第3章　光固化印刷油墨

3.1　概述

油墨是由連接料、有色體（顏料、染料等）、填料、添加物等物質(zhì)組成的均勻混合物，主要用于印刷和包裝行業(yè)，是印刷工業(yè)最重要的印刷材料之一。

油墨產(chǎn)品按印刷方式不同可分為膠印（平版）油墨、凹印油墨、凸印油墨、柔印油墨、網(wǎng)印（絲?。┯湍?、移印油墨和噴墨油墨等。按承印物不同可分為紙張油墨、塑料油墨、金屬油墨、玻璃油墨、陶瓷油墨和織物印花油墨等。按干燥方法不同可分為揮發(fā)干燥型油墨、滲透干燥型油墨、氧化干燥型油墨、熱固化油墨、光固化油墨和電子束固化油墨等。此外，用于防偽和特殊用途的油墨有光敏油墨、熱敏油墨、壓敏油墨、發(fā)泡油墨、香味油墨、導(dǎo)電油墨、磁性油墨、液晶油墨、噴射油墨和微膠囊油墨等。

印刷上使用的代表性油墨的干燥方式因印刷類型而異，主要有揮發(fā)干燥、滲透干燥、氧化聚合干燥、熱固化和UV/EB固化等方式。

（1）揮發(fā)干燥

通過(guò)加熱使油墨中的溶劑或水揮發(fā)而干燥的方式。溶劑油墨因含有VOC而對(duì)環(huán)境不利。為使水基溶劑或高沸點(diǎn)溶劑油墨干燥必須配置大型烘箱，相應(yīng)的能量消耗也很大。該方式干燥后的墨膜只是油墨中的固體成分在承印物上附著形成的，墨膜的強(qiáng)度也就是連接料本身的強(qiáng)度。

（2）滲透干燥

油墨中的溶劑和水等低黏度成分滲入承印材料中，樹(shù)脂、顏料等固體成分附著在承印物表面的干燥方式。這種干燥方式的油墨可用于紙張類多孔隙吸收材料，但不能用于非滲透性的材料（如塑料等）。滲透干燥方式作為報(bào)紙印刷干燥方式被使用，干燥時(shí)間短且不需要干燥設(shè)備。使用此類油墨進(jìn)行彩色印刷時(shí)，油墨印在承印物上后需要讓其干燥不掉色。

（3）氧化聚合干燥

氧化聚合型油墨使用亞麻仁油和大豆油等帶雙鍵的油脂作連接料，能與空氣中的氧氣發(fā)生氧化聚合反應(yīng)而干燥。與滲透干燥方式一樣，雖然干燥不需要設(shè)備和不消耗能量，但需要一定的干燥時(shí)間，不能馬上進(jìn)入下道工序。另外，為防止造成背面粘臟而進(jìn)行噴粉，操作時(shí)會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題。

（4）熱固化

熱固化型油墨使用環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂等可熱固化交聯(lián)樹(shù)脂作連接料，同時(shí)配用熱固化劑，為雙組分體系，使用時(shí)按一定比例混合攪勻，經(jīng)紅外烘道或熱風(fēng)加熱，發(fā)生熱交聯(lián)而固化成膜。熱固化油墨性能優(yōu)良，但能耗大，又有溶劑揮發(fā)，不環(huán)保，所以不少品種被節(jié)能環(huán)保的UV油墨所取代。

（5）UV/EB 固化

UV/EB固化型油墨含有活性材料，經(jīng)紫外光或電子束照射而固化。由于不含溶劑等 VOC 成分，對(duì)環(huán)境影響小，還可用于塑料等非吸收性的承印材料。UV/EB是瞬間固化，印刷以后可立即轉(zhuǎn)入下道工序。UV/EB油墨不經(jīng)紫外光（UV）或電子束（EB）照射不會(huì)固化，所以不會(huì)黏附在印刷機(jī)上。

UV油墨干燥是瞬間固化，所以具有印刷后可立即轉(zhuǎn)移至下道工序的優(yōu)點(diǎn)。由于需要UV照射，所以比起氧化聚合和滲透干燥方式要多消耗能量，但與使用大型烘箱的揮發(fā)干燥型油墨或熱固化油墨相比，干燥耗能就小得多。印刷的油墨膜經(jīng)UV/EB材料交聯(lián)反應(yīng)而形成，所以非常堅(jiān)韌。此外該干燥方式的油墨不會(huì)被承印物吸收，也不需要加熱，可用的承印材料非常廣泛。

UV油墨由于無(wú)溶劑排放，所以是一種環(huán)保型油墨，它與普通油墨相比有很多優(yōu)點(diǎn)：

①無(wú)溶劑排放，既環(huán)保又安全；

②生產(chǎn)效率高，印刷速度可達(dá)100～400m/min，光纖油墨更可高達(dá)1500～3000m/min；

③快速固化，故印刷品是干燥的，疊放時(shí)不會(huì)因油墨未干而相互沾污，因而不用噴粉，所以印刷機(jī)和車間環(huán)境清潔，無(wú)粉塵污染；

④油墨印后立即固化，網(wǎng)點(diǎn)不擴(kuò)大，油墨也不會(huì)滲透到紙張中，故印刷品印刷質(zhì)量?jī)?yōu)異，印品顏色飽和度、色強(qiáng)度和清晰度都明顯好于普通油墨；

⑤可以在線加工作業(yè)，適合流水線生產(chǎn)；

⑥適用于對(duì)熱敏感的承印物印刷。

UV油墨目前存在的主要問(wèn)題是：

①價(jià)格較貴，影響了推廣應(yīng)用；

②部分原材料（活性稀釋劑、光引發(fā)劑）有氣味、毒性或皮膚刺激性，影響了在食品、藥品和兒童用品包裝印刷中的應(yīng)用；

③瞬間固化，造成體積收縮，使油墨層內(nèi)應(yīng)力增大，降低了對(duì)承印物的附著力，影響了在金屬等制品中的應(yīng)用；

④需在避光、低溫（<30℃）條件下運(yùn)輸和貯存。

UV油墨適用于各種印刷方式，幾種常用的印刷方式所用UV油墨的基本性能見(jiàn)表3-1。

UV油墨與普通油墨所用主要原材料比較見(jiàn)表3-2。

從表3-2中看出UV油墨所用的連接料是低聚物，主要為具有光固化性能的丙烯酸類樹(shù)脂；UV油墨不使用溶劑或油，而用活性稀釋劑，主要為具有光固化性能的丙烯酸多官能團(tuán)酯；UV油墨的催化劑為光引發(fā)劑，在紫外光照射下能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子，從而引發(fā)丙烯酸低聚物和丙烯酸多官能團(tuán)酯發(fā)生聚合和交聯(lián)固化，使油墨干燥。

3.1.1　低聚物

連接料是油墨的主體組成，它是油墨中的流體組成部分，起連接作用。在油墨中將顏料、填料等固體粉狀物質(zhì)連接起來(lái)，使之在研磨分散后形成漿狀分散體，印刷后在承印物表面干燥并固定下來(lái)。油墨的流變性能、印刷性能和耐抗性能等主要取決于連接料。UV油墨的連接料是低聚物，它的性能基本上決定了固化后油墨層的主要性能：印刷適性、流變性能、耐抗性能和光固化速率等，因此低聚物的選擇是UV油墨配方設(shè)計(jì)的最重要環(huán)節(jié)。

UV油墨的低聚物的分子量較傳統(tǒng)溶劑性油墨要低，UV油墨固化后，墨膜層體積會(huì)產(chǎn)生一定的收縮，體積收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力，影響油墨與承印物之間的附著力。當(dāng)?shù)途畚锓肿恿枯^低、可聚合官能團(tuán)含量較高時(shí)，易導(dǎo)致較大的體積收縮率，特別是使用高官能度活性稀釋劑時(shí)，體積收縮尤為顯著。低聚物如果分子量較高，黏度隨之增加，需要更多的活性稀釋劑調(diào)配，而且在大多數(shù)情況下，油墨層的體積收縮主要來(lái)自多官能團(tuán)活性稀釋劑。因此低聚物應(yīng)用于UV油墨中時(shí)需考慮幾個(gè)因素：①低聚物本身的光固化性能和固化膜的性能；②低聚物與顏料之間的相互作用，如潤(rùn)濕性、分散性、穩(wěn)定性；③低聚物對(duì)油墨印刷適性的影響。

自由基光固化UV油墨的低聚物主要為各種丙烯酸樹(shù)脂，最常用的是環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂、聚酯丙烯酸樹(shù)脂、氨基丙烯酸樹(shù)脂和環(huán)氧化油丙烯酸樹(shù)脂，它們的應(yīng)用性能見(jiàn)表3-3。陽(yáng)離子光固化油墨的低聚物則是環(huán)氧樹(shù)脂和乙烯基醚類化合物。

3.1.2　活性稀釋劑

活性稀釋劑是UV油墨中又一個(gè)重要組成，它起著潤(rùn)濕顏料、稀釋和調(diào)節(jié)油墨黏度的作用，同時(shí)決定著UV油墨的光固化速率和成膜性能?；钚韵♂寗┑慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)直接影響UV油墨的流變性能和分散性，從而影響油墨的印刷適性。

活性稀釋劑對(duì)UV油墨的影響表現(xiàn)在對(duì)油墨的色度、色相、飽和度和色差的影響。

①活性稀釋劑對(duì)油墨色度的影響：不同種類活性稀釋劑制備的同一顏色油墨之間的色度值（L^*、a^*、b^*值）是不同的，說(shuō)明活性稀釋劑使UV油墨的顏色發(fā)生了改變，這在青墨和品紅墨上表現(xiàn)突出，對(duì)于黃墨和黑墨則影響不大。另外，活性稀釋劑種類對(duì)四色油墨的明度值影響較小。

②活性稀釋劑對(duì)油墨色相、飽和度的影響：不同種類活性稀釋劑配制的油墨飽和度變化不大，說(shuō)明活性稀釋劑種類對(duì)UV油墨的飽和度的影響較小。采用不同種類活性稀釋劑配制的青、品紅油墨的色度坐標(biāo)并不重合，說(shuō)明活性稀釋劑種類對(duì)UV青、品紅油墨的顏色有一定的影響。因此，活性稀釋劑種類對(duì)UV青、品紅油墨的飽和度影響不大，主要影響了UV青、品紅油墨的色相。

③活性稀釋劑種類對(duì)油墨色差的影響：比較采用不同活性稀釋劑配制的油墨的色差，發(fā)現(xiàn)顏色差別很大，尤其是品紅墨和青墨，說(shuō)明活性稀釋劑結(jié)構(gòu)對(duì)油墨的顏色特性是有影響的。但是活性稀釋劑結(jié)構(gòu)對(duì)UV油墨顏色特性的影響機(jī)理現(xiàn)在還不是很清楚，有待進(jìn)一步研究。

