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1、紫外光固化油墨的应用现状和发展（一）（时间:2006-11-6共有986人次浏览）[信息来源:http://info.pcbtn.com] 0 前言 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。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:
2、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[1 ] 。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。预测2005 年世界UV 油墨市场将由2001 年的11 亿美元增长至15 亿美元,年上涨幅度为6 %～8 %。目前,紫外光固化印刷油墨作为UV 固化材料的一大类,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 。 1
3、 紫外光固化油墨的光固化机理和组成 1. 1 紫外光固化油墨的固化机理 紫外光固化材料的光固化机理大致可分为:自由基聚合型、自由基加成型、阳离子聚合型和酸固化型4种。其中以自由基聚合方式进行的光固化反应,其研究工作较其它类型成熟,也是目前UV 油墨应用最广泛的一类。在紫外光照射下,UV 油墨中的光聚合引发剂吸收一定波长的光子后转为游离态分子,成为自由基,然后通过分子间能量的传递,使聚合性预聚物和感光性单体变为激发态,产生电荷转移络合体,络合体间不断交联聚合,固化成膜。UV 油墨的固化过程是一个光化学反应过程,即在紫外光能量的作用下,预聚物在极短的时间内固化成膜;紫外光除了造
4、成油墨的表面固化外,更能渗透深入液状的紫外线固化油墨中,并刺激深层墨膜的进一步固化。传统油墨中以油为主要基础的油墨是在氧化作用下凝固的,而以溶剂或水为基础的油墨主要是靠水或溶剂的蒸发而固化,部分油墨能渗入纸张 。因此,与传统油墨相比,紫外线固化油墨的聚合干燥更为彻底,没有任何蒸发或溶剂性的污染物,墨膜100 %固化。 1. 2 紫外光固化油墨的组成 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.
5、2. 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。从结构上看,齐聚物都为含有C = C 不饱和双键的低分子树脂,平均分子量约在几百到几千之间,大都为丙烯酸树脂。制备聚合物是为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,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。 1. 2. 2 活性稀释剂
6、 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(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
7、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) 等。 1. 2. 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200～400 nm 紫外光照射
