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水性UV油墨固化干燥机理及影响因素


     普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大,需加入活性稀释剂稀释,而目前用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性,同时许多反应性稀释单体在紫外光辐射过程中还存在反应不完全的问题,残留单体具有可渗透性,易带来卫生安全隐患,并影响固化膜的长期性能稳定。水性油墨虽具有极易调节的低粘度和极低的有机挥发物(VOC),但其干燥时间一般较长,大多需进行加热,基材耐热性亦受限制,干燥与固化交联可能同时发生等不足之处。水性UV油墨以水和乙醇等作为稀释剂,结合了水性油墨与UV油墨的特点,是目前UV油墨领域的一个新的研究方向。
    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。
 
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