用于自由基光固化UV油墨的活性稀釋劑都為丙烯酸多官能團(tuán)酯，單官能度和雙官能度丙烯酸酯稀釋能力強(qiáng)，多官能度丙烯酸酯有利于提高UV油墨的光固化速率和油墨層的耐抗性，通常根據(jù)UV油墨性能要求將單、雙、多官能度丙烯酸酯混合搭配使用。用于陽(yáng)離子光固化UV油墨的活性稀釋劑為乙烯基醚和環(huán)氧化合物。

UV印刷油墨的印品大多和人體直接接觸，因此它的衛(wèi)生安全性能格外受到重視，一些揮發(fā)性高、氣味大、易致過(guò)敏的活性稀釋劑不宜使用。如氣味較大的丙烯酸異冰片酯（IBOA）較少使用；二乙二醇二丙烯酸酯（DEGDA）和三乙二醇二丙烯酸酯（TEGDA）因皮膚刺激性太強(qiáng)，現(xiàn)已淘汰不用；己二醇二丙烯酸酯（HDDA）有較大的皮膚刺激性，但對(duì)塑料有較好的提高附著力的作用，長(zhǎng)烷基鏈柔韌性好，主要用于UV塑料油墨和對(duì)柔韌性有要求的UV油墨；新戊二醇二丙烯酸酯（NPGDA）和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）也有較大的皮膚刺激性，因此經(jīng)常用皮膚刺激性很低的乙氧基化或丙氧基化單體如丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯（PO-NPGDA）、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（EO-TMPTA）、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（PO-TMPTA）來(lái)代替。

此外，選擇對(duì)顏料潤(rùn)濕性能好的活性稀釋劑對(duì)制備UV油墨也很重要。己二醇二丙烯酸酯對(duì)顏料潤(rùn)濕性較好，其他的如雙三羥甲基丙烷四丙烯酸酯（DTT₄A）、雙季戊四醇五丙烯酸酯（DPPA）等油性基團(tuán)較長(zhǎng)或比例較大的活性稀釋劑有較好的對(duì)顏料的潤(rùn)濕性。

還需留意的是活性稀釋劑對(duì)印刷機(jī)械中膠輥和印版等零部件是否有侵蝕溶脹作用，以免影響印刷機(jī)械的正常運(yùn)行。

常用于UV油墨的活性稀釋劑見(jiàn)表3-4。

3.1.3　光引發(fā)劑

光引發(fā)劑也是UV油墨一個(gè)重要的組成，它決定了UV油墨的光固化速率。

光引發(fā)劑的選擇首先要考慮光引發(fā)劑的吸收光譜要與UV光源的發(fā)射光譜相匹配。目前常用的UV光源主要為中壓汞燈，其發(fā)射光譜在紫外區(qū)的365nm、313nm、302nm、254nm等波長(zhǎng)處有較強(qiáng)的發(fā)射強(qiáng)度，許多光引發(fā)劑在上述波長(zhǎng)處均有較大的吸收。

UV油墨是一個(gè)由顏料組成的有色體系，因顏料對(duì)紫外光有吸收、反射和散射，不同顏色的顏料對(duì)紫外光的吸收和反射不相同，都會(huì)影響UV油墨中光引發(fā)劑對(duì)紫外光的吸收，從而影響UV油墨的光固化速率，因此UV油墨配方中對(duì)光引發(fā)劑的選擇特別重要，要選用受顏料紫外吸收影響最小的光引發(fā)劑。顏料在紫外區(qū)吸收最小的波長(zhǎng)區(qū)俗稱顏料“窗口”，此波長(zhǎng)區(qū)紫外光透過(guò)最多，最有利于光引發(fā)劑吸收。為了充分發(fā)揮不同的光引發(fā)劑的協(xié)同作用，在UV油墨中往往選用兩種以上的光引發(fā)劑配合使用，以充分利用紫外光源發(fā)射的不同波段的紫外光和顏料“窗口”提供的透射的紫外光，實(shí)現(xiàn)用最小的光引發(fā)劑用量，制成光固化速率最快的UV油墨。

UV油墨常用的光引發(fā)劑有BP、651、1173、184、MBF、ITX、907、369、TPO和819等，它們都是屬于自由基光固化用的光引發(fā)劑，其中651、1173、184、MBF、907、369、TPO和819都為裂解型光引發(fā)劑，BP和ITX為奪氫型光引發(fā)劑。這里要特別指出，白色UV油墨一般都選擇TPO或819與184配合使用，TPO和819都為?；⒀趸衔镱惞庖l(fā)劑，光引發(fā)活性高，有較長(zhǎng)的紫外吸收波長(zhǎng)，還有光漂白效果，適用于各種顏料光固化，特別是白色顏料鈦白粉。184是一類耐黃變的光引發(fā)劑，與TPO和819配合使用，對(duì)UV白色油墨固化極佳。另外，光引發(fā)劑苯甲酰甲酸甲酯（MBF）是一種耐黃變性更好的光引發(fā)劑，過(guò)去國(guó)內(nèi)較少使用，MBF與TPO或819配合使用于UV白色油墨中，其光固化速率和耐黃變性均要優(yōu)于184與TPO或819組合，因此特別適合白色UV油墨和淺顏色UV油墨生產(chǎn)使用。黑色UV油墨因其顏料主要為炭黑，對(duì)紫外光幾乎全吸收，必須配用高效的光引發(fā)體系，目前認(rèn)為369與ITX再配合TPO或819為最佳。其他顏色UV油墨則常用ITX與907或ITX與369配合使用，有很高的光引發(fā)活性。這是因?yàn)轭伭衔兆贤夤猓?07的光引發(fā)效率大大降低，但I(xiàn)TX在360～405nm有較高的紫外吸收，與顏料競(jìng)爭(zhēng)吸光并激發(fā)至激發(fā)三線態(tài)，激發(fā)態(tài)ITX與907可發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，使907由基態(tài)躍遷至激發(fā)三線態(tài)，激發(fā)態(tài)907進(jìn)而裂解生成自由基引發(fā)光聚合，而ITX回到基態(tài)。同時(shí)907分子中的嗎啉基叔胺結(jié)構(gòu)與奪氫型ITX形成激基復(fù)合物，并發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生自由基引發(fā)聚合，在這雙重作用下，ITX和907配合使用在有色體系中呈現(xiàn)出很高的光引發(fā)活性，可在除白色以外的其他顏色的UV油墨中應(yīng)用（因ITX、907和369都有一定顏色，會(huì)影響白色油墨的色澤）。另外，369的溶解性稍差，原汽巴公司開(kāi)發(fā)了溶解性好的379來(lái)替代369；英力公司在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了389，其性能更優(yōu)于379，可替代369。

最近發(fā)現(xiàn)BP、907和ITX有毒性，對(duì)人體有害，因此歐盟和美國(guó)先后禁止光固化配方產(chǎn)品使用這三種光引發(fā)劑，估計(jì)不久我國(guó)也會(huì)限制使用這三種光引發(fā)劑。但BP可用其衍生物如4-甲基二苯甲酮（MBP）、4-苯基二苯甲酮（PBZ）、2-甲酸甲酯二苯甲酮（OMBB）、大分子BP（Omnipol BP，北京英力公司生產(chǎn)）等來(lái)代替；ITX可用DETX來(lái)代替，還有大分子ITX（Omnipol TX，北京英力公司生產(chǎn)）也可代替ITX；907可用UV6901（長(zhǎng)沙新宇公司生產(chǎn)）、Doublecure 3907（臺(tái)灣雙鍵公司生產(chǎn)）來(lái)代替。

3.1.4　顏料

顏料也是UV油墨的一個(gè)重要組成，它以極小的顆粒分散在油墨成膜物中。顏料在UV油墨中主要提供顏色，同時(shí)起遮蓋作用。由于UV油墨中顏料加入量較大，它對(duì)UV油墨的流變性能（如流動(dòng)性、黏度等）會(huì)有較大的影響。在UV油墨中，顏料對(duì)紫外光發(fā)生吸收、反射和散射，會(huì)降低光引發(fā)劑的光引發(fā)效率，對(duì)光固化速率產(chǎn)生不利影響。但顏料的加入可以減少UV固化時(shí)的體積收縮，有利于改善附著力。

顏料可分為無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料，鑒于有機(jī)顏料的綜合性能比無(wú)機(jī)顏料好，UV油墨中主要使用有機(jī)顏料，黑色和白色顏料則用無(wú)機(jī)顏料。UV油墨常用的顏料，如黃色顏料有漢沙黃、聯(lián)苯胺黃等，紅色顏料有金光紅、立索爾寶紅等，藍(lán)色顏料有酞菁藍(lán)、堿性藍(lán)等，綠色顏料有酞菁綠等，這些顏料都是有機(jī)顏料。黑色顏料則為炭黑，白色顏料為鈦白粉，以金紅石型鈦白粉為主，它們都為無(wú)機(jī)顏料。

不同顏料的吸收光譜、透射光譜和反射光譜見(jiàn)圖3-1～圖3-3和表3-5。

從圖3-1 UV油墨常用的三種彩色顏料的吸收光譜看出紅、黃、藍(lán)三種顏料在320～420nm內(nèi)都有不同程度的弱吸收，這些弱吸收區(qū)域就是顏料的“窗口”。

從圖3-2不同顏料的透射光譜看出紅、黃、藍(lán)三種顏料在紫外區(qū)域均有一定的透過(guò)率，特別是紅色顏料的透過(guò)率最高，顏料透光性能由強(qiáng)到弱依次為

紅色顏料>黃色顏料>藍(lán)色顏料>黑色顏料

根據(jù)各種顏料的透光性能，在相同光引發(fā)劑條件下，UV油墨光固化速率由快到慢依次為：

紅色油墨>黃色油墨>藍(lán)色油墨>黑色油墨

一般來(lái)說(shuō)，紅色和黃色UV油墨容易固化，藍(lán)色和黑色油墨相對(duì)困難，白色油墨也較難固化。同一顏色的顏料，由于品種不同、結(jié)構(gòu)不同，色相有所差別，所以紫外吸收和透射性能也有所不同，造成光固化速率有差別。各種顏色UV油墨光固化難易程度的相對(duì)比較可參考表3-6（以黃色油墨的光固化速率為100%作基準(zhǔn)）、表3-7。

正因?yàn)椴煌伾玌V油墨光固化速率不同，在多色套印時(shí)，要先印最難固化的顏色，后印容易固化的顏色，這樣可避免難固化色墨層對(duì)易固化色墨層的光屏蔽，同時(shí)也使難固化色墨層有多次接受紫外線輻照的機(jī)會(huì)，有利于固化完全。

顏料對(duì)UV油墨固化的影響除顏色的不同以外，還與顏料粒徑大小有關(guān)，粒徑越大，紫外光透入越深，因而可固化油墨層厚度也越大。這是因?yàn)榱皆龃缶徒档土擞湍珜拥墓饷芏龋棺贤夤庥懈蟮耐高^(guò)程度。從表3-8可看出不同粒徑的顏料可固化膜厚的比較。

