紫外光固化油墨

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1、紫外光固化油墨刘老师*，张老师，王老师(南京大学科技园飞秒检测中心，南京，210032，feimiaojc@126.com)摘要：本文分析了紫外光固化油墨的成膜原理及其组成，并对紫外光固化油墨的特点和应用进行了阐述。指出了紫外光固化油墨目前存在的问题和今后的发展方向。关键词：紫外光固化油墨；成膜原理；应用；发展方向引言紫外光固化(UV固化)是指在紫外光作用下，体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片，引发体系中活性单体或齐聚物的聚合、交联，从而使体系由液态涂层瞬间变成固态涂层。UV固化不需热源、不含溶剂，并且能够快速固化（固化时间可少于1秒），正因为如此，这种技术一面世便受到许

2、多应用厂商的青睐。自1967年德国拜尔公司研制出第一代UV固化涂料以来，UV固化技术在世界范围内得到飞速发展，并迅速在电子、印刷、建筑、装饰、医药、机械、化工及汽车等行业推广应用。紫外光固化材料自70年代在国外商品化以来,一直保持8%~10%的高速增长，主要在于:它固化快,迎合现代自动化生产的需要；无污染，顺应了现代涂料、油墨的发展方向；涂膜质量高、硬度高、耐划伤、耐腐蚀等优点而倍受人们关注。但随着社会的进步,人类生活水平的提高，人们越来越重视效率和环保问题，印刷油墨有两种发展趋势：使用环保型无公害的溶剂型油墨；使用UV紫外光固化型油墨。目前,紫外光固化印刷油墨作为UV固化材料

3、的一大类，在包装印刷行业和印刷电路行业中得到迅速发展和广泛应用，已遍及胶印、凸印(包括柔性版印刷)、凹印、网印及喷墨印刷等印刷领域。伴随国民环保意识的增强，紫外光固化油墨作为绿色环保产品，必将有极大的发展前景。一、UV油墨的组成紫外光固化油墨的主要成份包括光聚合预聚物、感光性单体、光聚合引发剂、有机颜料及助剂等,油墨中光引发剂是一种易受光激发的化合物,在吸收光照后激发成为自由基,能量转移给感光性分子或光交联剂,使UV油墨发生光固化反应。1、预聚物预聚物又称齐聚物。是含有不饱和官能团的低分子聚合物。是UV油墨中最重要的组分，其性能对固化过程和固化膜的性质起决定作用。制备聚合物是为

4、了得到具有不饱和键的分子。要求这种分子当处于某种条件时，比如紫外光照射时，能与其它不饱和分子交联成为大分子，由液态变为固态涂层，并且这些不饱和分子需要在其交联之前必须保持稳定，不起反应。在UV固化油墨中最常用的齐聚物有环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯以及碱溶性丙烯酸树脂等。2、活性稀释剂活性稀释剂也叫交联单体，是一种带有不饱和基团(例如双键)的小分子化合物，在光照下可以与齐聚物交联，其分子量约在几百到几千之间。将活性稀释剂加入粘稠的预聚物的作用是调节UV固化油墨的粘度，控制UV固化油墨固化交联密度,改善固化膜的物理机械性能，如柔性和硬度等。活性稀释剂分为单官能团稀释剂

5、(即每个分子带有一个双键)和多官能团稀释剂(即每个分子带有几个双键)。单官能团活性稀释剂包括加聚反应常用的单体，大多数是易燃和易挥发的；相对来讲，多官能团活性稀释剂有挥发性低和闪点高的特性，所以多官能团活性稀释剂从稀释效果和光固化速度来看，比单官能团活性稀释剂要好。由于活性稀释剂对UV固化油墨的固化过程和固化膜的性质有极其重要的作用，因此，选择合适的活性稀释剂是十分重要的，一般要考虑下列重要性质：粘度、官能度、挥发性、气味、毒理性质、溶解性等。常用的活性稀释剂有以下几种：二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三缩四乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)、三羟甲基三丙烯酸酯(TMPTA)

6、等。3、光引发剂光引发剂是任何紫外固化体系都需要的主要成分，一般是在波长为200~400nm紫外光照射下，能分解成自由基，引发聚合和交联作用的物质。作为光化学反应，引发剂受光激发吸收光子后便变得非常活跃，产生自由基，能量传递到高分子聚合物，产生连锁反应，将线性树脂改变为网状结构，使油墨固化成坚韧的油墨膜。由于紫外线光源很难使光聚合性预聚物的双键直接打开，所以在没有光聚合引发剂的情况下,即使是感光性材料，也不会很快固化。油墨中加入少量的光聚合引发剂，同时暴露在紫外光下；由于光引发剂吸收光量子后，分解生成自由基，这样就开始了链的引发作用，引发不饱和双键发生聚合反应，使聚合物分子不断

7、交联形成网状结构；待自由基失去活性，链的增长终止，油墨就完全固化。UV固化油墨的光敏引发剂一般大致分为：均裂型引发剂、提氢型引发剂和阳离子型引发剂3种。4、阻聚剂阻聚剂指能迅速与游离基作用，减慢或抑制不希望有的化学反应物质，用于延长某些单体和树脂的贮存期，也称聚合终止剂，它包括阻聚剂和缓聚剂。常用的阻聚剂为对苯二酚、对甲氧基苯酚等。5、有机颜料和助剂颜料在UV油墨中同样起着显色作用，它又对油墨的一些特性有直接影响。颜料是不溶于水和有机溶剂的彩色、黑色或白色的高分散度的粉末。根据其来源与化学组