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源磊小課堂|組成UV油墨的成份及其作用解析

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發布時間:
2020-03-12
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源磊小課堂|組成UV油墨的成份及其作用解析

 

UV油墨的主要成分是聚合性預聚物、感光性單體、光引發劑、輔助成分是著色顏料、填料、添加劑(流平劑、阻聚劑)等。

 

1、聚合性預聚物

  聚合性預聚物是決定UV光油涂層性能的重要成分,是UV油墨中的最基本成分,是成膜物質,性能對固化過程和固化后墨膜的性質起著重要作用。一般根據骨架結構來分類。骨架結構影響涂層硬度、耐摩擦性、附著性、耐光性、耐化學品性和耐水性等。

  預聚物從結構上看,齊聚物都為含有“C=C”不飽和雙鍵的低分子樹脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等。主要有環氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸樹脂、聚丙烯酸丙酯、不飽和聚酯樹脂等幾種樹脂類型。而在同樣的條件下,光固化速度丙烯酰基最快,故齊聚物大都為丙烯酸樹脂。

 

 

2、感光性單體(活性稀釋劑)

  UV油墨和UV光油在涂布時需要有適應涂布機的粘度,一般是通過添加20%~80%的單體來降低預聚物的粘度,同時單體自身發生聚合,成為固化膜的一部分。

  活性稀釋劑也叫交聯單體,是一種功能性單體,其在油墨中的作用是調節油墨的粘度、固化速度和固化膜性能。活性稀釋劑結構上也含“C=C”不飽和雙鍵,可以是丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基和烯丙基。鑒于丙烯酰基光固速度最快,因此目前使用的活性稀釋劑大多是丙烯酸酯類單體。由于含有丙烯酰基的數量不同,可分為單官能團、雙官能團三類,各類官能團活性稀釋劑的釋放效果和固化速度都不同。一般來說,官能度愈多,固化速度愈快,但稀釋效果愈差。

  傳統的活性稀釋劑,如苯乙烯、第一代丙烯酸酯單體等,他們的毒性很強,有些丙烯酸酯類單體對皮膚有很強烈的刺激作用。為了減少活性稀釋劑對皮膚的刺激性,通常有兩種方法:一是采用環氧乙烷,環氧丙烷和已酯開環聚合增加單體分子量;二是改變單體酯基結構;還有一種就是改變以前使用醇酯化方法。在采用醇加成到丙烯酰基上,使多官能度單體皮膚刺激性大大降低,如新戊二醇二丙烯酸酯采用酯化合成時,PH值(皮膚刺激性指數)為4.96,而采用加成法合成時,PH值降為0.3。

  最近,開發出了一些性能很好的單體,如:烷氧基丙烯酸酯、碳酸單丙烯酸酯、咪唑基單丙烯酸酯、環碳酸酯單丙烯酸酯、環氧硅酮單體、硅酮類丙烯酸酯以及乙烯基醚類單體等。選擇單體時,要遵循以下原則:

  a、粘度低,稀釋效果好;

  b、固化快;

  c、在材料上有良好的附著性;

  d、對皮膚刺激性小,毒性小;

  e、在涂層中不留氣味。

 

 

3、光引發劑

  光引發劑是能吸收輻射能,經過化學變化產生具有引發劑聚合能力的活性中間體的物質,也是任何UV固化體系都需要的主要成分。光引發劑可分為奪氫型和裂解型;奪氫型是需要和一含活潑氫的化合物(一般稱助引發劑)相配合,通過奪氫反應,形成自由基,是雙分子光引發劑;裂解型是光引發劑受激光發后,分子內分解為自由基,是單分子光引發劑。

  (1)奪氫型:以二甲苯酮(BP)為例,單獨使用二苯甲酮時,不能使烯類單體進行光聚合,要其成為光引發劑需求是不同的。其反應機理是不同的烷基和芳基,從醇和醚中提取氫原子時,氧氣很容易淬滅激發態的二苯甲酮。而從胺中提取氫原子時,由于酮形成激發態后馬上與胺形成激發態的絡合物,避免了向氧分子的能量轉移,所以胺體系不易為氧氣淬滅,與醇醚體系相比,也減少了向單體發生能量轉移的可能型。因此,在實際應用中,一般采用胺體系。除二苯甲酮外,這類光引發劑還有蒽醌類合硫雜蒽酮類,如常用于UV油墨中的有2-異丙基硫雜蒽酮。

  (2)裂解型:以安息香醚類為例,安息香醚曾是實際應用最廣的一種光引發劑,其特點是激發態克直接分解成兩會總自由基。生成的游離基都可以引發單體聚合。安息香醚的激發態壽命短,不易為氧氣淬滅,也不能為苯乙烯所淬滅,所以可用于苯乙烯的聚合。但安息香醚即使不見光也有不同程度的熱分解,貯存穩定性不好,一般要加穩定劑和阻聚劑,目前常用的是安息二甲香醚。

  選擇光引發劑應遵循的原則:

  a、對UV范圍的光量吸收效率高;

  b、相對穩定性好;

 

  c、成本低。

 

 

4、其他助劑

    助劑主要是用來改善油墨的性能,UV油墨中常用的助劑有穩定劑、流平劑、消泡劑、分散劑、蠟等。

  (1)穩定劑:穩定劑是用來減少存放時發生熱聚合,提高油墨儲存穩定性。常用對苯二酚、對甲氧基苯酚、對苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等。

  (2)流平劑:流平劑是用來改善油墨層的流平性,防止縮孔的產生,使墨膜表面平整,同時也增加了油墨印刷的光澤度。

  (3)消泡劑:消泡劑是用來改善油墨層的流平性,防止縮孔的產生,使墨膜表面平整,同時也增加了油墨印刷的光澤度。

  (4)分散劑:分散劑能使油墨中的顏料于連結料很好低潤濕,使顏料在油墨中有很好的分散性,縮短油墨制造時的研磨時間;降低顏料的吸油量,以制造高濃度的油墨;防止油墨中顏料顆粒的凝聚合沉淀。分散劑一般是表面活性劑。

 

  (5)蠟:蠟主要作用是改變油墨的流變性、改善抗水性合印刷性能(如調節粘性),減少蹭臟、拉紙毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蠟膜二提高印刷品的耐磨性等。在UV油墨中,蠟還起阻隔空氣,減少氧阻聚作用,有利于表面固化。但在油墨中加入過量的蠟和選錯蠟的品種,會降低油墨的光澤,破壞油墨轉移性能,延長干燥時間。

 

 

 

 

 

 

 

 

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