顏料對(duì)UV油墨固化的影響還要考慮到顏料的阻聚問(wèn)題。很多顏料分子結(jié)構(gòu)含有硝基、酚羥基、胺類、醌式結(jié)構(gòu)等，這類結(jié)構(gòu)的化合物大多是自由基聚合的阻聚或緩聚劑，顏料雖然耐溶性不好，但溶解部分的色素分子往往起到了阻聚劑的作用。同樣，顏料中雜質(zhì)的阻聚作用也不容忽視，不同廠家的同種顏料可能具有不同的阻聚效果。

同時(shí)，顏料對(duì)油墨黏度穩(wěn)定性的影響也必須加以考慮。有的顏料含有活性氫等易形成自由基的結(jié)構(gòu)，與低聚物和活性稀釋劑長(zhǎng)時(shí)間接觸，即使在暗的條件下，也可能通過(guò)緩慢的熱反應(yīng)產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致發(fā)生暗反應(yīng)，使油墨黏度逐漸增加，直至油墨不能使用。特別是黑色顏料炭黑，必須使用UV油墨專用的炭黑，否則，極易在研磨或貯存過(guò)程中發(fā)生聚合交聯(lián)，造成油墨失效。

UV油墨的顏料包括無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料兩大類，黑墨和白墨的顏料一般采用無(wú)機(jī)顏料，彩色油墨基本采用有機(jī)顏料。不同顏料對(duì)紫外光譜的吸收和反射不相同，其固化速率也有一定區(qū)別，透明度高的顏料，由于紫外光透射率高，所以固化速率快，黑墨紫外光吸收能力較強(qiáng)，固化得最慢，白色顏料的強(qiáng)反光性也妨礙了固化，四色印刷油墨光固化速率由慢到快依次為黑、青、品紅、黃。

UV固化油墨還必須考慮顏料對(duì)紫外光的耐受性，以及在紫外光輻射下，色相的穩(wěn)定和顏料的遷移性。對(duì)于UV油墨中的白墨和黑墨來(lái)說(shuō)，需要很好的遮蓋力和對(duì)光的吸收率。顏料吸收紫外光時(shí)存在明顯的光散射現(xiàn)象，對(duì)某一特定波長(zhǎng)的光，顏料總有一個(gè)散射效果最強(qiáng)的粒徑大小，希望UV油墨顏料粒子對(duì)紫外光散射作用最小。黑色顏料對(duì)紫外光和可見(jiàn)光的吸收性很強(qiáng)，幾乎找不到透光窗口，因此黑色油墨是UV油墨中最難固化的，但由于其遮蓋力較強(qiáng)，較少用量就可獲得滿意的著色和遮蓋效果，因而也彌補(bǔ)了光固化的問(wèn)題。

UV油墨基本的顏色系列包括黃、品紅、青、黑、白5色（其中白色在包裝印刷中打底色）。生產(chǎn)實(shí)際中單一顏料難以滿足生產(chǎn)要求，必須在現(xiàn)有顏色的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)色，以求獲得所期望的色相。UV油墨的調(diào)色也是依據(jù)色料三原色原理進(jìn)行的，復(fù)合色相的調(diào)制遵從最少顏料品種的原則，配色采用的顏色過(guò)多，混合后飽和度就會(huì)降低。從UV油墨固化的角度來(lái)看，使用太多種類的顏料，將增加顏料與光引發(fā)劑的吸光競(jìng)爭(zhēng)，甚至可能把原有的透光窗口封閉，不利于光引發(fā)劑的吸光，影響光固化速率和性能。

3.1.5　填料

填料用于UV油墨中可以改善油墨的流變性能，起補(bǔ)強(qiáng)、消光、增稠和防止顏料沉降等作用，填料價(jià)格低廉，也可降低UV油墨的成本。填料基本上是透光的，并有較高的折射率，可使入射光線在墨層內(nèi)發(fā)生折射和反射，增加有效光程，增加光引發(fā)劑接受光照射的機(jī)會(huì)，這對(duì)UV油墨是非常有利的，可提高光固化速率。填料一般為無(wú)機(jī)物，不揮發(fā)，對(duì)人體無(wú)害。UV油墨中添加填料也可減少體積收縮，有利于提高對(duì)承印物的附著力。填料對(duì)油墨性能的影響主要表現(xiàn)為：

（1）填料對(duì)油墨細(xì)度的影響

隨著填料用量的逐步增加，油墨的細(xì)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。因?yàn)橛湍募?xì)度是由油墨中固體粒子的粒徑所決定的，未加填料時(shí)，油墨的細(xì)度主要取決于顏料顆粒的大小。一般用于油墨生產(chǎn)的顏料顆粒都較小，大多為納米級(jí)或微米級(jí)，當(dāng)向油墨樣品中添加填料時(shí)，填料粒子會(huì)進(jìn)入顏料粒子間的孔隙中，在樹(shù)脂的作用下，粒徑會(huì)變大。

（2）填料對(duì)油墨黏度的影響

隨著填料用量的逐步增加，油墨的黏度都有上升的趨勢(shì)?；蹖?duì)油墨黏度的影響最大，這是因?yàn)樗梢晕接湍械膯误w，降低了單體對(duì)預(yù)聚物的稀釋作用，從而使黏度急劇增大。硫酸鋇由于顆粒比較細(xì)軟，密度較大，極易與樹(shù)脂粘在一起，也會(huì)導(dǎo)致油墨黏度的上升。碳酸鈣和二氧化鈦由于自身粒徑小，分散均勻，黏度增長(zhǎng)幅度較小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出當(dāng)填料用量在5%以下時(shí)，黏度增幅略低，當(dāng)用量超過(guò)5%后，再增加填料的用量，黏度會(huì)急劇上升。

（3）填料對(duì)油墨固化時(shí)間的影響

隨著填料用量的增加，油墨固化所需的時(shí)間呈現(xiàn)減少后增大的趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)中UV膠印油墨選用的光引發(fā)劑為自由基型引發(fā)劑，當(dāng)受到紫外線照射時(shí)，光引發(fā)劑光解為自由基參與體系反應(yīng)，由于墨層很薄，空氣中的氧氣極易滲入墨層與自由基發(fā)生反應(yīng)，從而減少了參與光固化反應(yīng)的活性基團(tuán)，反應(yīng)時(shí)間明顯較長(zhǎng)。當(dāng)向油墨中添加填料后，由于填料具有較高的遮蓋作用，會(huì)阻擋空氣中的氧氣參與自由基的爭(zhēng)奪，從而使參與光固化的自由基數(shù)量增大，固化時(shí)間變短。當(dāng)然填料的增加量也不是越多越好，因?yàn)樗x填料是無(wú)機(jī)物，當(dāng)用量過(guò)多時(shí)，會(huì)阻擋紫外線對(duì)光引發(fā)劑的輻射，從而減少了能夠光解的引發(fā)劑數(shù)目，降低了反應(yīng)的活性，延長(zhǎng)了固化時(shí)間。

（4）填料對(duì)油墨層耐摩擦性的影響

隨著填料用量的增加，油墨層的耐摩擦性呈上升趨勢(shì)。尤其對(duì)油墨樣品添加硫酸鋇后，耐摩擦性幾乎呈直線上升。硫酸鋇的密度達(dá)為4.5g/cm³，比其他所有填料的密度都高，所以成膜后致密性好，受到摩擦?xí)r不易被磨損。二氧化鈦密度為4.2～4.3g/cm³，較其他填料密度高，同時(shí)晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的抗摩擦性。滑石粉對(duì)樹(shù)脂具有吸附作用，可與樹(shù)脂一起固化成膜，而且滑石粉結(jié)構(gòu)為片狀，剛性較高，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨性好。碳酸鈣為粉狀物質(zhì)，耐磨性略低于其他填料，但是因其白度較高、價(jià)格廉價(jià)，在油墨行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。

（5）填料對(duì)油墨層附著力的影響

填料都是固體粉末，在固化時(shí)不會(huì)發(fā)生體積變化，因此加入U(xiǎn)V油墨中可減少UV固化時(shí)油墨的體積收縮，從而有利于提高油墨層與承印物間附著力。

（6）填料對(duì)油墨層耐熱性影響

填料都為無(wú)機(jī)物固體，有非常高的熔點(diǎn)，因此加入U(xiǎn)V油墨中可大大提高油墨的耐熱性，特別像印制電路板用的UV阻焊油墨、液態(tài)光成像阻焊油墨和UV字符油墨必須能耐260℃以上的高溫，添加適量的填料對(duì)提高耐熱性有非常重要的作用。

總之，填料對(duì)UV油墨的性能有著重要的影響：填料的添加會(huì)加大油墨的細(xì)度、黏度，增強(qiáng)油墨層的耐摩擦性，改善油墨的附著力和耐熱性，適量的加填有利于減少UV油墨的固化時(shí)間。

UV油墨常用的填料有碳酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鋁、二氧化硅、滑石粉和高嶺土等。由于納米技術(shù)的發(fā)展、納米材料的應(yīng)用，UV油墨也開(kāi)始廣泛使用納米填料。因?yàn)榧{米微粒具有很好的表面潤(rùn)濕性，它們吸附在UV油墨中顏料顆粒的表面，能大大改善油墨的親油性和可潤(rùn)濕性，并能促進(jìn)UV油墨分散體系的穩(wěn)定，所以添加了納米填料的UV油墨的印刷適性得到較大的改善。

（1）納米二氧化硅用于油墨中

油墨添加納米二氧化硅后，具有一定的防結(jié)塊、消光、增稠和提高觸變性作用，還有利于顏料懸浮。

（2）納米石墨用于油墨中

納米石墨具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，其與常規(guī)塊狀石墨材料相比具有更優(yōu)異的物理化學(xué)及表面和界面性質(zhì)。納米石墨不僅具有石墨的傳統(tǒng)優(yōu)良性能，還具有納米粒子的獨(dú)特效應(yīng)，在高新技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，在印刷領(lǐng)域，將納米石墨加入油墨中，可制成導(dǎo)電油墨。用添加了特定的納米粉體的納米油墨來(lái)復(fù)制印刷彩色印刷品，能使印刷品層次更加豐富、階調(diào)更加鮮明，極大地增強(qiáng)了表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)的能力，從而可得到高質(zhì)量的印刷品?；诩{米材料的多種特性，將它運(yùn)用到油墨體系中會(huì)給油墨產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的推動(dòng)。

（3）納米碳酸鈣用于油墨填充料

納米級(jí)碳酸鈣的顆粒直徑在2～10nm，用于油墨中的膠質(zhì)碳酸鈣最早是氫氧化鈣與碳酸鈣沉淀，并經(jīng)表面改性制取具有良好透明性、光澤性的碳酸鈣。用于制造油墨具有良好的印刷適性，將其與一定比例的調(diào)墨油研磨，以具有合適流動(dòng)性、光澤性、透明度、不帶灰色等性狀。在油墨生產(chǎn)中，顏料分散性越好，平均粒徑越小，越容易在連結(jié)料中分散均勻，油墨質(zhì)量越好，作為油墨中體質(zhì)顏料的碳酸鈣，若達(dá)到納米級(jí)，并進(jìn)行表面改性，使其與連結(jié)料有很好的相容性，不僅可起到增白、擴(kuò)容、降低成本的作用，還有補(bǔ)強(qiáng)作用和良好的分散作用，對(duì)油墨的生產(chǎn)及提高油墨的質(zhì)量起到很大的作用。

