承印物上，用于書刊、包 裝、裝飾等各種印刷。隨著新型染料、顏料的不斷涌現，不同色相、明度、飽和度的油墨相繼 出現，在滿足了多彩的顏色需求同時，人們希望油墨能夠提供諸如金屬質感、珍珠色澤等賦 予其富麗堂皇的效果及高貴華麗的形象。于是，出現了珠光油墨、金屬油墨等添加了效果顏 料的油墨，這些油墨是指用細小的金屬薄片或珠光顏料代替傳統油墨中的顏料或染料配制 而成的。但這些油墨由于效果顏料的色澤種類有限，且污染較大等缺點限制了其應用范圍。
[0003] 受自然界中諸如蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、金龜子的甲殼、珍珠與貝類內殼、熱帶魚鱗 片等絢麗色彩的啟發，發展制備了一種在微米、亞微米等光波長的量級上折射率呈現周期 性變化的電介質材料一一光子晶體。由于布拉格衍射作用，能反射入射光，形成區別于色素 顏色的"結構顏色"。由于結構色具有不褪色、環保和虹彩效應等優點，其用于油墨在顯示、 裝飾、防偽等領域具有廣闊的應用前景。
[0004] 專利號為01812853. X的中國發明公開了一種具有乳白色效果的顆粒，該顆粒的 粒度范圍為5 μπι-5000 μπι，包括在填充及規則排列的結構中標準偏差小于5%的單分散的 球，所述球的直徑為50nm~2 μπι，所述結構從區域角度來說是三維的，并且通過物理或化 學改性實現了機械穩定。雖然其中公開了該顆粒在制備油墨中的應用，但是光子晶體完成 組裝后作為顏料添加入墨水配方應用中仍存在很大缺陷，一方面其結構顏色由于散射存在 結構色彩泛白，色相飽和度低等問題，另一方面組裝完成的光子晶體作為顏料分散在油墨 中受溶劑影響中又會分散成納米顆粒而喪失結構色的問題。因此，限制了環保、色澤絢麗、 有虹彩效應的"結構色"材料的應用。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提供一種用于制備具有結構色光變特性印刷品的水性油墨的 制備方法及油墨配方，使得采用該油墨制得的印刷品的油墨層具有色澤絢麗、有虹彩效應 的結構色。
[0006] 本發明的另一目的在于提供一種水性油墨，使得采用該油墨制得的印刷品的油墨 層具有光變特性，即油墨層表面在光源照射下正看或側視，隨著人眼視角的改變，呈現不同 的顏色的光變特性。
[0007] 為了實現上述發明目的，本發明的技術方案為：一種水性油墨的油墨配方，以油墨 的重量份為100份，所述油墨包括：單分散納米微球乳液40-60份，水性樹脂10-30份，醇類 溶劑0-15份，無機納米顆粒2-15份，分散劑0. 5-3份，消泡劑0. 5-2份。
[0008] 上述技術方案中，以油墨的重量份為100份，所述油墨還包括：流平劑1-5份，成膜 助劑2-15份，附著力促進劑0. 3-5份，增稠劑0. 3-2. 5份。
[0009] 上述技術方案中，所述單分散納米微球乳液為固含量在20-60 % (包括20 %和 60% )的水分散乳液；所述單分散納米微球選自但不限于：聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯 酸、聚丙烯酰胺、二氧化硅、二氧化鈦、四氧化三鐵、酚醛樹脂。
[0010] 上述技術方案中，所述單分散納米微球粒徑是80~900納米，所述單分散納米微 球的單分散性PDI小于0. 3。優選的技術方案中，所述單分散納米微球粒徑為120~400納 米，并且所述單分散納米微球的單分散性PDI小于0. 04。
[0011] 上述技術方案中，所述單分散納米微球可以為無色微球也可為彩色微球。其中，彩 色微球可以為微球自身顏色，也可以為無色微球通過染色獲得。
[0012] 上述技術方案中，所述水性樹脂為水性樹脂或水性乳液中的一種，并且，當水性樹 脂為水性樹脂乳液時，所述水性樹脂乳液固含量為20-50%，pH小于8,成膜溫度低于70°C。 優選的技術方案中，所述水性樹脂選自：水性聚氨酯、水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液、水 性環氧樹脂乳液、水性醇酸樹脂。
[0013] 上述技術方案中，所述醇類溶劑選自但不限于：乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異 丁醇。
