黄拾中
中山市中益油墨涂料有限公司
摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，UV技术在诸多领域有着广泛应用，UV油墨具有固化速度快、印刷质量高、无VOC排放等优点，作为一种环保型油墨，在各种印刷方式中的应用越来越受到重视。本文阐述了UV油墨体系的主要成分-预聚物、单体等的结构特点及UV固化机理;结合UV油墨技术发展趋势，探讨了UV喷墨油墨分散性及其评价方法、流变学特征;根据实验研究结果，从反应动力学的角度论述了UV油墨的固化速度及氧对聚合反应的影响规律;考察了UV胶印油墨的转移率及其在低能表面承印材料的附着力。
关键词：UV油墨;分散性;固化速度;附着力
引言
生于上世纪}o年代末发达国家的uv技术，随着中国改革开放的大潮，于90年代中期被引进至经济建设先行的珠三角、长三角地区，在本世纪初得到快速发展。经过几十年的自主研发，如今的UV油墨国内品牌大户，不仅能够满足内骼、而且跃进国际市场，应用范围越来越广，已经逐渐扩展到日常生活的各个方面。在环保法规日趋严苛的形势下，UV油墨技术因具有环保、节能、高效的特点，逐渐大行其道。笔者带领团队研究的UV材料性能，比如印刷性、附着力、表面硬度、光泽、耐水性、耐热性等都属于新技术范畴，在市场中也逐渐突破材料供应链的单向输出，把技术创新和文化创意相结合，又属于新应用范畴，在营造绿色生态环境、美化生活环境上开辟了独特路径。谨以此文为绿色印刷、文化创意提供参考。
1uv油墨的基本组分及光固化机理
印刷油墨由颜料、连结料和各种助剂组成。颜料在油墨中主要起显色的作用，其分散性、着色力、遮盖力、吸油性、视比容等直接影响油墨的性能。连结料作为分散介质，是颜料粒子的载体，起着润湿、分散颜料粒子和油墨成膜的作用，决定着油墨的流变性、干燥性、耐抗性及墨膜的光泽度等。助剂也称添加剂，是油墨的辅助成分，其作用是调整油墨的印刷适性。UV油墨同样由上述三种主要成分组成，但其连结料由具有光化学性质的低聚物树脂(也称为预聚物)和活性稀释单体组成，为了使体系能够发生光化学反应，通常需要添加适当的光引发剂以诱导发生光化学反应。
1.1预聚物
预聚物是UV油墨连结料的主要组分之一，其对颜料粒子的润湿性决定着油墨的分散性和分散稳定性，同时预聚物也是UV油墨的成膜物质，决定了墨膜的硬度、柔韧性、附着力、耐抗性及光学性能等。用于UV油墨的预聚物主要有环氧树脂(ER)、不饱和树脂(UPR)、环氧丙烯酸醋(EA)、聚氨醋丙烯酸树脂(PUA)和其他丙烯酸树脂。1)环氧树脂。环氧树脂属于阳离子光固化体系，兼具紫外光固化和阳离子聚合的优点，具有附着力强、光固化过程无氧阻聚效应、体积收缩率孝膜层机械强度高等优点。主要有缩水甘油醚类、缩水甘油醋类、缩水甘油胺类，脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃类等种类。2)不饱和聚醋。不饱和聚醋是最早用于光固化体系的预聚物，典型的不饱和聚醋由1,2丙二醇、邻苯二甲酸醉和马来酸醉合成得到，这类不饱和聚醋经紫外光照射后，能形成坚硬膜层，抗摩擦性好，但柔韧性和附着力较差，且体积收缩率大，一般要对其进行改性，以提高光固化速度，改善膜层性能。3)环氧丙烯酸醋。环氧丙烯酸醋由环氧树脂和丙烯酸或甲基丙烯酸经醋化后得到，是目前国内光固化体系中使用最多的一种预聚物。环氧丙烯酸醋具有附着力较好、硬度高、抗化学腐蚀性强、价格便宜等优点，近年来发展异常迅速。但由于环氧丙烯酸醋固化膜具有易燃性，一般需要在分子结构中引入含磷化合物提高阻燃性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由环氧大豆油和丙烯酸醋化得到的环氧豆油丙烯酸醋，由于分子链为脂肪链结构，可以明显改善膜层的柔韧性和附着力。4)聚氨醋丙烯酸醋。