（4）納米二氧化鈦用于油墨中

納米顏料的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，生活上的實(shí)例如噴墨墨水、涂料、油墨、光電顯示器等。納米二氧化鈦除了具有常規(guī)二氧化鈦的理化特性外，還具有以下特性。

①由于其粒徑遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)的一半，故幾乎沒(méi)有遮蓋力，是透明的，并且吸收和屏蔽紫外線的能力非常高。

②化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，完全無(wú)毒，無(wú)遷移性。

③以納米二氧化鈦為填充劑與樹(shù)脂所制成的油墨，其墨膜、塑膜能顯示賞心悅目的珠光和逼真的陶瓷質(zhì)感。并且納米二氧化鈦的顏色隨粒徑的大小而改變，粒徑越小，顏色越深。

（5）納米金屬微粒用于油墨中

印刷品尤其是高檔彩色印刷品的質(zhì)量和油墨的純度、細(xì)度有很大的關(guān)系。只有細(xì)度小、純度高的油墨才能印刷出高質(zhì)量的印刷品。由于納米金屬微粒對(duì)光波的吸收不同于普通的材料，納米金屬微?？梢詫?duì)光波全部吸收而使自身呈現(xiàn)黑色，同時(shí)，除對(duì)光線的全部吸收作用外，納米金屬微粒對(duì)光還有散射作用。因此，利用納米金屬微粒的這些特性，可以把納米金屬微粒添加到黑色油墨中，制造出納米黑色油墨，從而可以極大地提高黑色油墨的純度和密度。

3.1.6　助劑

助劑是油墨的輔助成分。助劑能提高油墨的物理性能，調(diào)整顏料和樹(shù)脂的比例，改變油墨的流動(dòng)性，影響油墨的光亮性，調(diào)整油墨的黏度，改善油墨的印刷適性，提高印刷效果，確保油墨在生產(chǎn)、使用、運(yùn)輸和貯存過(guò)程中性能的穩(wěn)定。

UV油墨中使用的各種助劑，其性能應(yīng)和所用的油墨性質(zhì)相近，并能和油墨很好地混溶在一起，不能和油墨的其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能破壞油墨結(jié)構(gòu)，不能影響油墨的色澤、著色力、附著力等基本性能。

UV油墨常用的助劑有消泡劑、流平劑、潤(rùn)濕分散劑、觸變劑、附著力促進(jìn)劑、阻聚劑和蠟等。

（1）消泡劑

這是一種能抑制、減少或消除油墨中氣泡的助劑。油墨在生產(chǎn)制造過(guò)程中，因攪拌、分散、研磨，難免會(huì)卷入空氣形成氣泡；在印刷過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生氣泡。氣泡的存在會(huì)影響墨層的光學(xué)性能，造成印刷質(zhì)量下降，有礙美觀，因此必須加入消泡劑來(lái)消除氣泡。

消泡劑具有與油墨體系不相容性、高度的鋪展性以及低表面張力等特性。消泡劑加入油墨體系中后，能很快地分散成微小的液滴，和使氣泡穩(wěn)定的表面活性劑結(jié)合，并滲透到雙分子膜里，快速鋪展，使雙分子膜彈性明顯降低，導(dǎo)致雙分子膜破裂；同時(shí)降低氣泡周圍液體的表面張力，使小氣泡匯集成大的氣泡，最終使氣泡破裂。

選擇消泡劑除了要求高效消泡效果外，還必須沒(méi)有使顏料凝聚、失光和產(chǎn)生縮孔、針眼等副作用。

UV油墨常用的消泡劑為有機(jī)聚合物（聚醚、聚丙烯酸酯）和有機(jī)硅樹(shù)脂（聚二甲基硅油、改性聚硅氧烷）。

（2）流平劑

這是一種用來(lái)改善油墨層流平性，防止產(chǎn)生縮孔，使墨層表面平整，同時(shí)增加墨層的光澤度而使用的添加劑。表面張力是油墨層流平的推動(dòng)力。當(dāng)油墨印刷到承印物上后，表面張力作用使油墨鋪到承印物上，同時(shí)表面張力有使油墨層表面積收縮至最小的趨勢(shì)，使油墨層的刷痕、皺紋等缺陷消失，變成平整光亮的表面。

大多數(shù)的流平劑往往同時(shí)具有以下作用：

①利于流動(dòng)和流平（減少橘皮、縮孔，提高光澤）；

②防止發(fā)花（減少貝納德漩渦）；

③減少摩擦系數(shù)，改善表面平滑性；

④提高抗擦傷性；

⑤改善基材潤(rùn)濕性，防止產(chǎn)生縮孔、魚(yú)眼和縮邊。

此外，油墨在基材上的流平性還與油墨的黏度、基材的表面粗糙程度、環(huán)境溫度、干燥時(shí)間有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，油墨的黏度越低，流動(dòng)性越好，流平性也好；基材表面粗糙，不利于流平；環(huán)境溫度高，有利于流平；干燥時(shí)間長(zhǎng)，也有利于流平。

流平劑的種類較多，常見(jiàn)的有溶劑類、改性纖維素類、聚丙烯酸酯類、有機(jī)硅樹(shù)脂類和氟表面活性劑類等，用于UV油墨的流平劑主要有聚丙烯酸酯、有機(jī)硅樹(shù)脂和氟表面活性劑三大類。

（3）潤(rùn)濕分散劑

這是一種用于提高顏料在油墨中懸浮穩(wěn)定性的添加劑。潤(rùn)濕分散劑能使顏料很好地分散在連接料中，縮短油墨生產(chǎn)的研磨時(shí)間；降低顏料的吸墨量，以制造高濃度的油墨；防止油墨中顏料顆粒的凝聚沉淀。其中潤(rùn)濕劑主要是降低油墨體系的表面張力，使之鋪展于承印物上；分散劑吸附在顏料表面產(chǎn)生電荷斥力或空間位阻，防止顏料絮凝、沉降，使油墨分散體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于潤(rùn)濕劑和分散劑的作用有時(shí)較難區(qū)分，往往兼?zhèn)錆?rùn)濕和分散的功能，故稱為潤(rùn)濕分散劑。

顏料分散是油墨制造過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。把顏料研磨成細(xì)小的顆粒，均勻地分布在油墨基料中，得到一個(gè)穩(wěn)定的懸浮體系。顏料分散要經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、粉碎和穩(wěn)定三個(gè)過(guò)程。潤(rùn)濕是用樹(shù)脂或助劑取代顏料表面吸附的空氣或水等物質(zhì)，使固/氣界面變成固/液界面的過(guò)程；粉碎是用機(jī)械力把凝聚的顏料聚集體打碎，分散成接近顏料原始狀態(tài)的細(xì)小粒子；穩(wěn)定是指形成的懸浮體在無(wú)外力作用下，仍能處于分散懸浮狀態(tài)。要獲得良好的分散效果，除與顏料、低聚物、活性稀釋劑的性質(zhì)和相互作用有關(guān)外，往往還需要使用潤(rùn)濕分散劑才能達(dá)到最佳的效果。

潤(rùn)濕分散劑大多數(shù)也是表面活性劑，由親顏料的基團(tuán)和親樹(shù)脂的基團(tuán)組成。親顏料的基團(tuán)容易吸附在顏料表面，親樹(shù)脂的基團(tuán)則很好地和油墨樹(shù)脂相容，克服了顏料固體和油墨基料之間的不相容性。在分散和研磨過(guò)程中，機(jī)械剪切力把團(tuán)聚的顏料粉碎到原始粒子粒徑，其表面被潤(rùn)濕分散劑吸附，由于位阻效應(yīng)或靜電斥力，不再重新團(tuán)聚結(jié)塊。

常用的潤(rùn)濕分散劑主要有天然高分子類（如卵磷脂）、合成高分子類（如長(zhǎng)鏈聚酯和氨基鹽）、硅系和鈦系偶聯(lián)劑等。用于光固化油墨的潤(rùn)濕分散劑主要為含顏料親和基團(tuán)的聚合物。

（4）觸變劑

這是一種可提高油墨觸變性的添加劑。對(duì)于厚油墨層油墨的觸變性尤為重要，可防止印刷后油墨橫向擴(kuò)散，提高印品的清晰度。

UV油墨常用的觸變劑為氣相二氧化硅。

（5）附著力促進(jìn)劑

這是一種提高油墨與承印物附著性能的添加劑。對(duì)于一些油墨較難附著的承印物，如金屬、塑料、玻璃等，印刷時(shí)油墨中往往要加入附著力促進(jìn)劑，以提高油墨的附著力。

承印物為金屬時(shí)，由于印刷油墨后需進(jìn)行剪切、沖壓等后加工工序，要求油墨層與金屬基材有優(yōu)異的附著力，為此，常在油墨配方中添加附著力促進(jìn)劑。用作金屬附著力促進(jìn)劑的大多為帶有羥基、羧基的化合物，UV油墨最常用的為甲基丙烯酸磷酸酯PM-1和PM-2。

承印物為塑料時(shí)，由于塑料品種較多，除聚烯烴中聚乙烯或聚丙烯，大多數(shù)塑料只要選擇合適的低聚物和活性稀釋劑，附著力問(wèn)題基本上都可以解決。聚乙烯和聚丙烯由于表面能較低，為非極性結(jié)構(gòu)，除了要選擇表面能低的低聚物和活性稀釋劑外，配方中還要考慮降低固化體積收縮率，有時(shí)可加少量的氯化聚丙烯，以提高附著力。但目前對(duì)聚乙烯和聚丙烯基材主要通過(guò)印刷前用火焰噴射或電暈放電處理，以使其表面惰性的C—H結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為極性的羥基、羧基、羰基等極性結(jié)構(gòu)，使聚乙烯和聚丙烯表面與油墨中的低聚物和活性稀釋劑的親和性增加，提高油墨的附著力。

對(duì)玻璃承印物，常用硅烷偶聯(lián)劑作附著力促進(jìn)劑，如KH-570。KH-570為甲基丙烯酰氧基硅氧烷，其中甲基丙烯酰氧基可參與聚合交聯(lián)，硅氧烷基團(tuán)易與玻璃表面的硅羥基縮合成Si—O—Si結(jié)構(gòu)，使油墨對(duì)玻璃的附著力提高。

（6）阻聚劑

這是一種用來(lái)減少UV油墨在生產(chǎn)、使用、運(yùn)輸和貯存時(shí)發(fā)生熱聚合，提高UV油墨貯存穩(wěn)定性的添加劑，因此也稱為穩(wěn)定劑。