[0014] 上述技術方案中，所述無機納米顆粒為可以選擇但不限于：二氧化鈦、氧化鋅、氧 化鐵、四氧化三鐵、氧化鎂中的一種或者一種以上的組合，并且所述無機納米顆粒的粒徑小 于500納米。
[0015] 上述技術方案中，所述分散劑選自但不限于：無機鹽分散劑、高分子聚合物分散 劑。所述分散劑為市售商品，可促進顏料在油墨中潤濕分散。優選的技術方案中，所述分散 劑選自但不限于：COATEX PE737、B0RM0D0L SPS 2528 或 HYDR0PALAT 1080。
[0016] 上述技術方案中，所述消泡劑為水性油墨消泡劑，為消除攪拌過程中產生的氣泡。 優選的技術方案中，所述消泡劑選自但不限于：礦物油類消泡劑、有機硅消泡劑。其中，礦物 油類消泡劑主要成分是載體油、疏水顆粒等，根據載體油的低表面張力化合物類型分為有 機醇類、醇酯類。有機硅消泡劑的主要組分是由在室溫下能保持液態的線狀聚硅氧烷（英 文名：Polysiloxane, Silicones)(又稱硅油）作為活性劑，聚硅氧烷主要有以下類型：聚二 甲基硅氧烷、氟硅氧烷、乙二醇硅氧烷。所述消泡劑為市售產品。更優選的技術方案中，所 述消泡劑選自但不限于：Surfynol DF-210、BYK-019、BYK-094 或 BYK-080A。
[0017] 上述技術方案中，所述流平劑選自但不限于：有機硅丙烯酸酯、聚醚改性硅氧烷。 所述流平劑為市售產品，該流平劑在水、醇中具有良好的混溶性。優選的技術方案中，所述 流平劑選自但不限于：Hydropalat 3037、BYK-333、或 BYKET0L-AQ。
[0018] 上述技術方案中，所述成膜助劑選自但不限于：醇、醇酯、醇醚類成膜助劑。優選的 技術方案中，所述成膜助劑選自：十二碳醇酯（即Texanol酯醇或醇酯一 12)、苯甲醇（BA)、 乙二醇丁醚（EB)、丙二醇苯醚（PPH)。更優選的技術方案中，所述成膜助劑選自但不限于： 醇酯十二、TEXANOL 0E-300 或 SER-AD FX 510。
[0019] 上述技術方案中，所述附著力促進劑選自但不限于：羧基共聚物、環氧基磷酸酯化 合物、羥基酚醛磷酸酯、羧基磷酸酯、氨基烷氧基硅烷、環氧基烷氧基硅烷。所述附著力促進 劑為市售廣品，可提尚油墨對底材的附著力，同時提尚涂層內部的黏附力。優選的技術方 案中，所述附著力促進劑選自但不限于：DEGO ADDID 900、DEGO ADDID 910、EP-DS1300或 N-Sic〇-6100〇
[0020] 上述技術方案中，所述增稠劑選自但不限于：纖維素醚增稠劑、聚丙烯酸鹽增稠 劑、聚氨酯增稠劑、疏水改性非聚氨酯增稠劑及無機增稠劑。所述增稠劑為市售商品。優選 的技術方案中，所述增稠劑選自但不限于=EHEC或E230X。
[0021] 上述技術方案中，所述水性油墨還包括顏料，以水性油墨的重量份為100份，顏料 的重量份為2-10份。所述顏料選自但不限于：二氧化鈦、鉛白、鋅白、鋅鋇白、石黑、炭黑、 鐵黑、鐵紅、鎘紅、鐵黃、鉻黃、鎘黃、鉻綠、群青、鐵藍、酞菁藍或酞菁綠中的一種或兩種以上 (包括兩種）的混合物。所述顏料皆為市售有機顏料或無機顏料。
[0022] 本發明同時要求保護一種水性油墨的制備方法，包括以下步驟：
[0023] (1)將單分散納米微球乳液、水性樹脂、醇溶劑混合并攪拌均勻；
[0024] (2)然后加入無機納米顆粒、分散劑和消泡劑，分散均勻然后充分研磨；
[0025] (3)再加入流平劑、成膜助劑、附著力促進劑和增稠劑，混合均勻，即得到水性油 墨；
[0026] 其中，以水性油墨的重量份為100份，各原料的重量份為：
[0027] 單分散納米微球乳液40-60份，水性樹脂10-30份，醇類溶劑0-15份，無機納米顆 粒2-15份，分散劑0. 5-3份，消泡劑0. 5-2份，流平劑1-5份，成膜助劑2-15份，附著力促 進劑0. 3-5份，增稠劑0. 3-2. 5份。
[0028] 上述技術方案中，還可以在步驟（2)中加入顏料中的一種或一種以上的混合物。 所述顏料選自但不限于：二氧化鈦、鉛白、鋅白、鋅鋇白、石黑、炭黑、鐵黑、鐵紅、鎘紅、鐵黃、 鉻黃、鎘黃、鉻綠、群青、鐵藍、酞菁藍、酞菁綠。所述顏料皆為市售有機顏料或無機顏料。以 水性油墨的重量份為100份，顏料的重量份為2-10份。