水性UV油墨固化干燥机理及影响因素 (1)

　　1 水性UV油墨的固化干燥机理

　　水性UV油墨主要是由预聚物（水基光固化树脂）、光引发剂、颜料、胺类物质、水、助溶剂和其它添加剂等配制而成。其干燥固化结合了UV光固化和水性油墨渗透蒸发二种干燥形式，具体说主要有两种干燥方式：水性体系的预挥发干燥和紫外光固化。

　　1．预挥发干燥机理

　　预干燥是光固化之前必须有的一道工序，不进行预干燥将导致光固化的最终结果不理想。在水性UV油墨的制造过程中，水基光固化树脂通过添加一种碱或者酸使其变成羧酸盐才能溶于水，其中通过加氨水使其成盐的反应可示为：

　　R-COOH+NH→R-COO+NH （水溶性）反过来，在预干燥过程中发生的反应是：

　　R-COO+NH→R-COOH（水不溶）+NH↑

　　2．光固化成膜机理

　　UV固化水性材料的固化是指在紫外光的照射下，光引发剂吸收紫外光的辐射能后分裂成自由基，引发预聚物发生聚合、交联接枝反应，在很短的时间内固化成三维的网状高分子聚合物，得到硬化膜，实质是通过形成化学键实现化学干燥。其固化过程一般可分为四个阶段：①光与光引发剂之间相互作用，它可能包括对光的吸收和光引发剂之间的相互作用；②光引发剂分子发生重排，形成自由基中间体；③自由基与齐聚物中的不饱和基团作用引发链或聚合反应；④聚合反应继续，液态的组分转变为固体聚合物。

　　2 影响水性UV油墨固化干燥的因素

　　影响水性UV油墨固化干燥的因素很多，本文只对其主要的影响因素进行讨论，这些因素有以下几方面：

　　1．水性体系的预干燥对光固化的影响

　　固化前的干燥条件对固化速度的影响很大，不干燥或干燥不完全时，固化速度较慢，且随曝光时间的延长，胶凝率无明显提高。这是因为，尽管水对抑制氧的阻聚作用有一定的效果，但是这只能使墨膜表面迅速固化，只达到表干，而不能达到实干。由于体系内含有大量的水，体系在一定温度下固化时，随着墨膜表面水分的迅速挥发，墨膜表面迅速固化，膜层里面的水则难以逸出，大量的水残留在墨膜中，阻止了墨膜的进一步固化，固化速度降低。另外，UV照射时的周围温度对UV油墨的固化有很大的影响。温度越高，固化性越好。因此施行预热的话，油墨的固化性会增强，附着性更好。

　　2．水性UV固化树脂对光固化的影响

　　水性UV固化树脂要进行自由基光固化，这就要求树脂分子必须带有不饱和基团，在紫外光的照射下，分子中的不饱和基团互相交联，由液态涂层变成固态涂层。通常采用引入丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基醚或烯丙基的方法，使合成的树脂具有不饱和基团，从而可以在合适的条件下进行固化，丙烯酸酯由于其反应活性高而经常被使用。对于自由基型紫外光固化体系，随分子中双键含量的增加，涂膜的交联速度会增大，固化速度将加快。而且不同结构的树脂对固化速度影响不同， 各种官能团的反应活性一般按以下顺序升高：乙烯基醚<烯丙基<甲基丙烯酰基<丙烯酰基。因此一般以引入丙烯酰基和甲基丙烯酰基为主，使树脂具有较快的固化速度。

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