UV油墨常用的阻聚劑有對(duì)苯二酚、對(duì)甲氧基苯酚、對(duì)苯醌和2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚等酚類化合物。但酚類化合物必須在有氧氣條件下才能產(chǎn)生阻聚效應(yīng)，所以UV油墨存放的容器內(nèi)，油墨不能盛得太滿，以留出足夠的空間，保證有足夠的氧氣。

最近還有一種用于UV油墨的高效阻聚劑三（N-亞硝基-N-苯基羥胺）鋁鹽，但溶解性差，因而常配成活性稀釋劑溶液使用，商品名為ST-1（含量8%）和ST-2（含量4%），它們?yōu)閰捬跣妥杈蹌⒂袃?yōu)良的穩(wěn)定性，在60℃下可使UV油墨保持穩(wěn)定。

（7）蠟

蠟是油墨中常用的一種添加劑，可改變油墨的流變性，改善抗水性和印刷適性（如調(diào)節(jié)黏性），減少蹭臟、拔紙毛等弊病，并可改善印品的滑性，使印品耐摩擦，在UV油墨中，蠟的加入起阻隔空氣、減少氧阻聚作用，有利于表面固化。但需要注意的是，如果在UV油墨中加入過(guò)量的蠟或選錯(cuò)蠟的品種，不僅會(huì)降低油墨的光澤度，破壞油墨的轉(zhuǎn)移性，而且會(huì)延長(zhǎng)固化時(shí)間。

常用的蠟有聚乙烯蠟、聚丙烯蠟和聚四氟乙烯蠟等。

3.1.7　油墨的研磨

油墨是由固體（如顏料、填料等）、液體（如溶劑、水、活性稀釋劑等）和樹(shù)脂狀物質(zhì)（如天然樹(shù)脂、高分子合成樹(shù)脂、低聚物等）組成的，要成為均勻的混合物，就要用機(jī)械進(jìn)行分散研磨，這是油墨生產(chǎn)的主要工藝。特別是顏料本身是極細(xì)的顆粒，但在生產(chǎn)和放置過(guò)程中會(huì)形成聚集體，需要通過(guò)機(jī)械研磨使顏料聚集體粉碎至所需要的顆粒大小，并分散于連接料中，形成均勻而穩(wěn)定的分散體。通常在油墨制造過(guò)程中，采用捏合機(jī)或高速攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)分散，然后再用高剪切的研磨機(jī)械如三輥機(jī)、球磨機(jī)或砂磨機(jī)等進(jìn)行分散研磨，制得成品。實(shí)際大批量生產(chǎn)時(shí)，往往先將顏料和部分連接料混合，加上潤(rùn)濕分散劑，先研磨制備成色漿，再用色漿和剩下的連接料、填料等研磨制得油墨。

采用不同的研磨設(shè)備、不同的研磨時(shí)間，可得到不同的顏料粒徑大小。表3-9為用三種不同的研磨設(shè)備（球磨機(jī)、立式攪拌砂磨機(jī)和高壓均質(zhì)機(jī)）對(duì)UV噴墨油墨青色色漿進(jìn)行分散、研磨，利用激光粒度儀測(cè)量制得的油墨樣品的粒徑及其粒度分布，統(tǒng)計(jì)分散后體系中占比為95%的粒徑大小的結(jié)果。

從上表所示結(jié)果可以看出，球磨6h的樣品顏料顆粒粒徑最大（0.91μm），球磨12h的樣品顏料粒徑次之（0.77μm），砂磨1h分散的色漿樣品的顏料粒徑（0.39μm）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于球磨分散樣品的粒徑，均質(zhì)分散1h得到的油墨樣品的顏料粒徑最小，僅為0.26μm。

UV油墨的制造工藝也是如此，只是研磨過(guò)程中要防止摩擦過(guò)熱，以免發(fā)生暴聚，所以三輥機(jī)和砂磨機(jī)等研磨設(shè)備應(yīng)注意通水冷卻。另外整個(gè)UV油墨生產(chǎn)配制過(guò)程中避免陽(yáng)光直射，室內(nèi)燈光要使用黃色安全燈。

由于印刷方式不同、承印物不同、顏色不同，所以UV油墨品種繁多，要求UV油墨產(chǎn)品能系列化，以適應(yīng)各種不同的需求。

3.1.8　UV油墨性能評(píng)價(jià)

3.1.8.1　UV油墨固化前液態(tài)性能

（1）表觀

UV油墨外觀一般為有色膏狀物，大多有較強(qiáng)的丙烯酸酯氣味，固化后該氣味應(yīng)基本消失。油墨本體應(yīng)均勻，不含未溶解完全的高黏度結(jié)塊，這在光固化油墨的調(diào)配過(guò)程中比較重要。油墨中需添加的高黏度樹(shù)脂或固體樹(shù)脂應(yīng)均勻溶解于活性稀釋劑中，因?yàn)槿芙獠煌耆膱F(tuán)塊也多半呈透明狀，肉眼不易發(fā)現(xiàn)，必須在油墨裝罐前將其通過(guò)較細(xì)的紗網(wǎng)濾掉，同時(shí)也可將可能的固體雜質(zhì)除去。油墨原材料中應(yīng)不含灰塵等雜質(zhì)，調(diào)配及施工現(xiàn)場(chǎng)注意防塵，特別是對(duì)印刷表面墨層美觀程度要求較高的場(chǎng)合，更需注意避免不溶性雜質(zhì)的帶入?；覊m及不溶性顆粒不僅使固化墨層表面不均勻，還可能妨礙油墨對(duì)基材的潤(rùn)濕，誘發(fā)針孔、火山口等墨層表面弊病。

（2）黏度及流變性

UV油墨根據(jù)使用場(chǎng)合和印刷工藝不同，黏度可以為數(shù)十至數(shù)百帕·秒。一般而言低黏度油墨有利于印刷流平，但也容易出現(xiàn)流掛等弊病。UV油墨較低的黏度意味著使用多量的活性稀釋劑，活性稀釋劑丙烯酸酯基團(tuán)的含量相對(duì)較高，聚合收縮率往往高于低聚物，配方中大量活性稀釋劑的存在容易導(dǎo)致體系整體固化收縮率較高，不利于提高固化膜的附著力。油墨過(guò)稀，印刷時(shí)將獲得較低的膜厚，而且在平整度不高的印刷底材表面容易出現(xiàn)印刷墨層厚薄不均勻的現(xiàn)象。油墨流動(dòng)太快，底材低洼部分墨層較厚，凸起部分墨層較薄。黏度較高時(shí)不利于印刷，墨層流平所需時(shí)間較長(zhǎng)，不符合UV油墨高效快捷的印刷特點(diǎn)，添加流平助劑可作適當(dāng)改善。

大多數(shù)UV油墨表現(xiàn)為牛頓流體，不具有觸變性，在添加諸如氣相二氧化硅等觸變劑的體系中，靜態(tài)黏度可以很高，甚至呈糊狀，但隨剪切時(shí)間延長(zhǎng)和剪切速率增加，黏度有所下降。適當(dāng)?shù)挠|變性可以很好地平衡流掛和流平的矛盾。

（3）儲(chǔ)存穩(wěn)定性

UV油墨的儲(chǔ)存穩(wěn)定性主要指它的暗固化性能。合格的光固化配方應(yīng)當(dāng)是在避光、室溫條件下儲(chǔ)存至少六個(gè)月以上而沒(méi)有明顯的黏度上升或聚合固化。儲(chǔ)存穩(wěn)定性主要由光引發(fā)劑的性質(zhì)決定，某些熱穩(wěn)定性較差的光引發(fā)劑，即使在暗條件下也可以緩慢熱分解產(chǎn)生活性自由基，導(dǎo)致UV油墨在儲(chǔ)存過(guò)程中聚合交聯(lián)，例如安息香醚系列的光引發(fā)劑等。常用光引發(fā)劑1173、184、651等熱穩(wěn)定性較好，一般不會(huì)導(dǎo)致UV油墨的暗固化。絕大多數(shù)丙烯酸低聚物和活性稀釋劑在下線裝罐前都添加微量的酚類阻聚劑，或者在合成過(guò)程中添加，含量一般在每千克數(shù)十至數(shù)百毫克，這些微量的阻聚劑保證了UV油墨在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的穩(wěn)定性。UV油墨配制過(guò)程中一般無(wú)須另外添加阻聚劑，但升溫加熱、炎熱夏季高溫儲(chǔ)運(yùn)等特殊情況除外。UV油墨要求避光密封儲(chǔ)運(yùn)，盡可能避免陽(yáng)光直射。經(jīng)驗(yàn)顯示，UV油墨置于室內(nèi)窗口附近經(jīng)日光照射24h內(nèi)就可能凝膠變質(zhì)。UV油墨配方中低聚物的品質(zhì)對(duì)油墨整體儲(chǔ)存穩(wěn)定性非常重要，環(huán)氧丙烯酸酯制備過(guò)程中，如果物料配比不恰當(dāng)，存在殘留環(huán)氧基團(tuán)或殘余酸值較高，都將使儲(chǔ)存穩(wěn)定性降低。聚氨酯丙烯酸酯合成過(guò)程中，體系殘留異氰酸酯基團(tuán)濃度控制也很關(guān)鍵，殘留的少量異氰酸酯基團(tuán)容易導(dǎo)致產(chǎn)品凝膠，催化性雜質(zhì)對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性也有影響。油墨組分之間在儲(chǔ)存過(guò)程中可能存在的相互作用應(yīng)當(dāng)予以重視，常用丙烯酸酯稀釋劑如果質(zhì)量合格，相互之間不會(huì)有明顯化學(xué)反應(yīng)，主要考慮活性胺與各組分之間是否存在相互作用。丙烯酸酯體系又是一種厭氧聚合體系，即在空氣環(huán)境中，氧分子對(duì)體系起到一定阻聚作用，對(duì)體系的儲(chǔ)存穩(wěn)定有利。油墨配方中難以避免地會(huì)存在一些誘導(dǎo)產(chǎn)生自由基的雜質(zhì)，部分重金屬離子可能催化產(chǎn)生自由基，熱作用也可能使體系中產(chǎn)生少量自由基，如果沒(méi)有足夠的阻聚手段，體系發(fā)生凝膠的傾向總是很大的。除聚合穩(wěn)定性外，對(duì)含有無(wú)機(jī)填料的配方，還可能涉及填料絮凝沉降的問(wèn)題，必要時(shí)可在填料分散過(guò)程中添加少量防沉降助劑，某些商品化的丙烯酸酯共聚物和氣相二氧化硅都可起到防沉降的作用。

