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水性UV油墨固化干燥機理及影響因素


     普通UV墨中的預聚物黏度一般都很大,需加入活性稀釋劑稀釋,而目前用的稀釋劑丙烯酸酯類化合物具有不同程度的皮膚刺激性和毒性,同時許多反應性稀釋單體在紫外光輻射過程中還存在反應不完全的問題,殘留單體具有可滲透性,易帶來衛生安全隱患,并影響固化膜的長期性能穩定。水性油墨雖具有極易調節的低粘度和極低的有機揮發物(VOC),但其干燥時間一般較長,大多需進行加熱,基材耐熱性亦受限制,干燥與固化交聯可能同時發生等不足之處。水性UV油墨以水和乙醇等作為稀釋劑,結合了水性油墨與UV油墨的特點,是目前UV油墨領域的一個新的研究方向。
    1水性UV油墨的固化干燥機理
    水性UV油墨主要是由預聚物(水基光固化樹脂)、光引發劑、顏料、胺類物質、水、助溶劑和其它添加劑等配制而成。其干燥固化結合了UV光固化和水性油墨滲透蒸發二種干燥形式,具體說主要有兩種干燥方式:水性體系的預揮發干燥和紫外光固化。
    1.預揮發干燥機理
    預干燥是光固化之前必須有的一道工序,不進行預干燥將導致光固化的最終結果不理想。在水性UV油墨的制造過程中,水基光固化樹脂通過添加一種堿或者酸使其變成羧酸鹽才能溶于水,其中通過加氨水使其成鹽的反應可示為:
    R-COOH+NH→R-COO+NH(水溶性)反過來,在預干燥過程中發生的反應是:
    R-COO+NH→R-COOH(水不溶)+NH↑
    2.光固化成膜機理
    UV固化水性材料的固化是指在紫外光的照射下,光引發劑吸收紫外光的輻射能后分裂成自由基,引發預聚物發生聚合、交聯接枝反應,在很短的時間內固化成三維的網狀高分子聚合物,得到硬化膜,實質是通過形成化學鍵實現化學干燥。其固化過程一般可分為四個階段:①光與光引發劑之間相互作用,它可能包括對光的吸收和光引發劑之間的相互作用;②光引發劑分子發生重排,形成自由基中間體;③自由基與齊聚物中的不飽和基團作用引發鏈或聚合反應;④聚合反應繼續,液態的組分轉變為固體聚合物。
 
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