UV固化油墨的機理及其影響因素

1、技術(shù)與應(yīng)用固化油墨的機理及其影響因素陳希榮一、固化油墨的機理紫外線干燥油墨（即固化油墨）旨在一定波長的紫外光光線照射下，油墨內(nèi)的連接料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從液態(tài)轉(zhuǎn)變成為固化的油墨。固化是依靠光波的傳遞引發(fā)反應(yīng)，所以固化體系中必須包含光敏引發(fā)劑。我們一般所說的，在印刷中實際上就是紫外線固化的簡稱，即印刷品在印刷結(jié)束后，在紫外線照射下干燥過程。紫外光獲得及時快速干燥效果，這種概念已經(jīng)發(fā)展多年，行業(yè)內(nèi)一直對干燥的許多優(yōu)點贊賞有加。轉(zhuǎn)而應(yīng)用固化油墨，光油和粘膠劑之后，普遍認為受益的方面包括色彩一致性、環(huán)境因素、物理特性、印刷質(zhì)量、印刷過程和加網(wǎng)印品效果等等。吸收能量并引發(fā)單體發(fā)生聚合形成固體時固化。油墨或光

2、油的液體當其中的水分或溶劑揮發(fā)就變得干燥，當溶劑揮發(fā)，油墨顏料就殘留下形成固體。可固化材料經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，即固化成了固體，留下密度更深的圖像。應(yīng)。游離基鏈式聚合反應(yīng)繼續(xù)，使液態(tài)成分變成固態(tài)聚合物。（紫外）技術(shù)可迅速固化或干燥專門配方的油墨，光油和凝膠劑，可提高生產(chǎn)速度、改善物理特性：而且與傳統(tǒng)方法相比，幾乎沒有產(chǎn)生空氣污染。毫無疑問，技術(shù)是一項新技術(shù)。它能在數(shù)秒鐘內(nèi)烘干印刷專用油墨或其他感光材料。在紫外光的照射下，油墨和涂層分子凝聚成一層堅固的墨膜，這個工序被準確地描述成紫外線固化方式。干燥時間長短，取決于所有紫外光源的強度及印刷速度。光固化成分經(jīng)紫外光輻照由液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程可分為四個階段：

3、二、對油墨固化速度、粘度、硬度、柔韌性的影響低聚物是低分子量或中等分子量的單官能或多官能不飽和化合物。有丙烯酸聚酯、丙烯酸聚醚、丙烯酸環(huán)氧、丙烯酸聚氨酯、聚烯烴聚硫醇等。低聚物決定著干燥涂膜的抗磨損性、強度、延伸性、耐溶劑性、硬度、柔軟性等基本性能。另外，低聚物也可以用含有通過光敏作用引起光分解而開始聚合的基團化合物。合成固化預(yù)聚物時是為了得到具有剩余不飽和性的分子，要求這種分子當處于某種條件時能與其他不飽和分子交聯(lián)，由液態(tài)變成固態(tài)涂層。顯然，這些不飽和分子在需要其交聯(lián)之前必須穩(wěn)定，不起反應(yīng)。光和光引發(fā)劑之間相互作用。光引發(fā)劑分子化學(xué)重排，形成游離基中間體。這些游離基與預(yù)聚物和單體上的不飽和基

4、團反應(yīng)，引發(fā)鏈式聚合反為了降低涂料的粘度，可年月中國包裝工業(yè)技術(shù)與應(yīng)用在反應(yīng)初期或中期加入稀釋劑。不難設(shè)想光引發(fā)反應(yīng)的速率與配方內(nèi)引發(fā)劑的濃度成正比關(guān)系。因此，增大引發(fā)劑用量可提高固化速度。但是，非聚合性材料在固化涂層中的濃度限于以不損傷聚合物所需的化學(xué)和物理性質(zhì)為限。實際上，固化速率起初隨光引發(fā)劑濃度增高而增高，但此作用很快達到穩(wěn)定，繼續(xù)增加光引發(fā)劑反而會降低固化速率。光引發(fā)劑有多種選擇，根據(jù)配方的用途選定光引發(fā)劑是必要的。許多普通的光引發(fā)劑都是無色的。如使用液態(tài)光引發(fā)劑的優(yōu)點有助于降低粘度。務(wù)必注意，涂料配方中切勿使用過量的引發(fā)劑，否則會造成附著力差，涂層呈干酪狀，容易磨損。而且即使經(jīng)延長