3.1.8.2　光固化過(guò)程的跟蹤表征

光固化過(guò)程的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是光固化速率和光固化程度，可以用體系可聚合基團(tuán)轉(zhuǎn)化率（或殘留率）來(lái)反映光固化轉(zhuǎn)化情況，也可以用聚合熱效應(yīng)、體系轉(zhuǎn)變過(guò)程中的物理性質(zhì)變化等指標(biāo)來(lái)反映。用以跟蹤光固化進(jìn)程的具體表征方法有很多，大致可分為間歇法和實(shí)時(shí)法，各方法總結(jié)于表3-10。

（1）實(shí)時(shí)紅外光譜法

各表征方法之間不一定存在可比性，表征體系不同時(shí)，可能所得結(jié)果不盡一致。就可靠性和可操作性而言，實(shí)時(shí)紅外直接反映了UV油墨體系聚合基團(tuán)的轉(zhuǎn)變情況，較為客觀，它可以在線監(jiān)測(cè)光聚合過(guò)程中碳碳雙鍵或環(huán)氧基團(tuán)（陽(yáng)離子光固化）隨光照時(shí)間的衰減情況，是目前用于表征光固化動(dòng)力學(xué)過(guò)程的常用方法之一。實(shí)時(shí)紅外的工作原理見(jiàn)圖3-4。

圖3-4所示的裝置是將衰減全反射紅外（ATR）與紫外線輻照整合在一起，利用ATR的層次解析UV能力，可對(duì)樣品各個(gè)深度的固化情況進(jìn)行跟蹤。實(shí)時(shí)紅外跟蹤得到的各輻照時(shí)間下關(guān)鍵基團(tuán)紅外吸收強(qiáng)度，可以定量處理，求得聚合基團(tuán)轉(zhuǎn)化率對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線，由此，可計(jì)算光固化動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)。如果基團(tuán)發(fā)生紅外吸收振動(dòng)時(shí)伴隨有偶極矩變化，可通過(guò)拉曼散射測(cè)定各振動(dòng)基團(tuán)的極化程度，獲得與紅外吸收光譜近似的強(qiáng)振動(dòng)帶的拉曼光譜，有利于提髙定量表征光固化過(guò)程的靈敏度。UV油墨中丙烯酸酯結(jié)構(gòu)、環(huán)氧結(jié)構(gòu)及 乙烯基醚結(jié)構(gòu)可用于表征光固化動(dòng)力學(xué)過(guò)程的紅外吸收譜帶和拉曼散射譜帶見(jiàn)表3-11。

實(shí)時(shí)紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)已有很大發(fā)展，精度和靈敏度都有較大提高，它可以在1s之內(nèi)連續(xù)記錄4～100條紅外吸收，已成為光固化表征最為有效的手段。其主要特點(diǎn)為：

①時(shí)間分辨率可低至10ms，1s內(nèi)可記錄100條光譜曲線；

②樣品可水平放置在ATR晶體，不須像傳統(tǒng)紅外那樣垂直放置；

③具有熱臺(tái)變溫功能；

④可通入惰性氣體予以保護(hù)；

⑤對(duì)色粉和粉末樣品也可進(jìn)行分析。

離線紅外監(jiān)測(cè)很難保證每次所檢測(cè)部位完全一致，樣品不同區(qū)域的厚度、性狀略有差別，常常導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的重現(xiàn)性不佳。

（2）光照DSC法

光照DSC法是基于體系聚合熱量與基團(tuán)聚合反應(yīng)的數(shù)量成定量關(guān)系，在樣品量較小時(shí)，這種關(guān)系成立，現(xiàn)已成為與實(shí)時(shí)紅外技術(shù)并駕齊驅(qū)的流行方法。其基本工作原理是體系中單體或樹(shù)脂的聚合基團(tuán)在進(jìn)行光聚合時(shí)，單位數(shù)量基團(tuán)的反應(yīng)熱是一定的，至少是在一較小范圍內(nèi)波動(dòng)，與反應(yīng)基團(tuán)所連接的其他部位結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，主要由反應(yīng)基團(tuán)本身的結(jié)構(gòu)決定，這些基團(tuán)包括丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基醚的乙烯基、丙烯基及環(huán)氧基等。反應(yīng)基團(tuán)摩爾放熱量列于表3-12。由上述基礎(chǔ)摩爾放熱量，結(jié)合樣品活性基團(tuán)濃度和樣品質(zhì)量，可計(jì)算出一定質(zhì)量樣品完全聚合轉(zhuǎn)化時(shí)的理想總放熱量，由于實(shí)際的光聚合過(guò)程大多轉(zhuǎn)化不完全，測(cè)量的放熱量往往小于理想總放熱量，將兩者相比，就得到光聚合轉(zhuǎn)化率。這是一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠方便、準(zhǔn)確地表征光聚合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

光照DSC也存在一些局限性，由于樣品較低的導(dǎo)熱性，DSC信號(hào)響應(yīng)滯后。輻照裝置一般采用低功率光源，以便于跟蹤觀察光聚合過(guò)程，但較低強(qiáng)度的輻照光源與實(shí)際生產(chǎn)相差很大，所得光固化速率及最終轉(zhuǎn)化率通常比實(shí)際生產(chǎn)上的慢很多。另外，光照DSC測(cè)試樣品的厚度一般設(shè)為0.6mm，遠(yuǎn)高于實(shí)際涂裝厚度。但作為一種研究手段，對(duì)產(chǎn)品或新體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室評(píng)估，仍然有著較大的應(yīng)用空間。

（3）光聲紅外法

對(duì)于含有納米結(jié)構(gòu)、細(xì)微結(jié)構(gòu)的非均相油墨體系，印刷在不規(guī)則異形表面、泡沫塑料、硅膠等底材上的油墨，適合使用光聲檢測(cè)法，它屬于非損傷性檢測(cè)，只需很少的制樣即可完成檢測(cè)。其原理是樣品內(nèi)特征振動(dòng)帶吸收的特定頻率紅外線被轉(zhuǎn)化成熱能，熱能又使樣品表面的氣體升溫膨脹，氣壓升高，氣壓升高量可通過(guò)麥克風(fēng)以聲波形式感應(yīng)，紅外檢測(cè)信號(hào)是干涉調(diào)制處理的，所得感應(yīng)聲波信號(hào)也是干涉制式，經(jīng)數(shù)學(xué)變換，獲得樣品的光聲光譜圖。該方法工作原理如圖3-5所示。

（4）動(dòng)態(tài)力學(xué)分析

應(yīng)用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）技術(shù)測(cè)定光固化膜的分子鏈段運(yùn)動(dòng)狀況，可反映體系固化程度，這也是一種間接測(cè)定方法，DMA測(cè)試所得儲(chǔ)能模量、損耗模量以及損耗角正切等熱機(jī)械力學(xué)參數(shù)還需通過(guò)其他手段與光固化的轉(zhuǎn)變情況相聯(lián)系，作為一種橫向比較方法，直接測(cè)定比較各種條件下固化膜的性能，還是被經(jīng)常采用。

3.1.8.3　固化膜性能

（1）表面固化程度

某些配方印刷墨層光照后底層交聯(lián)固化尚可，表面仍有粘連，形成明顯指紋印，這時(shí)在印刷墨層表面放置小團(tuán)棉花，用嘴吹走棉花團(tuán)，檢査印刷墨層表面是否粘有棉花纖維，如粘有較多棉纖，說(shuō)明印刷墨層表面固化不理想，干爽程度不夠?？梢哉{(diào)高光強(qiáng)；或調(diào)整配方，降低聚合較慢組分的比例，提高快固化組分的用量；添加抗氧阻聚組分，也有利于克服表面固化不徹底的弊病。

（2）硬度

硬度是指油墨經(jīng)光固化交聯(lián)聚合反應(yīng)的充分程度，完全充分固化的油墨層表面平滑、有光澤、硬度高，而不完全固化的油墨層表面粗糙、呈粉狀、無(wú)光澤、硬度低，因此油墨層的硬度是衡量固化后油墨性能的重要指標(biāo)。檢測(cè)固化印刷墨層硬度的方法有擺桿硬度、鉛筆硬度、邵氏硬度等。擺桿硬度為相對(duì)硬度，在實(shí)驗(yàn)研究上經(jīng)常采用。鉛筆硬度簡(jiǎn)單易操作，工業(yè)上應(yīng)用較廣泛。硬度受配方組分和光固化條件控制，采用多官能度活性稀釋劑、高官能度低聚物，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和交聯(lián)度等，均可增加其硬度。表面氧阻聚較嚴(yán)重的體系，其固化硬度也將劣化，出現(xiàn)表面粘連，擺桿硬度下降。添加叔胺或采取其他抗氧阻聚措施可改善表面硬度。低聚物中含有較多剛性結(jié)構(gòu)基團(tuán)時(shí)，固化膜硬度也提高，例如雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯。芳香族的環(huán)氧丙烯酸酯、聚氨酯類丙烯酸酯、聚酯類丙烯酸酯比相應(yīng)的脂肪族樹(shù)脂具有更高的固化硬度。印刷墨層厚度對(duì)固化膜硬度有較顯著影響。印刷墨層較薄時(shí)，紫外光能較均勻地被各深度的引發(fā)劑吸收，光屏蔽副作用較小，固化均勻徹底，墨層總體硬度較高；厚印刷墨層的吸光效果存在梯度效應(yīng)，底層光引發(fā)劑吸光受上層光屏蔽影響，固化不均勻，總體硬度相對(duì)較低。

影響油墨層硬度的因素主要有：油墨層的厚度、固化時(shí)間、光源照度和油墨配方。

①油墨層的厚度。油墨層厚度對(duì)硬度指標(biāo)影響很大。油墨的成膜厚度過(guò)厚或局部過(guò)厚，使紫外光難以穿透，油墨不能完全固化，或表面油墨雖然固化，內(nèi)部的油墨則沒(méi)有完全固化，這會(huì)直接降低油墨的各種耐抗特性、附著力以及油墨層硬度。

②固化時(shí)間。同油墨層厚度一樣，固化時(shí)間對(duì)硬度也有很大影響。如果固化時(shí)間過(guò)短，油墨層交聯(lián)反應(yīng)不充分，只能形成粉狀、粗糙不平、無(wú)光澤的油墨層。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)延長(zhǎng)固化時(shí)間，對(duì)保證油墨的成膜硬度是有好處的。

③光源照度。當(dāng)光源照度不足或照度不均勻時(shí)，就會(huì)影響油墨交聯(lián)聚合的程度。紫外光沒(méi)有提供足夠的聚合反應(yīng)能量，使固化不充分，從而影響硬度和其他性能。因此，要選擇照度較高的光源，有利于提高油墨層的硬度。