聚氨醋丙烯酸醋预聚物的应用广泛程度仅次于环氧丙烯酸醋，通常由多元醇、聚异氰酸醋、丙烯酸一刀经乙醋、甲基丙烯酸一刀经乙醋等经加成反应得到。由于分子结构中含有氨基甲酸醋官能团，因此具有聚氨醋和丙烯酸树脂的性能，光固化速度快、附着力和柔韧性较好、耐摩擦性和耐温性较强。水性聚氨醋丙烯酸醋的研究是近年来的热门课题，通过用单端经基丙烯酸类单体对聚醋聚醚类端异氰酸醋预聚物进行封端，提高预聚物的水溶性。5)其他丙烯酸醋树脂。如聚醋丙烯酸醋、丙烯酸醋化聚丙烯酸醋、聚醚丙烯酸醋、纤维素丙烯酸醋等丙烯酸醋类预聚物，这些丙烯酸醋类预聚物因具有不同的分子结构而表现出不同的特性，应用于不同领域。
1.2助剂
UV油墨和普通油墨一样需要加入一些助剂，以改善油墨性能。UV油墨中的助剂包括光敏助剂、阻聚剂、流平剂、分散剂、润湿剂、消泡剂等。光敏助剂本身没有光敏作用，既不吸收辐射能，在紫外光激发下不会生成自由基，也不引发聚合，但作为助剂可以产生抗氧干扰，起到增加敏感度、促进光能变化的作用，所以亦称为光活化剂。加入阻聚剂是为了防止油墨储存、运输过程中油墨体系发生自聚反应，以提高储存稳定性。UV油墨中加入其他助剂主要是为了改善油墨性能，以获得具有良好印刷适性的油墨。
1.3瞬间干燥
长久以来，手绘油画需要等待较长时间才能画完，只有等底色颜料干了之后，才能再涂画下一颜色。现在，笔者团队研发推出的瞬间干燥的LED手绘油画颜料，解决了这一问题，让绘画艺术更容易再现。科学和技术是一枚金币的两面，只有相互融合才能相互促进，油画艺术因为应用}UV新技术而出彩，新材料技术会因艺术的需求而得到快速升级，得到更广阔的应用空间，实现了科技改变艺术、推动艺术的突破。
2UV油墨的固化速度(UV柔印油墨)
UV油墨的固化速度决定了墨层的干燥速度。影响UV油墨固化速度的因素主要有预聚物和单体结构、光引发剂、助引发剂、颜料分散性以及氧阻聚效应等。三种单体分别为三官能团单体TMPTA(TM)、双官能团单体NPGDA(NP)和单官能团单体EOEOEA(E0)。在固化能量一致的条件下，单体的官能度越大，油墨的双键转换率越高，依次为TMPTA>NPGDA>EO-EOEA，说明单体的反应活性随官能度的增加而增大。这是因为多丙烯酸单体可以在较低的固化能量下发生交联，出现凝胶效应，豁度快速上升，一方面有助于克服氧阻聚，另一方面，体系产生自加速反应。因此，三丙烯酸单体TMPTA的光固化速率比较高，但因为存在高度交联，该体系可能在不太高的转化率下发生"玻璃固化"，反应性基团的运动受到限制，最终反应性基团的残留率可能较高。TMPTA在固化能量较高的情况下，双键转化率升高趋缓，其最终转化率低干NPGDA，这是由于TMPTA固化后形成致密的空间网状聚合物交联密度高，其被包裹的未反应的自由基与NPGDA相比，更难以进一步反应扩散，导致固化速率下降。
结语
UV油墨技术正逐步走向成熟，需求量也在逐年增加。UV网印油墨的应用已经很普及，UV胶印油墨的用量呈增加趋势，使用UV柔印油墨可以避免和克服水性柔印油墨的诸多弊端，UV喷墨油墨将会迅速发展。研究UV油墨技术，开发新型UV油墨用预聚物、单体、光引发剂及其他助剂，对改善UV油墨印刷适性、提高印刷质量具有重要意义。
参考文献
[1]<<2009中国印刷业年度报告》编委会中国印刷行业概要[J].印刷技术，2009,(增刊):66.
[2]冯静.2008年全国油墨行业完成情况和综合分析[J].油墨，2009,(3):6.
论文作者:黄拾中
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：油墨论文; 丙烯酸论文; 附着力论文; 聚物论文; 助剂论文; 环氧论文; 颜料论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;