5、輻照時間后涂層還有粘濕的感覺。配方的主題是要對某些特定的涂料及用途摸索出引發(fā)劑的正確用量。如果用百分之幾的引發(fā)劑用量還不能達到合適的固化速度和良好的涂層性能，則應(yīng)對預(yù)聚物和單體的混合物進行重新檢定。或許某一成分應(yīng)該用另一種丙烯酸官能度更高而活性更大的成分取代。應(yīng)。固化涂料常用活性稀釋劑，它們是固化配方極為重要的組成部分，因為它們不僅調(diào)節(jié)粘度，而且是膜物質(zhì)，對涂層的最終性能有顯著影響?；钚韵♂寗┲辽俸幸粋€能以游離基機制與預(yù)聚物共聚的雙鍵?；钚韵♂寗┐蠖鄶?shù)情況下和不飽和齊聚物是彼此連用的?；钚韵♂寗┦菃喂倌芏然蚨喙倌芏缺┧狨?，用以調(diào)節(jié)涂料的粘度和官能度。并可調(diào)節(jié)涂膜的柔韌性、硬度、強韌性和附著

6、力。由于低分子單體揮發(fā)性大、毒性較強，所以使用丙烯酸和多元醇的酯類。例如已二醇丙烯酸酯、三羥甲基丙烷丙烯酸酯（季戊四醇烯酸酯（）等。）、活性稀釋劑之所以很重要，除了因陋就簡為它們對粘度和成膜物有影響外，還有下列原因：（）它們與光引發(fā)劑體系都是決定體系固化速度的主要因素。（）它們把高分子量的預(yù)聚物分子連結(jié)在一起，而且依靠它們的官能度，通常對加速完全固化有顯著貢獻。雙官能活性稀釋劑一樣，很容易形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。（）它們增進或改善固化涂層的性能。預(yù)聚物用量相同時，不同的稀釋劑產(chǎn)生不同性能和不同固化速度。紫外線干燥油墨的連結(jié)料，不能只選用一種光固樹脂，大都采用兩種或多種光固樹脂或預(yù)聚物，交聯(lián)劑拼合。比如：

7、可以用一種或多種丙烯酸樹脂為基礎(chǔ)。最常用的材料是聚氨基甲酸乙酯、環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂為基礎(chǔ)的三官能度構(gòu)型。光固連結(jié)料的選擇主要是根據(jù)以上原則和使用對象、施工方法以及涂膜的性質(zhì)來決定的。以丙烯酸型不飽和聚酯作為油墨的主要連結(jié)料效果最好，這種樹脂具有最高的紫外光反應(yīng)性，生成堅硬的亮膜，具有更合適的柔韌性，能夠滿足紫外光固印刷的需要。而且以交聯(lián)和化學(xué)反應(yīng)形成的涂層密度變化相當大。這一密度的變化與涂層表面的硬度的變化關(guān)系密切，以這種方式產(chǎn)生的硬度遠遠超出了油墨濕潤粘附的硬度范圍。催輔助劑。輔助劑中有減粘劑、干劑和堅膜劑。減粘劑用于降低油墨的粘度，添加量宜在以內(nèi)，超過此量時會降低油墨的硬化性；催干劑用于增

8、加光油墨的固化速度，添加量宜在體系的固化速率取決于游離基產(chǎn)生的速率和隨之鏈增長反應(yīng)的效率。為了能產(chǎn)生過量游離基，大多數(shù)配方均含有足夠比例的光引發(fā)劑。當然，燈源的特征波長和光引發(fā)體系也都影響游離基生成速率。引發(fā)劑的吸收譜帶非常寬，通常能接受燈源發(fā)射的幾個強紫外峰。鑒于這些原因，配方者務(wù)必要認識到切勿過分著眼于以燈源的輸出光譜去迎合引發(fā)劑的吸收光譜。恰恰相反，應(yīng)該選擇引發(fā)劑，使其吸引區(qū)盡可能與燈源發(fā)射的有效輻射相匹配。以內(nèi)；堅膜劑最大限度為，超過此量毫無效果。不同的顏料對于紫外光譜的吸收和反射率是不同的，因此，光固油墨的固化速度由于顏料的不同也有區(qū)別。透明度好的顏料，由于紫外線透射率高，所以固著快一些；炭黑的紫外線吸收能力較高，固化得最慢；白色顏料反光性強，也妨礙了固化。根據(jù)以上原則，紫外線干燥油墨選用的顏料大致有鈦白粉、聯(lián)苯胺黃、酞菁藍、永久紅、桃紅、寶紅、耐曬深紅、炭黑等作為主要的原料。選用對于紫外線光譜吸收率小的顏料，才能不會妨礙光固油墨的固化速度。關(guān)于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，要較詳細說明以下幾點：（）為提高引發(fā)效率，往往要使用光引發(fā)劑和光增感劑混合物。（）稀釋劑通常是單官能、雙官能或三官能的。當然也可使用更多官能固的分子。（）預(yù)聚物一般為