④調(diào)整油墨配方。油墨的硬度受多方面條件影響，主要靠調(diào)節(jié)配方組成和光固化條件來(lái)控制，其中前者起主要作用。具體途徑有：

a.用多官能度單體，提高交聯(lián)密度。

b.用含有較多剛性結(jié)構(gòu)基團(tuán)的低聚物。芳香族環(huán)氧丙烯酸酯、芳香族聚氨酯類丙烯酸酯、芳香族聚酯類丙烯酸酯比相應(yīng)的脂肪族樹(shù)脂具有更高的硬度。

c.配方中添加剛性填料，如硫酸鋇、三氧化二鋁等，有利于提高硬度。

d.加叔胺或采取其他抗氧阻聚的措施，完善表面固化程度，可提高硬度。

（3）柔韌性

很多底材具有一定可變形性，要求印刷墨層具有相應(yīng)柔韌性，例如紙張、軟質(zhì)塑料、薄膜、皮革等。這就要求印刷在這些基材上的油墨也必須有一定的柔韌性，否則很容易出現(xiàn)墨層爆裂、脫落等現(xiàn)象。UV油墨層的彎曲度試驗(yàn)常用來(lái)表征其柔韌性，以不同直徑的鋼輥為軸心，將覆蓋固化印刷墨層的材料對(duì)折，檢驗(yàn)印刷墨層是否開(kāi)裂或剝落。柔韌性較好但附著力不佳時(shí)，彎曲試驗(yàn)可能導(dǎo)致印刷墨層剝離底材；柔韌性較差而附著力較好時(shí)，彎曲試驗(yàn)可能導(dǎo)致印刷墨層開(kāi)裂。

油墨的柔韌性主要取決于配方組成。

①官能度越低，柔韌性越好。單官能度活性稀釋劑可以降低UV油墨層的交聯(lián)密度，提高柔韌性，特別是像丙烯酸異辛酯這樣同時(shí)具有內(nèi)增塑作用的活性稀釋劑，可降低UV油墨層的交聯(lián)度，提高柔韌性。

②具有較長(zhǎng)柔性鏈段的多元丙烯酸酯活性稀釋劑（如乙氧基化TMPTA和丙氧基化甘油三丙烯酸酯等），可以在不犧牲固化速率的前提下提供合適的柔韌性。

③具有柔性主鏈的低聚物可提供較好的柔韌性。如脂肪族環(huán)氧丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯等的柔韌性要好于相應(yīng)的芳香族樹(shù)脂。

④活性稀釋劑和低聚物玻璃化溫度T_g越低，柔韌性越好。

除配方本身決定UV油墨層柔韌性，固化程度也會(huì)影響UV油墨層的柔韌性，聚合交聯(lián)程度增加，柔韌性下降。

一般而言，油墨層的硬度與柔韌性是一對(duì)矛盾，即硬度的增加往往以犧牲柔順性為代價(jià)，因此在調(diào)制UV油墨配方時(shí)要合理取舍，綜合權(quán)衡，找到硬度與柔韌性的最佳結(jié)合點(diǎn)。

但在無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化的UV油墨中，如果形成了納米級(jí)的無(wú)機(jī)粒子，UV油墨層的硬度和柔韌性將同時(shí)得到提高。

（4）拉伸性能

固化膜的拉伸性能與柔韌性密切相關(guān)，在材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)啞鈴形固化膜施加不斷增強(qiáng)的拉伸力，膜層斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)率用來(lái)表征其拉伸性能，拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)化成拉伸強(qiáng)度，較高的拉伸率和拉伸強(qiáng)度意味著固化膜具有較好的柔韌性。拉伸性能好的膜層一般柔韌性也較高，但韌性不一定高。柔韌性是評(píng)價(jià)固化印刷墨層機(jī)械力學(xué)性能的重要指標(biāo)，拉伸強(qiáng)度則關(guān)系到印刷墨層抗機(jī)械破壞能力。

（5）耐磨抗刮性

UV印刷墨層的耐磨性一般高于傳統(tǒng)溶劑型油墨，因?yàn)榍罢哂休^高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成，后者大多通過(guò)溶劑揮發(fā)，樹(shù)脂聚結(jié)成膜，發(fā)生化學(xué)交聯(lián)的程度遠(yuǎn)不如UV油墨。耐磨性一般通過(guò)磨耗儀測(cè)定，將光固化油墨附于測(cè)試用的圓形玻璃板上，光固化后置于磨耗測(cè)試臺(tái)上，加上負(fù)載，機(jī)器啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)，以印刷墨層質(zhì)量的損失率作為衡量油墨耐磨性的指標(biāo)，磨耗率越高說(shuō)明印刷墨層耐磨性越差。耐磨性與印刷墨層的交聯(lián)程度相關(guān)，交聯(lián)度增加，耐磨性提髙。因此，耐磨UV油墨中多含有高官能度的活性稀釋劑，如TMPTA、PETA、DTT₄A、DPPA等。使用高官能度丙烯酸酯單體應(yīng)注意固化收縮率可能較高，導(dǎo)致附著力降低。配方中添加表面增滑劑，降低固化印刷墨層表面的摩擦系數(shù)，也是常用的提高耐磨性的方法，例如丙烯酸酯化的聚硅氧烷添加劑，用量很少，利用其與大多數(shù)有機(jī)樹(shù)脂的不相容性，在油墨印刷時(shí)容易分離聚集于表面，固化成膜后起到表面增滑功能，但使用表面增滑劑可能導(dǎo)致表面過(guò)滑。配方中添加適當(dāng)無(wú)機(jī)填料常常也可提高耐磨性能。除耐磨性以外，印刷墨層表面的抗刮傷性能有時(shí)要求也較高?？构蝹阅芡ǔ２挥媚湍x測(cè)定，大多采用霧度測(cè)試表征，它反映的僅僅是印刷墨層表面的抗磨功能，與膜層整體的耐磨性不完全相同。

（6）附著力

附著力是指油墨層與基材的結(jié)合力，它對(duì)于油墨的性能有著重大的影響，如果油墨的附著力不好，其他性能就很難實(shí)現(xiàn)，因此，附著力是評(píng)價(jià)印刷油墨性能的最基本指標(biāo)之一。附著力的好壞一般采用劃格法來(lái)評(píng)價(jià)，在油墨層上劃出10mm×10mm的小方格，用600#的黏膠帶黏附于油墨層上，按90°或180°兩種方式剝離膠帶，檢驗(yàn)油墨層是否剝離底材，以小方格油墨層剝落比率衡量附著力。

影響油墨附著力的因素很多，主要有基材的預(yù)處理、表面張力、油墨的黏度和油墨配方。

①底材表面的潔凈程度嚴(yán)重影響印刷墨層附著力，特別是底材表面有油污、石蠟、硅油等脫模劑、有機(jī)硅類助劑時(shí)，表面極性很弱，且阻礙油墨與底材表面的直接接觸，附著力將嚴(yán)重下降。對(duì)這種底材進(jìn)行打磨、清洗等表面處理，可大大改善附著力。對(duì)多孔或極性底材，附著力問(wèn)題容易解決，多數(shù)常規(guī)配方可以滿足基本的附著力要求。某些商品化的附著力促進(jìn)劑添加到配方中也非常有效。氯化樹(shù)脂可改善對(duì)聚丙烯材料的附著性能；含有羧基、磷（膦）酸基的樹(shù)脂或小分子化合物，在印刷墨層中起到“分子鉚釘”的作用，通過(guò)化學(xué)作用增強(qiáng)附著力，適用于金屬底材的UV油墨。但聚乙烯材料一般需要經(jīng)過(guò)火焰噴射處理或電暈放電處理，增強(qiáng)表面極性，才可以保證油墨的附著。

②UV固化油墨在基材上的附著力與UV油墨在基材上的潤(rùn)濕有著重要關(guān)系，UV油墨在基材上的潤(rùn)濕主要由UV油墨和基材的表面張力決定，也就是說(shuō)只有UV油墨的表面張力小于基材的表面張力時(shí)，才可能達(dá)到良好的潤(rùn)濕，而潤(rùn)濕不好即可能出現(xiàn)很多表面缺陷，就不會(huì)有好的附著力。所以要使UV油墨在基材上有好的附著力，就必須盡量降低UV油墨的表面張力，同時(shí)增大基材的表面張力?？梢酝ㄟ^(guò)添加表面活性劑來(lái)降低UV油墨的表面張力。不同的基材有不同的表面張力，而且基材又有極性與非極性之分，對(duì)表面張力低、難以附著的基材，可以通過(guò)化學(xué)氧化處理、電暈處理以及光照處理等方法來(lái)增大基材的極性，從而提高基材的表面張力，來(lái)實(shí)現(xiàn)提高基材與油墨附著力的目的。

③在UV油墨配方中添加增黏劑，可以提高油墨的附著力。但油墨的黏度過(guò)高，使油墨的流平性差和下墨量過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生條紋和橘皮。另外，溫度對(duì)油墨的黏度有重要的影響，UV油墨的黏度隨環(huán)境溫度的高低而變化，溫度高時(shí)油墨的黏度降低，溫度低時(shí)油墨的黏度升高，所以使用UV油墨的生產(chǎn)環(huán)境盡可能做到恒溫。因此，要提高油墨的附著力，既要控制添加的增黏劑使之適量，又要控制好生產(chǎn)環(huán)境。

④要提高UV油墨的附著力，從UV油墨配方上做調(diào)整也很重要，要選用體積收縮小的低聚物和活性稀釋劑。體積收縮越小，光聚合過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越小，越有利于附著。低聚物的分子量越大、官能度越低，體積收縮越小，越容易產(chǎn)生良好的附著力。活性稀釋劑在大多數(shù)配方中最主要的作用是稀釋，但由于活性稀釋劑也參與光交聯(lián)反應(yīng)，故它也會(huì)對(duì)油墨的性能產(chǎn)生影響?；钚韵♂寗┑姆肿恿恳话爿^小，單位體積內(nèi)的雙鍵密度大于低聚物，固化時(shí)的體積收縮往往要大于低聚物，而且官能度越高體積收縮越大，這對(duì)于附著力來(lái)說(shuō)是不利的。但是，活性稀釋劑黏度較低，且有些活性稀釋劑的表面張力較低，有利于提高油墨對(duì)基材的潤(rùn)濕、鋪展能力，增大兩者的接觸面積，形成較強(qiáng)的層間作用力，有利于提高附著力。所以，活性稀釋劑由于分子量小，雙鍵密度高，體積收縮大，會(huì)對(duì)附著力造成不利影響；正因?yàn)槠浞肿恿啃?，分子的活?dòng)能力高于低聚物，可以很好地對(duì)基材形成溶脹、滲透等作用，使光聚合時(shí)能在基材的淺層形成與油墨本體相連的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高附著力。

⑤低聚物和活性稀釋劑有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g也有利于提高附著力。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越低，主鏈越柔軟，有利于內(nèi)應(yīng)力的釋放，固化后的油墨層不會(huì)由于內(nèi)應(yīng)力的積聚產(chǎn)生變形、翹曲，有利于提高附著力。

