当紫外光固化油墨储存稳定性的研究上

紫外光固化油墨储存稳定性的研究(上)

紫外光固化（UV固化）油墨具有干燥快，停车时油墨不会凝固，节省作业场地，无挥发性溶剂等优点。由于这些诱人的优点，近年来UV固化油墨逐渐取代常规油墨，在印刷工业中所占的比例越来越大。然而，我们也要正视UV固化油墨的不足之处，其中最为明显的一点就是UV固化油墨难以稳定储存。对工业应用而言，如果产品没有一定的储存期限，无论其性能有多优异都是不可行的，因此本文就这个关键问题作了进一步的研究。通过考察影响油墨的储存稳定性的内外多种因素，圆满地解决了UV固化油墨的稳定储存问题。

1 实验部分

1.1 原材料及设备

原材料新齐3#（环氧丙烯酸酯），自制；聚酯型聚氨酯丙烯酸酯（PUA），陕西金岭光固化材料股份有限公司产品；各种颜料，上海Ciba公司产品；N-乙烯基吡喀烷酮（NVP），比利时UCB公司产品；二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA），三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），均为天津天骄集团产品；硫代苯基-对氧氮环丙酮（907），双甲基氮-对氧氮环丁酮（369），TPO（2，4，6三甲基甲酰二苯基膦氧化物），均为上海Ciba公司产品；异丙基硫杂蒽酮（ITX），美国第一化学公司产品；阻聚剂，均为市售工业品。 主要设备Sg系列65微型三辊研磨机，抚宁化工机械厂。

1.2 实验步骤

油墨配制

按照配方比例，将研磨好的颜料浆与体系的其它组分如活性稀释剂、齐聚物和各种助剂定量加入，搅拌均匀，而后加入溶有光引发剂的单体，再搅拌均匀，即配制成了待用油墨。

性能测试

把配制好的油墨放在指定的环境中，过一定的时间观察其有无凝胶现象发生。若有，说明其储存稳定性不好；反之，说明其在该条件下能稳定储存。

2 结果与讨论

由于本实验所用的光引发剂大部分是固体，在配制油墨时要求光引发剂预先溶解在单体中，再加入体系。由于不同的单体对光引发剂的溶解能力不同，要求所选单体对绝大部分光引发剂都有较好的溶解性。UV体系中常用的单体有VP、TPGDA和TMPTA，考察它们对光引发剂的溶解性，具体如下： 表1 22℃时369在不同单体中溶解度g/100g 单体 VP TPGDA TMPTA 溶解度 20 3 2 从表1可知，VP较之TPGD公式：A和TMPTA对光引发剂有强得多的溶解性，因此在配制油墨时选用VP溶解光引发剂。 如不特别说明，实验都是在体系中其它组分和含量都一致的前提下来考察的。

2.1 光引发剂的影响

实验条件是环境温度30℃，不添加阻聚剂。

（一）光引发剂种类的影响

在光引发剂的含量为6.7%和VP的含量为20%时，研究不同光引发剂对储存稳定性的影响。 表2 不同光引发剂对储存稳定性的影响 光引发剂 369 TPO 907 ITX 储存时间 3 15 45 75

结果表明在基本配方相同的油墨中使用不同的光引发剂，其储存稳定性有很大的变化。这是由于不同的光引发剂有各自的结构和性能，这种差别从两个方面反映出其对油墨储存稳定性的影响：一是分子结构的不同导致光引发剂的紫外吸收不同，在相同条件下分解总之产生自由基的能力不同；二是不同光引发剂在单体中的溶解性能不同。因为实验是在以50 N/s的速度加荷至实验机开始显示读数就立即停止加荷光引发剂含量和温度相同的条件下进行的，不同的光引发剂在一定量的VP中的溶解量不同，有的处于不饱和，而有的则达到过饱和。处于过饱和状态的在体系中易产生光引发剂局部浓度过高现象，出就是储存稳定性差，储存时间就短。反之，储存时间就长。结合表2中的数据也可以明显看出，光引发剂对油墨储存稳定性的影响与同一温度下光引发剂在VP中的溶解度相对应。

表3 12℃时不同光引发剂在VP中的溶解度g/100g 种类 369 TPO 907 ITX 溶解度 12.5 15 25 30

（二）光引发剂含量的影响

在VP的含量为20%时，光引发剂为369，考察不同含量的光引发剂对油墨储存稳定性的影响。 表4 369的量对储存稳定性的影响 369的含量% 1.1 3.3 5 6.7 8.9 储存时间/d 180 180 30 3 1

结果表明在VP含量一定时,光引发剂的含量增加便得油墨的储存期限降低。在VP的含量为20%时，体系中光引发剂的含量小于3.3%时油墨有超过半年的储存期，含量超过5%时油墨的储存时间大大减少。

随着光引发剂浓度的增加，我国挤出机行业在外贸出口方面的有益条件很多单位体积内所产生的活性自由基的浓度也增大，致使阻聚剂的消耗速率也随之增加。当单位体积内的活性自由基的浓度超过一定范围时，体系内没有足够的阻聚剂来消耗活性中心，这些未被猝灭的活性中心引发链增长反应完成聚合，从而导致了油墨的固化。因此在体系中光引发剂的量越多，油墨能稳定储存的时间就越短。