印刷品UV上光技术（三）

    【集萃网观察】（二）、活性稀释剂

    活性稀释剂也叫单体或活性单体(非活性单体主要是指有机溶剂)，活性稀释剂至少含有一个能以游离基机制与预聚体树脂共聚的不饱和双键(C＝C)，目前使用的活性稀释剂主要为丙烯酸酯类单体，由于含有的丙烯酸基团的数量不同，分为单官能度、双官能度和多官能度的活性稀释剂，一般来说，官能度越多，C＝C  双键的含量越高，光固化速度越快，但稀释效果则相对降低。

    在UV光油的组合中，活性稀释剂的主要作用不仅是调节光油的黏度，而且对光油的固化速度和成膜性能(例如光泽、附着力、硬度、柔韧性、抗化学性及残留气味等)均有较大影响。目前在UV光油配方中常用的多为双官能度和多官能度的丙烯酸酯活性稀释剂，例如：二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，6-己二  醇二丙烯酸酯(HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPG-DA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等。现将UV光油中常用的活性稀释剂的主要性能简介如下。

    1．TPGDA（二缩三丙二醇二丙烯酸酯）

    TPGDA为低黏度，高稀释性的活性稀释剂，对大部分丙烯酸酯化的低聚物都有良好的溶解能力，且活性较大、柔韧性较好、刺激性较小，对塑料等低表面能的基材有一定的侵蚀能力，从而可以增强附着力，基于以上优点，TPGDA在近10多年来已成为在UV材料中使用最多的单体之一。

    2．HDDA(1，6-己二醇二丙烯酸酯)

    HDDA是稀释能力强，活性大而且黏度非常低的稀释剂。HDDA不属于过敏物质，其主体为直碳链，它是现有双官能度丙烯酸酯中能提供柔软性、附着力、活性和韧性等最佳综合性能的单体。

    3．PEGDA(聚乙二醇双丙烯酸酯)

    PEGDA是一种低黏度活性稀释剂，能形成柔软膜，具有中等的拉伸强度和断裂伸长率，有较佳的耐有机溶剂性和耐沾色性。

    4．DDA（双酚A二丙烯酸酯）

    DDA黏度稍大，但气味小、刺激性小而且固化速度快，它是一种附着力强、耐划痕和耐磨性能优异的成膜物质。

    5．TMPTA（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）

    TMPTA的黏度约为0．1Pa?s，比双官能度活性稀释剂的黏度大得多，但其活性很高，固化速度快，能提供固化涂层的硬度和附着力。TMPTA作为活性单体  已应用了20多年，至今仍是应用最广泛的多官能度丙烯酸酯之一。  

     6．PETA(季戊四醇三丙烯酸酯)   

     PETA的黏度约为0．8?1．2Pa?s，比其他多官能度单体的黏度高得多，但它极其活泼，固化速度快，能产出高交联密度的固化涂层，有助于提高固化涂层的光泽度、硬度和耐磨性。主要缺点是对皮肤有一定刺激性，应避免直接接触。

    新一代的丙烯酸酯类活性稀释剂，引入了乙氧基(EO)或丙氧基(PO)，使丙烯酸酯分子变大，挥发性减小，从而使气味和刺激性明显减小，在保持多官能度高活性的同时还改善了固化涂层的柔韧性。最新发展的以含甲氧端基的丙烯酸酯单体作为单官能度单体，其反应活性相当于甚至超过多官能度单体，但同时又具备单官能度单体的低收缩性和高转化率。

    合理的选择活性稀释剂，除了要考虑上光产品的特点和要求外，还要考虑活性稀释剂应该具备的五个基本条件，即稀释性强、反应活性高、收缩率小、表面张力合适、气味及刺激性小。

    （三）、光引发剂

    光引发剂是UV光油中引发光固化的最主要成分，它对UV固化体系的光固化速度起着关键性的作用。虽然配方中的预聚体及活性稀释剂经紫外线照射后，本  身也能聚合，但其效率非常低，无法满足实际应用的要求，光引发剂能吸收紫外光能量，经过瞬间化学变化产生引发聚合能力，达到快速固化。

    光引发剂可分为夺氢型(提氢型)和裂解型(分裂型)。夺氢型需要和含活泼氢的化合物(通常为胺类化合物)相配合，通过夺氢反应，形成游离基(也称自由基)，属双分子光引发剂，常用的如二苯甲酮和硫杂葸酮等。裂解型是光引发剂受紫外光照射后，分子内分解产生自由基，是单分子光引发剂，常用的如1173、651等。

    UV上光油常用的光引发剂的名称、化学结构、UV吸收峰和主要特点等分别介绍如下。

    (1)二苯甲酮

    商品名BP，UV吸收峰为240～340nm，白色固体，溶解性良好，价格低廉，为常用的光引发剂之一，与叔胺配合使用有较好的表干作用，但有独特的气味。

    (2)安息香双甲醚(苯偶酰二甲基缩酮)  

    商品名651或BDK，UV吸收峰330～340nm，最大吸收波长390nm，白色至淡黄色固体，光引发效率高，热稳定性好，是常用的光引发剂，缺点为有泛黄现象。

    (3)α-羟基异丙基苯甲酮

    商品名1173，UV吸收峰为320～335nm，最大吸收波长为370nm，五色或淡黄色透明液体，在丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体中易溶，是一种常用的高效液体光引发剂，热稳定性好，不易泛黄，而且可用于水性UV系统。

    (4) α-羟基环己基苯甲酮

    商品名184，白色粉末状固体或白色晶体，UV吸收峰325～330nm，最大吸收波长为360nm，熔点46～50℃，184是一种常用的高效而且耐黄变的光引发剂，气味和污染较低、热稳定性较好。

