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光引发剂和预聚物对UV喷墨油墨性能的影响

时间:2008-01-30来源:作者:魏先福、张婉等

  注:作者为:张婉其他,魏先福,黄蓓青,冯赟

  摘要:光引发剂和预聚物对UV喷墨油墨的性能有很大的影响,本论文通过考察单一光引发剂对UV喷墨油墨固化速度的影响,用光引发剂651、907和1173进行配方试验其他包装,得出只加入光引发剂907即可获得相对其他配方较高的固化率;通过改变颜基比和预聚物的种类,制备色浆,测试了粒度及其分布,探讨了不同的预聚物和颜基比对UV喷墨油墨色浆分散性的影响,实验结果表明企业,用预聚物V100在颜基比为2:1时所制备的色浆具有良好的分散性。
  
  Effect of photo-initiator and pre-polymer on performance of UV-curable Inkjet Ink
  ZHANG Wan, WEI Xian-fu, HUANG Bei-qing, FENG Yun
  (Beijing Institute of Graphic Communication, Beijing 102600)

  Abstract: Photo-initiator and pro-polymer seriously affect the performance of UV-curable inkjet ink. According to study the effects of the different photo-initiators on the curing rate of UV-curable inkjet ink, the formulation experiment is made by photo-initiators 651、907 and 1173. The results indicate that compared to other formulations, the ink can obtain the highest curing rate only by photo-initiators 907. The dispersivity of primary inks prepared by changing the ratio of pigment to pro-polymer and the type of pro-polymer are testing. And the effects of different ratio of pigment to pro-polymer and pro-polymer on the dispersivity of primary inks are studied. The results show that the primary ink prepared by pro-polymer V100 and the ratio of pigment to pro-polymer 2:1 has the best dispersivity.票证印刷
  
  Keywords: UV-curable inkjet ink, dispersivity; curing rate, the way of formulation experiment.
  中图分类号:TS802.3
  
  随着喷墨打印及喷墨数字印刷技术的迅速发展,UV喷墨油墨以其节能、环保、高效等众多优势成为目前受到最多关注的新型油墨,并拥有巨大的发展前景。在UV喷墨油墨的组分中,光引发剂对体系的固化速度影响最大,它通过紫外光的特定波长凹印,激发并分解产生自由基,引发聚合反应,直接影响到预聚物及稀释剂能否快速交联固化。而预聚物作为光固化树脂的主体,它的性能基本上决定了固化后材料的主要性能,又因为它的黏度较大人物,需要更多的单体进行稀释。因此,选择合适的光引发剂和预聚物是设计UV喷墨油墨配方的重要环节。本论文选用六种光引发剂制备油墨,测试其固化率,探讨光引发剂对UV喷墨油墨固化速度的影响;为了改善UV喷墨油墨的固化性能,选用三种固化率高的光引发剂进行复配出版动态,通过配方试验的方法确定了复合光引发剂的最优比例;通过调整预聚物种类及颜基比,得到了具有良好分散性能的色浆组成成分。科雷
  
  1 实验
  1.1原材料
  预聚物:丙烯酸酯类预聚物CN2300;
  单体:乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA);
  颜料:Irgalite Blue Glvo,Ciba;
  光引发剂:2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)和2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮(1173);1-羟基-环已基-苯基甲酮(184);2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮(907);安息香双甲醚(651);2-异丙基硫杂蒽酮(ITX);
  分散剂:CH-13超分散剂,上海三正。
  1.2样品制备及性能测试
  按照色浆及油墨配方用天平定量称取原料包装机械,混合均匀,然后用YM-I型研磨机进行研磨来制备UV喷墨油墨色浆及油墨样品,其中,色浆配方为颜料:预聚物:单体:分散剂=4:2:13:1,油墨配方为色浆:成膜树脂:单体:引发剂=25:2:68:5。
  对油墨样品进行固化性能的测试大族冠华,使用美国FUSION的紫外光固化机进行固化和使用日本岛津的FTIR-8400测试红外光谱。由于UV喷墨油墨体系的重要组成物质都为丙烯酸酯类并且由于双键在810cm-1处具有扭曲振动,所以利用810cm-1处的吸收强度的变化来表征固化反应进行的程度,具体利用式[3]:固化率=(A0-At)/ A0×100%来计算体系的固化率,式中,A0是未固化时谱带的强度;At是经UV光照时间为t时谱带的强度。柔印
  
  2 结果与讨论
  2.1 不同光引发剂对UV喷墨油墨固化性能的影响
  分别用光引发剂TPO、184、651、907、1173、ITX来制备油墨过度包装,并测试所制备油墨的固化率,测试结果如图1所示。拼版


图1 不同光引发剂对UV喷墨油墨固化性能的影响
Figure1. The effect of different photo-initiator on curing rate of UV inkjet ink
平版印刷

  从图1中可以明显看出用651、907和1173制备的油墨的固化率都比较高,其中用651和907制备的油墨的固化率相对最高。这主要是由于颜料的紫外光光谱吸收曲线与光引发剂紫外光光谱吸收曲线有着密切的关系,经过实验测得大多数颜料在其吸收紫外光光谱上都存在吸收光较弱的部分,这被称之为颜料的“光谱窗口”华光精工,充分利用这些透光窗口,选择和该窗口匹配的光引发剂是提高UV喷墨油墨固化速度的关键。光引发剂的吸收峰在有效范围内越多,其对紫外光的捕获能力相对较强。从图2可以看出我们选用的青颜料的吸收紫外光较弱区域即透光窗口在230nm-260nm和340nm-360nm附近,光引发剂907和1173分别在235nm和240nm有吸收峰,光引发剂651在255nm和345nm都有吸收峰柔印,这些吸收峰均在青颜料的透光窗口内,所以用651、907和1173制备的油墨的固化率都比较高。设计


图2 青颜料的吸收曲线图网屏

  另外,由于光引发剂发挥效应的前提是可以吸收光能,因此,光引发剂与UV光源的辐射谱带是否匹配也直接影响到固化反应的快慢。UV光源D灯的辐射峰在250nm、310nm、380nm附近包装防伪,光引发剂907和651分别在310 nm和255nm有吸收峰,与UV光源的辐射峰比较接近,尤其是光引发剂907的吸收峰与D灯的辐射峰直接对应,因此用光引发剂907所制备油墨的固化率最高,651次之。
  光引发剂TPO、184和ITX虽然在透光窗口附近也有吸收峰CTP,但是可能由于自身的引发效率不高,所以固化率比较低。

魏先福专栏

总访问量:60038 更新时间:2010-12-15 16:20:26

简介:博士后,北京印刷学院印刷与包装工程学院教授、硕士研究生导师。兼任中国印刷技术协会理事、中国油墨标准化技术委员会委员、中国材料网协会理事、全国印刷工程专业教学指导分委员会委员,“印刷工程”国家级特色专业、北京市特色专业负责人,“印刷工程综合训练中心”北京市高等院校实验教学示范中心负责人,获第十届森泽信夫印刷技术二等奖,被评为2007全国新闻出版行业领军人才。主要从事印刷工程、印刷材料流变学、新型材料方面的科研和教学工作。

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