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源磊小课堂|组成UV油墨的成份及其作用解析

发布时间:

2024-01-29 09:38

 

源磊小课堂|组成UV油墨的成份及其作用解析

 

UV油墨的主要成分是聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂、辅助成分是着色颜料、填料、添加剂(流平剂、阻聚剂)等。

 

1、聚合性预聚物

  聚合性预聚物是决定UV光油涂层性能的重要成分,是UV油墨中的最基本成分,是成膜物质,性能对固化过程和固化后墨膜的性质起着重要作用。一般根据骨架结构来分类。骨架结构影响涂层硬度、耐摩擦性、附着性、耐光性、耐化学品性和耐水性等。

  预聚物从结构上看,齐聚物都为含有“C=C”不饱和双键的低分子树脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等。主要有环氧丙烯酸酯树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸树脂、聚丙烯酸丙酯、不饱和聚酯树脂等几种树脂类型。而在同样的条件下,光固化速度丙烯酰基最快,故齐聚物大都为丙烯酸树脂。

 

 

2、感光性单体(活性稀释剂)

  UV油墨和UV光油在涂布时需要有适应涂布机的粘度,一般是通过添加20%~80%的单体来降低预聚物的粘度,同时单体自身发生聚合,成为固化膜的一部分。

  活性稀释剂也叫交联单体,是一种功能性单体,其在油墨中的作用是调节油墨的粘度、固化速度和固化膜性能。活性稀释剂结构上也含“C=C”不饱和双键,可以是丙烯酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基和烯丙基。鉴于丙烯酰基光固速度最快,因此目前使用的活性稀释剂大多是丙烯酸酯类单体。由于含有丙烯酰基的数量不同,可分为单官能团、双官能团三类,各类官能团活性稀释剂的释放效果和固化速度都不同。一般来说,官能度愈多,固化速度愈快,但稀释效果愈差。

  传统的活性稀释剂,如苯乙烯、第一代丙烯酸酯单体等,他们的毒性很强,有些丙烯酸酯类单体对皮肤有很强烈的刺激作用。为了减少活性稀释剂对皮肤的刺激性,通常有两种方法:一是采用环氧乙烷,环氧丙烷和已酯开环聚合增加单体分子量;二是改变单体酯基结构;还有一种就是改变以前使用醇酯化方法。在采用醇加成到丙烯酰基上,使多官能度单体皮肤刺激性大大降低,如新戊二醇二丙烯酸酯采用酯化合成时,PH值(皮肤刺激性指数)为4.96,而采用加成法合成时,PH值降为0.3。

  最近,开发出了一些性能很好的单体,如:烷氧基丙烯酸酯、碳酸单丙烯酸酯、咪唑基单丙烯酸酯、环碳酸酯单丙烯酸酯、环氧硅酮单体、硅酮类丙烯酸酯以及乙烯基醚类单体等。选择单体时,要遵循以下原则:

  a、粘度低,稀释效果好;

  b、固化快;

  c、在材料上有良好的附着性;

  d、对皮肤刺激性小,毒性小;

  e、在涂层中不留气味。

 

 

3、光引发剂

  光引发剂是能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发剂聚合能力的活性中间体的物质,也是任何UV固化体系都需要的主要成分。光引发剂可分为夺氢型和裂解型;夺氢型是需要和一含活泼氢的化合物(一般称助引发剂)相配合,通过夺氢反应,形成自由基,是双分子光引发剂;裂解型是光引发剂受激光发后,分子内分解为自由基,是单分子光引发剂。

  (1)夺氢型:以二甲苯酮(BP)为例,单独使用二苯甲酮时,不能使烯类单体进行光聚合,要其成为光引发剂需求是不同的。其反应机理是不同的烷基和芳基,从醇和醚中提取氢原子时,氧气很容易淬灭激发态的二苯甲酮。而从胺中提取氢原子时,由于酮形成激发态后马上与胺形成激发态的络合物,避免了向氧分子的能量转移,所以胺体系不易为氧气淬灭,与醇醚体系相比,也减少了向单体发生能量转移的可能型。因此,在实际应用中,一般采用胺体系。除二苯甲酮外,这类光引发剂还有蒽醌类合硫杂蒽酮类,如常用于UV油墨中的有2-异丙基硫杂蒽酮。

  (2)裂解型:以安息香醚类为例,安息香醚曾是实际应用最广的一种光引发剂,其特点是激发态克直接分解成两会总自由基。生成的游离基都可以引发单体聚合。安息香醚的激发态寿命短,不易为氧气淬灭,也不能为苯乙烯所淬灭,所以可用于苯乙烯的聚合。但安息香醚即使不见光也有不同程度的热分解,贮存稳定性不好,一般要加稳定剂和阻聚剂,目前常用的是安息二甲香醚。

  选择光引发剂应遵循的原则:

  a、对UV范围的光量吸收效率高;

  b、相对稳定性好;

 

  c、成本低。

 

 

4、其他助剂

    助剂主要是用来改善油墨的性能,UV油墨中常用的助剂有稳定剂、流平剂、消泡剂、分散剂、蜡等。

  (1)稳定剂:稳定剂是用来减少存放时发生热聚合,提高油墨储存稳定性。常用对苯二酚、对甲氧基苯酚、对苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等。

  (2)流平剂:流平剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度。

  (3)消泡剂:消泡剂是用来改善油墨层的流平性,防止缩孔的产生,使墨膜表面平整,同时也增加了油墨印刷的光泽度。

  (4)分散剂:分散剂能使油墨中的颜料于连结料很好低润湿,使颜料在油墨中有很好的分散性,缩短油墨制造时的研磨时间;降低颜料的吸油量,以制造高浓度的油墨;防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀。分散剂一般是表面活性剂。

 

  (5)蜡:蜡主要作用是改变油墨的流变性、改善抗水性合印刷性能(如调节粘性),减少蹭脏、拉纸毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蜡膜二提高印刷品的耐磨性等。在UV油墨中,蜡还起阻隔空气,减少氧阻聚作用,有利于表面固化。但在油墨中加入过量的蜡和选错蜡的品种,会降低油墨的光泽,破坏油墨转移性能,延长干燥时间。

 

 

 

 

 

 

 

 

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