UV油墨的主要成分是聚合性預(yù)聚物、光引發(fā)劑、感光性單體;輔助成分是著色顏料、填料、添加劑(流平劑、阻聚劑)等。
1、聚合性預(yù)聚物
聚合性預(yù)聚物是決定UV光油涂層性能的重要成分,是UV油墨中的最基本成分,是成膜物質(zhì),性能對固化過程和固化后墨膜的性質(zhì)起著重要作用。一般根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)來分類。骨架結(jié)構(gòu)影響涂層硬度、耐摩擦性、附著性、耐光性、耐化學品性和耐水性等。
預(yù)聚物從結(jié)構(gòu)上看,齊聚物都為含有“C=C”不飽和雙鍵的低分子樹脂,如含有丙烯酸酰基、甲基丙稀酰基、乙烯基、烯丙基等等。主要有環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、聚氨酯丙烯酸酯樹脂、聚酯丙烯酸酯樹脂、聚醚丙烯酸樹脂、聚丙烯酸丙酯、不飽和聚酯樹脂等幾種樹脂類型。而在同樣的條件下,光固化速度丙烯酰基最快,故齊聚物大都為丙烯酸樹脂。
2、光引發(fā)劑
光引發(fā)劑是能吸收輻射能,經(jīng)過化學變化產(chǎn)生具有引發(fā)劑聚合能力的活性中間體的物質(zhì),也是任何UV固化體系都需要的主要成分。光引發(fā)劑可分為奪氫型和裂解型;奪氫型是需要和一含活潑氫的化合物(一般稱助引發(fā)劑)相配合,通過奪氫反應(yīng),形成自由基,是雙分子光引發(fā)劑;裂解型是光引發(fā)劑受激光發(fā)后,分子內(nèi)分解為自由基,是單分子光引發(fā)劑。
(1)奪氫型:以二甲苯酮(BP)為例,單獨使用二苯甲酮時,不能使烯類單體進行光聚合,要其成為光引發(fā)劑需求是不同的。其反應(yīng)機理是不同的烷基和芳基,從醇和醚中提取氫原子時,氧氣很容易淬滅激發(fā)態(tài)的二苯甲酮。而從胺中提取氫原子時,由于酮形成激發(fā)態(tài)后馬上與胺形成激發(fā)態(tài)的絡(luò)合物,避免了向氧分子的能量轉(zhuǎn)移,所以胺體系不易為氧氣淬滅,與醇醚體系相比,也減少了向單體發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的可能型。因此,在實際應(yīng)用中,一般采用胺體系。除二苯甲酮外,這類光引發(fā)劑還有蒽醌類合硫雜蒽酮類,如常用于UV油墨中的有2-異丙基硫雜蒽酮。
(2)裂解型:以安息香醚類為例,安息香醚曾是實際應(yīng)用最廣的一種光引發(fā)劑,其特點是激發(fā)態(tài)克直接分解成兩會總自由基。生成的游離基都可以引發(fā)單體聚合。安息香醚的激發(fā)態(tài)壽命短,不易為氧氣淬滅,也不能為苯乙烯所淬滅,所以可用于苯乙烯的聚合。但安息香醚即使不見光也有不同程度的熱分解,貯存穩(wěn)定性不好,一般要加穩(wěn)定劑和阻聚劑,目前常用的是安息二甲香醚。
3、感光性單體(活性稀釋劑)
UV油墨和UV光油在涂布時需要有適應(yīng)涂布機的粘度,一般是通過添加20%~80%的單體來降低預(yù)聚物的粘度,同時單體自身發(fā)生聚合,成為固化膜的一部分。
活性稀釋劑也叫交聯(lián)單體,是一種功能性單體,其在油墨中的作用是調(diào)節(jié)油墨的粘度、固化速度和固化膜性能?;钚韵♂寗┙Y(jié)構(gòu)上也含“C=C”不飽和雙鍵,可以是丙烯?;?、甲基丙稀酰基、乙烯基和烯丙基。鑒于丙烯?;夤趟俣茸羁欤虼四壳笆褂玫幕钚韵♂寗┐蠖嗍潜┧狨ヮ悊误w。由于含有丙烯?;臄?shù)量不同,可分為單官能團、雙官能團三類,各類官能團活性稀釋劑的釋放效果和固化速度都不同。一般來說,官能度愈多,固化速度愈快,但稀釋效果愈差。
傳統(tǒng)的活性稀釋劑,如苯乙烯、第一代丙烯酸酯單體等,他們的毒性很強,有些丙烯酸酯類單體對皮膚有很強烈的刺激作用。為了減少活性稀釋劑對皮膚的刺激性,通常有兩種方法:一是采用環(huán)氧乙烷,環(huán)氧丙烷和已酯開環(huán)聚合增加單體分子量;二是改變單體酯基結(jié)構(gòu);還有一種就是改變以前使用醇酯化方法。在采用醇加成到丙烯?;希苟喙倌芏葐误w皮膚刺激性大大降低,如新戊二醇二丙烯酸酯采用酯化合成時,PH值(皮膚刺激性指數(shù))為4.96,而采用加成法合成時,PH值降為0.3。
最近,開發(fā)出了一些性能很好的單體,如:烷氧基丙烯酸酯、碳酸單丙烯酸酯、咪唑基單丙烯酸酯、環(huán)碳酸酯單丙烯酸酯、環(huán)氧硅酮單體、硅酮類丙烯酸酯以及乙烯基醚類單體等。
4、其他助劑
助劑主要是用來改善油墨的性能,UV油墨中常用的助劑有穩(wěn)定劑、流平劑、消泡劑、分散劑、蠟等。
穩(wěn)定劑:穩(wěn)定劑是用來減少存放時發(fā)生熱聚合,提高油墨儲存穩(wěn)定性。常用對苯二酚、對甲氧基苯酚、對苯醌、2,6-二叔丁基甲苯酚等。
流平劑:流平劑是用來改善油墨層的流平性,防止縮孔的產(chǎn)生,使墨膜表面平整,同時也增加了油墨印刷的光澤度。
消泡劑:消泡劑是用來改善油墨層的流平性,防止縮孔的產(chǎn)生,使墨膜表面平整,同時也增加了油墨印刷的光澤度。
分散劑:分散劑能使油墨中的顏料于連結(jié)料很好低潤濕,使顏料在油墨中有很好的分散性,縮短油墨制造時的研磨時間;降低顏料的吸油量,以制造高濃度的油墨;防止油墨中顏料顆粒的凝聚合沉淀。分散劑一般是表面活性劑。
蠟:蠟主要作用是改變油墨的流變性、改善抗水性合印刷性能(如調(diào)節(jié)粘性),減少蹭臟、拉紙毛等弊病,并可在干燥后的墨膜表面形成一光滑的蠟?zāi)ざ岣哂∷⑵返哪湍バ缘?。?/span>UV油墨中,蠟還起阻隔空氣,減少氧阻聚作用,有利于表面固化。但在油墨中加入過量的蠟和選錯蠟的品種,會降低油墨的光澤,破壞油墨轉(zhuǎn)移性能,延長干燥時間。
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