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产品知识—简析UV油墨的主要成分及其作用


       UV油墨以其环保型而得到快速发展,在油墨市场上的份额也越来越高。UV油墨的主要成分有聚合性预聚物、感光性单体、光引发剂、着色颜料、填料、添加助剂(如流平剂、阻聚剂)等。本文就简单分析下UV油墨这些常见的组成成分及其作用。

       一、聚合性预聚物。

       聚合性预聚物是UV油墨中的最基本成分,是成膜物质,其性能对固化过程和固化后墨膜的物性起着决定性作用。一般根据预聚物分子骨架结构来分类,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。在同样的条件下,丙烯酰基光固化速度最快,故齐聚物大都为丙烯酸树脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等。主要树脂类型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。

       二、感光性单体,即活性稀释剂。

       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。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%的交联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。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。还有一种方法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。

       近些年市场上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,要遵循这些原则:1、粘度低,稀释效果好,固化快;2、在材料上有良好的附着性;3、对皮肤刺激性小,毒性小,在涂层中不留气味。

       三、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,是任何UV固化体系都需要的主要成分之一。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。关于光引发剂的知识在之前的文章中有过详细介绍。

       选择光引发剂应遵循的原则有对UV范围的光量吸收效率高、稳定性好、成本低等。

       四、其他助剂,这些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、分散剂。分散剂能使油墨中的颜料与连结料有很好的润湿,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。能降低颜料的吸油量,以制造高浓度的油墨;防止油墨中颜料颗粒的凝聚合沉淀。

       3、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。

       4、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。上海苍洪公司有机硅消泡剂BETTERSOL 4100在UV油墨配方中广泛应用。        

       5、蜡。蜡主要作用是改变油墨的流变性、改善抗水性和印刷性能,减少蹭脏、拉毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成光滑的蜡膜,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错用蜡的品种,则会降低油墨的光泽,破坏油墨转移性能,延长干燥时间。

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