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1 前 言ＵＶ油墨,即紫外光固化油墨,是在波长为200～450ｎｍ的紫外光线照射下,能够从液态转成固态而干燥的油墨。它具有干燥速度快,印刷生产效率高;低温固化能耗低;固化膜光泽度高,耐抗性好;无溶剂挥发,有利于环保等优点,在印刷工业中得到越来越广泛的应用,成为油墨的发展方向。ＵＶ油墨的固化,是依靠光引发剂吸收辐射能后形成的自由基引发单体与单体,以及预聚物发生光聚合和交联反应,形成交联的立体网状结构的高分子聚合物而实现的。其中,光引发剂对油墨的固化速度起到直接关键的作用。作为一个好的光引发剂,应能充分吸收光源发出的紫外光,这对于单一的光引发剂来说是较困难的,因此在实际应用上,往往将多种光引发剂搭配起来使用,即采用复合光引发剂。本文主要是针对固化速度较慢的黑色丝印ＵＶ油墨,采用正交设计实验,选择6种光引发剂进行复合配制油墨,通过对所配制油墨的固化速度测试,得到了配制黑色丝印ＵＶ油墨的最佳复合光引发剂及其含量,并研究了复合光引发剂对ＵＶ油墨固化速度的影响。
2 实 验
2.1 实验材料颜 料:碳黑光引发剂:ＢＰ,651,1700,907,819,ＩＴＸ胺促进剂:ＥＤＡＢ主要的光引发剂和胺促进剂的光谱吸收峰和最长吸收波长见表1。
2.2 实验仪器小型三辊研磨机小型紫外光固化机(光源:100Ｗ/ｃｍ×2;速度:0～29.4ｍ/ｍｉｎ)手动丝网印刷机紫外可见光分光光度仪
2.3 实验内容ａ 测试碳黑颜料的光谱吸收曲线ｂ 采用正交设计实验,在油墨其他组分固定的情况下,选择6种光引发剂进行复合配制黑色丝印ＵＶ油墨。通过对所配油墨的固化速度的测试,从而选出最佳复合光引发剂的配方。ｃ 比较复合光引发剂和单一光引发剂对油墨固化速度的影响。在油墨的其他组分相同的情况下,分别用相同含量的最佳复合光引发剂,以及对ＵＶ油墨固化速度贡献最好的单一光引发剂819配制黑色丝印ＵＶ油墨,测试它们的固化速度并进行比较。
ｄ 在油墨其他组分不变的条件下,改变最佳复合光引发剂的含量,分别配制黑色丝印油墨并测试它们的固化速度,以考察复合光引发剂的含量对油墨固化速度的影响。
3 实验结果与讨论
3.1 碳黑颜料的光谱吸收曲线首先,测试碳黑颜料的光谱吸收曲线,见图1。
3.2 复合光引发剂的选择选用6种光引发剂,在油墨其他组分不变的条件下,利用正交设计实验对光引发剂进行复合配制黑色丝印ＵＶ油墨。通过对所配油墨的固化速度的测试,从而得到在本实验条件下,黑色丝印ＵＶ油墨的最佳复合光引发剂为:ｍ(651)∶ｍ(819)∶ｍ(907)∶ｍ(ＩＴＸ)∶ｍ(ＢＰ)∶ｍ(ＥＤＡＢ)=2∶1∶1∶1∶1∶2。由图1可看出,本实验所用的碳黑颜料在240ｎｍ附近对光的吸收较强,而从表1可知,1700在240ｎｍ附近也有吸收峰,造成二者对紫外光吸收的竞争,使得1700不能很好地吸收光而产生引发作用,因此被淘汰。由图1还可看出,本实验所用的碳黑颜料在300ｎｍ处为吸收波谷,而651、819、907在300ｎｍ附近都有吸收峰(见表1),它们都可充分有效地吸收紫外光而不受颜料的干扰,另外,从表1还可知ＩＴＸ、ＢＰ的吸收峰与光源发出的主波长较一致,因此在黑色丝印ＵＶ油墨中,651、819、907、ＩＴＸ、ＢＰ这5种光引发剂都可充分有效地吸收光源辐射的紫外光,对油墨的固化速度贡献都很大,所以在复合光引发剂中都被保留。
3.3 复合光引发剂与单一光引发剂的比较若只用一种光引发剂配制黑色丝印ＵＶ油墨,通过实验可知,在这6种光引发剂中,采用819的固化速度最快。因此,在油墨其他组分相同的条件下,选用819和最佳复合光引发剂分别配制油墨,测试这2种油墨的固化速度,结果如表2所示。
由表2可知,选用复合光引发剂配制油墨的固化速度比单一光引发剂要快,这主要是由于复合光引发剂能充分吸收光源发出的紫外光,因而效果好。
3.4 复合光引发剂的含量与油墨固化速度的关系固定油墨的其他组分,改变复合光引发剂在油墨中的含量,配制黑色丝印ＵＶ油墨,测试油墨的固化速度,结果见图2。
由图2可看出,油墨的固化速度开始时随着复合光引发剂量的增加而增加,但当复合光引发剂量增加到一定值时,再增加其含量,固化速度则会下降。在本实验条件下,可达到最大固化速度的复合光引发剂含量为10%。
4 结 论ａ 用复合光引发剂比用单一光引发剂配制ＵＶ油墨的固化速度快。ｂ 要提高ＵＶ油墨的固化速度,复合光引发剂中所用的光引发剂,应选择其吸收光谱与颜料的吸收光谱相匹配,即光引发剂的吸收波峰要与颜料的吸收波谷相接近;并还应选择吸收峰与光源发出的主波长较一致的光引发剂,这样的复合光引发剂的效果比较好。ｃ 体系中复合光引发剂的含量要适量,既不能过低,也不能过高,应有最佳含量。
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