    (5)异丙基硫杂葸酮  

    商品名ITX，浅黄色固体，UV吸收峰255～400nm，最大吸收波长430nm，分光感度宽，与叔胺配合引发效率高，是一种高效UV光引发剂，适用于深度曝光及有色体系，可以以较低的浓度使用。

    (6)2-甲基-l-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮

    商品名907，白色或淡黄色粉末，UV吸收峰305～325nm，最大吸收波长385nm，熔点70～75℃，分光感度范围宽，有高效的UV吸收性，适合较难固化的树脂低聚物及有色体系，可以单独使用，也可以与ITX等共用。

    (7)三甲基苯甲酰二苯基氧化膦

    商品名TPO，白色或浅黄色固体，UV吸收峰为300～380nm，熔点90℃，是一种活性高、综合性能较好的光引发剂，不泛黄，比1173等有更高的UV吸收性，特别适合较厚的涂层及有色涂层。

    除上述品种外，新型的光引发剂的品种还很多，例如阳离子光引发剂、高分子光引发剂及水性光引发剂等。在选择和使用光引发剂时一般应注意以下三个原则。

    1．用量要适当

    光引发剂的用量过低，会使固化速率大大降低或者根本不能固化，但加入过多的光引发剂不仅会使成本增加，而且会对固化速率以及固化膜层的物理化学性能产生负面影响，最佳的用量应通过试验决定。

    2．注意与光源的匹配

    引发剂的UV吸收波峰应尽可能与光源发射的主波长相近，而且光源强度一般不应小于120W／cm，才能达到较好的效果，增加引发剂用量和增加光照强度都能提高光固化速率，但是采用增加光照强度的方法往往能获得更好的综合效果。

    3．尽量采用复合光引发剂

    采用复合光引发剂复合使用比单一的光引发剂的固化速率和综合性能要好得多，这种复合也包括胺类活化剂，可以试验选择使用。

    （四）、其他助剂

UV上光材料的性能主要取决于低聚物、单体和光引发剂，但助剂的加入也是十分重要的，有时往往少量的加入物会对产品特性起到举足轻重的作用和令人瞩目的效果。   

UV光油常用的助剂有稳定剂、活化剂、流平剂、消泡剂等，用以改善UV光油的使用性能和储存稳定性。

    1．稳定剂

    稳定剂又称阻聚剂，主要有两种类型，一类是能与光引发剂作用，抑制其活性，减少暗反应，达到延长储存有效期的目的，此类材料有氢醌、多元酚及芳香族胺类等；另一类稳定剂不能与光引发剂反应，主要用于抑制热聚合反应，以提高UV光油的热稳定性及储存性，此类材料常用的有对甲氧基苯酚及2，6-二叔丁基对甲苯酚等。稳定剂用量一般为总量的0．1％～o．5％。

    由于氧对辐射固化的阻聚机制和能力，因此空气的存在能使上述阻聚剂更为有效，如果条件许可，在储存中定期打开容器盖更换空气，就可达到延长储存期的目的。

    2．活化剂

    在UV光油的配方中，活化剂主要用作光引发剂的促进剂，特别是使用夺氢型的光引发剂(例如二苯甲酮等)，可以明显地提高光固化速率。

    可供选择的胺类活化剂的品种很多，像三乙胺类简单的烷基胺由于其挥发性和气味等原因，很少在印刷材料中使用；分子内带有羟基的低分子胺，如三乙醇胺和N-甲基二乙醇胺，都是特别有效的活化剂，其原因是羟基易供氢，进而增进引发效应，但这种带羟基的分子往往是水溶性的，故在平版印刷光油中应避免使用，在一般UV光油中也不宜加入过多。

    对二烷氨基苯甲酸酯类也是一类非常有效的活化剂，常用的有EDAB(对二甲氨基苯甲酸乙酯)和ODAB(对二甲氨基苯甲酸异辛酯)，它们与BP(二苯甲酮)或ITX(硫杂葸酮)配合，不但可大大提高固化速率，还能有效地清除氧的阻聚作用，其用量约占体系总质量的2％一5％。

    此外，带有氨基结构的丙烯酸酯单体或低聚物也具有光活化功能，可以参与固化反应，增进固化涂层的性能，而且可以安全避免光固化以后涂层表面出现的“出汗”或“起霜”现象。

    3．流平剂

    流平剂主要是用于改善UV上光油在涂布过程中的流平性能。上光过程中经常发生的橘皮、条纹、缩孔等现象都与上光油的流平性有关，适当的降低光油黏度和加入少量流平剂可以克服上述弊端，而且还可以提高光亮度。

    流平剂的表面张力均比较低，常用的流平剂最主要的为改性硅氧烷类(例如聚醚改性硅氧烷等)以及含氟化合物和丙烯酸酯聚合物等。 

    目前市场上有TEGO(德国迪高)、拜尔、道康宁、德谦等许多公司的流平剂，各种不同型号的流平剂的性能效果有所不同，需要有针对性的选用。

    4．消泡剂   

    消泡剂主要用于抑制和消除UV上光涂料在生产和使用过程中产生的气泡。   

    消泡剂的种类和品种很多，常用的为有机硅类、矿物油类和不含硅的聚合物类。不同的消泡剂往往对不同的特点体系有效，对于光固化体系来说，主要使用的是有机改性聚硅氧烷及非硅氧烷体系的高分子聚合物。消泡剂加入量一般为0．1％～0．5％，加入过多或分散不匀，会产生针孔等故障。