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水性UV噴墨墨水面面觀
作者:admin    發布日期:2019/3/11     關注次數:      二維碼分享

和傳統噴墨墨水相比,水性UV噴墨墨水具有諸多優勢,可應用于多個領域,受到了人們的極大重視??傊?,水性UV噴墨墨水已成為新的研究熱點。

何為水性UV噴墨墨水

水性UV噴墨墨水結合了水性噴墨墨水和能量固化型噴墨墨水兩者的優良性能,是一種由預聚物(水基光固化樹脂)、光引發劑、顏料、胺類物質、水、助溶劑和其他添加劑等配制而成的,采用UV光輻照固化技術的新型環保墨水。




預聚物是水性UV噴墨墨水中重要的組成成分,其可以使顏料分散均勻,使墨水具有一定的流動性。其不僅決定了墨水固化后墨膜的物理機械性能,如硬度、柔韌性、強度、耐磨性、附著力、耐化學品性等,也決定了光固化的反應活性。目前,市場上提供的預聚物主要有水性環氧丙烯酸樹脂、水性聚氨酯丙烯酸酯、水性丙烯酸酯化丙烯酸樹脂類和不飽和聚脂類等。

光引發劑是一類能在紫外光區(250~420nm)或可見光區(400~800nm)吸收一定波長的能量,產生自由基、陽離子等,從而引發單體聚合交聯固化的化合物。其在墨水體系中起著重要作用,適量的光引發劑可加快墨水的固化速度并獲得性能良好的墨水。對水性UV噴墨墨水而言,其要求光引發劑與水性聚合物的相容性好,在水介質中光活性高,引發效率高;同時與其他光引發劑一樣,要求具有低揮發性、無毒、無味、無色等特點。市場上主要的幾類光引發劑有二苯甲酮類(BP)、帶羥基的雜蒽酮類(TX)、大分子改性的α-羥基酮類等。

顏料決定了水性UV噴墨墨水的色相及飽和度,其以微粒狀態均勻地分布在連結料中,通過吸收或反射光線呈現出一定的顏色。對于水性UV噴墨墨水而言,由于顏料與輻射光源之間存在著特殊的吸收與反射作用,因而顏料還存在著對固化速率的影響問題。此外,相關文獻記載,通過對顏料潤濕性的研究,發現顏料與基料的表面張力越接近,墨水越易于得到較高的顏色強度。

干燥固化機理

水性UV噴墨墨水與傳統UV噴墨墨水的不同之處在于水性UV固化體系不使用單體作為稀釋劑,取而代之的是水或者水醇溶液。因此,水性UV噴墨墨水的干燥固化結合了水性墨水滲透蒸發和UV光固化兩種干燥形式,即水性體系的預揮發干燥和紫外光固化成膜。

1.預揮發干燥機理

預揮發干燥是將水和助溶劑等非固化可揮發成分移出膜體系的過程。在水性UV噴墨墨水的制造過程中,水基光固化樹脂在添加堿(往往是有機胺)或者酸的情況下,會變成可溶于水的羧酸鹽,其中加入氨水使水基光固化樹脂生成鹽的反應可表示為:

R-COOH+NH3→ R-COO-+NH4+

(可溶于水)

反過來,在預揮發干燥過程中,將有機胺和水分移出后,鹽又變成了不溶于水的酸且成膜:

R-COO-+NH4+ → R-COOH(不溶于水)+NH3

2.紫外光固化成膜機理

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,引發聚合物發生聚合、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。其實質是通過形成化學鍵來實現化學干燥,其固化過程一般可分為4個階段(如圖1所示):①紫外光與光引發劑之間相互作用,包括對光的吸收和光敏劑與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。

主要特點及應用

1.特點

水性UV噴墨墨水既具有溶劑型墨水干燥后墨層薄的優點,又具有UV墨水干燥快、環保的優勢,具體來說,主要有如下特點:①由于水性UV噴墨墨水具有良好的觸變性,因此可以用于高加網線數印刷,得到高精細網點,這使得水性UV噴墨墨水廣泛應用于高質量印刷領域;②解決了普通UV墨水墨層太厚,影響疊印的問題;③可用水或增稠劑控制墨水黏度和流變性;④受紫外光照可瞬間固化,干燥速度快且不會堵塞墨頭,而且在光固化前已經可以堆疊和修理,保證了固化墨膜的光潔度;⑤使用水基連結料,環保性能好,具有一般UV墨水不含VOC優點的同時,還解決了單體稀釋劑對使用者的傷害問題,降低了對壞境的危害;⑥具有良好的附著牢度,承印材料范圍廣,解決了傳統噴墨墨水在非吸收性材料上附著牢度差的問題;⑦結合UV墨水和水性墨水的優點,在油墨穩定性、耐水性、耐光性、耐候性以及干燥速度、色彩、光澤等方面具有良好的性能。

2.應用

水性UV噴墨墨水主要應用于數字印刷領域,其利用紫外線的能量,使墨水連結料的分子聚合,從而固化墨滴。調查發現,噴墨印刷市場正逐年擴大,目前主要在圖像圖形、標牌、出版、制藥、促銷廣告、辦公文件、標簽、包裝、印刷電路、食品醫藥、織物印刷等領域得到應用,水性UV噴墨墨水憑借環保性和高質量印刷的特點也將在這些領域得到廣泛應用。

使用水性UV噴墨墨水時需要注意以下兩點:①墨水使用前必須充分攪拌,以獲得良好的墨水性能;②適當的溫度和濕度可以保證水性UV噴墨墨水的黏度和干燥速度,便于高質量印刷品的生產。

在國內的發展狀況

目前,水性UV噴墨墨水在我國尚處于研究階段,我國還沒有開發出性能優良的水性UV噴墨墨水。國外的公司和學者已取得顯著成果,但是進口水性UV噴墨墨水價格昂貴,阻礙著我國噴墨印刷行業及相關行業的發展。另外,長期以來,噴墨墨水都是和噴墨印刷設備配套使用,大多數設備生產廠家要求企業在印刷時使用原裝墨水,這也是造成我國噴墨墨水研究進展緩慢的原因之一。鑒于水性UV噴墨墨水良好的市場前景,我國應加強水性UV噴墨墨水的研究,將制備滿足市場需求的性能優良的水性UV噴墨墨水作為噴墨墨水研究的一個重要方向。

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