（7）光澤度

光澤度一般采用光澤度計(jì)測(cè)定，可以采用30°角或60°角測(cè)定，60°角測(cè)定結(jié)果往往高于30°角的測(cè)定結(jié)果。相對(duì)于溶劑型油墨，UV油墨較容易獲得高光澤度固化表面，如果配方中添加流平助劑，光澤度可能更高，常見(jiàn)光固化涂料的光澤度可以輕易達(dá)到100%或以上。溶劑型油墨因在成膜干燥過(guò)程中大量溶劑揮發(fā)，對(duì)印刷墨層表面擾動(dòng)較大，影響微觀平整度，光澤度容易下降。隨著人們審美觀念的不斷變化，亞光、磨砂等低光澤度的印刷效果越來(lái)越受歡迎。亞光效果可通過(guò)添加微粉蠟或無(wú)機(jī)亞光粉等獲得，微粉蠟一般為合成的聚乙烯蠟或聚丙烯蠟，分散于UV油墨中，固化成膜時(shí)因其對(duì)油墨體系的不相容性，游離浮于固化膜表面，形成亞光效果。這種亞光效果有柔軟的手感，有一定蠟質(zhì)感，由于消光蠟粉僅僅是浮于表面，本身強(qiáng)度較低，抗刮傷效果大多不理想。添加氣相二氧化硅、硅微粉、滑石粉等無(wú)機(jī)組分，難以簡(jiǎn)單獲得亞光磨砂效果。在無(wú)機(jī)消光方面，UV油墨不同于傳統(tǒng)溶劑型油墨，后者含有較多溶劑，成膜干燥時(shí)大量溶劑揮發(fā)，油墨層體積大幅度收縮，無(wú)機(jī)粒子容易暴露在油墨層表面，達(dá)到消光效果。而UV油墨基本不含揮發(fā)性組分，成膜固化原理完全不同，油墨層體積不會(huì)有較大減小，無(wú)機(jī)粒子難以暴露在油墨層表面。不得已而采用的做法是在配方中添加適量的低毒害惰性溶劑，增加固化時(shí)的油墨層體積收縮率，迫使無(wú)機(jī)消光粉暴露于固化油墨層的表面。

對(duì)添加硅粉消光劑的UV油墨，也可以采用分步輻照的方法，獲得磨砂、消光效果。具體為先對(duì)濕印刷油墨層用較長(zhǎng)波長(zhǎng)的低強(qiáng)度光源輻照，因其對(duì)油墨層有較好的穿透效果，可使下層基本固化，而油墨層表層因氧阻聚的干擾，表層固化較差，在油墨層內(nèi)形成下密上疏的結(jié)構(gòu)，借助無(wú)機(jī)硅粉與有機(jī)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的不完全相容性，無(wú)機(jī)粒子被迫向固化滯后的表層遷移，聚集到印刷墨層表面；此時(shí)再用波長(zhǎng)較短、能量較高的光源輻照油墨層，使油墨層表面徹底固化，獲得較明顯的消光、磨砂效果。無(wú)機(jī)消光粉的加入往往導(dǎo)致黏度徒增，采用蠟包裹的粉料，降低粉粒表面極性，可在一定程度上減緩增黏效果，但作用有限。聚酰胺類消光粉是一類較新的消光材料，對(duì)油墨黏度的影響極小，而且在較低的用量下就可獲得硅微粉難以比擬的消光效果，抗刮傷性能也優(yōu)于聚乙烯蠟粉和聚丙烯蠟粉。

低聚物對(duì)消光效果也有影響，經(jīng)驗(yàn)顯示，氣相二氧化硅用作消光劑添加到完全不含低聚物的乙氧基化多官能團(tuán)活性稀釋劑中，印刷油墨固化后，可表現(xiàn)出良好的磨砂效果。但添加環(huán)氧丙烯酸酯后，亞光磨砂效果卻消失了，這可能和低聚物的固化收縮率有關(guān)。另外，環(huán)氧丙烯酸酯固化速率快，抗氧阻聚性能優(yōu)異，表面固化完全，易形成高光澤度膜面。聚氨酯類丙烯酸酯和聚酯類丙烯酸酯的固化速率相對(duì)較低，也容易受到氧阻聚干擾，油墨內(nèi)層固化較好，而油墨表面常常固化不理想，容易受到油墨內(nèi)少量揮發(fā)性成分的擾動(dòng)，導(dǎo)致表面微觀平整度下降。氧分子在油墨表面作用，產(chǎn)生較多羥基，導(dǎo)致表面結(jié)構(gòu)趨于極性化，使環(huán)境中的灰塵容易黏附于其表面。這些因素都可能導(dǎo)致固化后油墨光澤度降低，但光澤度的降低幅度不大，希望以此獲得令人滿意的亞光效果，恐怕難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)完全不含外加消光材料的UV油墨，還可以通過(guò)一種特殊的二次固化方式獲得亞光甚至極具裝飾特色的皺紋表面。一般是對(duì)印刷墨層先用穿透力差的短波長(zhǎng)光源（UV光源254nm 線、準(zhǔn)分子激發(fā)光源的172nm以及222nm線）進(jìn)行輻照，由于光線穿透力差，光交聯(lián)僅發(fā)生在印刷墨層淺表層，底層仍為液態(tài)，上層固化收縮，產(chǎn)生皺紋，再以長(zhǎng)波強(qiáng)光輻照，徹底固化，根據(jù)配方性能、輻照條件、收縮程度等可獲得細(xì)膩的亞光表面以及肉眼清晰可見(jiàn)的皺紋圖案。

（8）耐抗性能

UV油墨的耐抗性能包括對(duì)稀酸、稀堿及有機(jī)溶劑的耐受能力，可以從油墨層的溶解和溶脹兩方面評(píng)價(jià)，它反映油墨層對(duì)酸、堿和溶劑破壞的耐受性能。通常用棉球蘸取溶劑對(duì)油墨層進(jìn)行雙向擦拭，以油墨層被擦穿見(jiàn)底材時(shí)的擦拭次數(shù)作為耐溶劑性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；也可以用溶劑溶脹法表征，以固定溶脹時(shí)間內(nèi)膜層增重率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。UV油墨固化后最終形成高度交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，一般不會(huì)出現(xiàn)油墨層大量溶解，只可能是油墨層內(nèi)小部分未交聯(lián)成分被溶出，因此，通常UV油墨的凝膠指數(shù)可達(dá)到90%以上。固化后油墨層長(zhǎng)時(shí)間浸泡在某些溶劑中，常常出現(xiàn)溶脹問(wèn)題。如果配方中低聚物和活性稀釋劑帶有較多羧基等酸性基團(tuán)，則固化后的油墨層對(duì)堿性溶劑的耐溶解性能下降。提高固化交聯(lián)度可增強(qiáng)油墨層的耐溶劑能力，因此，適當(dāng)添加多官能度丙烯酸酯活性稀釋劑可基本滿足油墨層耐溶劑性能的要求。低聚物結(jié)構(gòu)對(duì)油墨層耐溶劑性能有一定影響，基于IPDI的PUA比基于TDI的PUA具有更好的耐溶劑性能；基于聚酯二醇的PUA固化后耐溶劑性能高于聚醚類PUA，支化聚醚型PUA的耐溶劑性能高于直鏈狀聚醚型的PUA。幾種常見(jiàn)光固化樹(shù)脂交聯(lián)聚合后對(duì)各種溶劑的耐溶脹性能列于表3-13。

耐溶劑性與UV油墨交聯(lián)密度關(guān)系密切，交聯(lián)密度越大，耐溶劑性越強(qiáng)。因此，提高UV油墨的交聯(lián)密度是改善油墨耐溶劑性的有效途徑。此外，耐溶劑性還與UV油墨的表面狀況有關(guān)系，表面固化越完全，耐溶劑性越好。如果UV油墨表面有蠟粉等阻隔成分，耐溶劑性也會(huì)增強(qiáng)。

（9）熱穩(wěn)定性

一般裝飾性UV油墨無(wú)須考慮熱穩(wěn)定性問(wèn)題，但如用于發(fā)熱電器裝置或受熱器件印刷，則需考慮其長(zhǎng)期耐熱性。由于UV油墨較高的交聯(lián)度，熱穩(wěn)定性一般高于溶劑型或熱固化油墨，采用多官能度丙烯酸酯活性稀釋劑，可提高油墨的熱穩(wěn)定性。低聚物分子中具有芳環(huán)結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)耐熱性，雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂固化膜的耐熱性良好，該固化膜于 120℃下經(jīng)過(guò)200h，紅外吸收光譜、物理性能及光學(xué)指標(biāo)均無(wú)明顯變化，酚醛環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂含有更髙的芳環(huán)比例，固化膜的耐熱性能更優(yōu)。相對(duì)而言，聚氨酯丙烯酸酯含有易熱分解的氨酯結(jié)構(gòu)，固化膜的熱穩(wěn)定性略低，尤其是脂肪族的PUA。硅微粉、滑石粉等無(wú)機(jī)填料的加入也有利于提高固化膜耐熱性。電子束固化的印刷油墨因不含光引發(fā)劑，耐熱性能髙于相應(yīng)的UV印刷墨。表征固化膜熱穩(wěn)定性的測(cè)試方法有熱重法、差示掃描量熱法等。

（10）固化膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）

一般通過(guò)測(cè)定固化膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（T_g）來(lái)估算其平均交聯(lián)度大小，T_g 如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫，則硬度較低，柔順性較高。另外，交聯(lián)密度這一概念也不應(yīng)簡(jiǎn)單與柔順性和硬度掛鉤，墨層的耐磨、沖擊、抗蝕、拉伸等多種性能與交聯(lián)密度有關(guān)。按一般規(guī)律，如果固化膜的T_g 低于當(dāng)時(shí)使用溫度（例如室溫），交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)處于黏彈態(tài)，能夠表現(xiàn)出較好的柔順性。如果固化膜的T_g 高于使用溫度，則交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)處于僵硬玻璃態(tài)，硬度較高，但柔順性較差。另一個(gè)影響固化膜柔順性的因素是其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的跨度ΔT_g，隨著溫度的升高，墨層發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變總有一個(gè)開(kāi)始溫度和一個(gè)結(jié)束溫度，該溫度范圍越寬，則柔順性和抗沖擊性能越好。實(shí)際上ΔT_g 的大小也反映了交聯(lián)點(diǎn)間鏈段的長(zhǎng)短、運(yùn)動(dòng)能力等性能?；谝陨戏治?，可通過(guò)調(diào)整配方獲得較好的固化膜柔順性。一般來(lái)說(shuō)，單官能度的活性稀釋劑可以降低交聯(lián)密度，增加墨層柔順性，但墨層硬度和拉伸強(qiáng)度均會(huì)降低。三官能度的活性稀釋劑則正好相反。雙官能度單體的性能應(yīng)介于其間，環(huán)狀單官能度單體對(duì)平衡硬度與柔順性均有貢獻(xiàn)，其中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)不干擾交聯(lián)密度，但可適當(dāng)阻礙鏈段的自由旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)。雙官能度的HDDA、TPGDA、DPGDA 以及單官能度的 EDGA、IBOA交聯(lián)固化后，都能獲得較為平衡的硬度和柔順性。

調(diào)節(jié)油墨柔順性和硬度時(shí)，常規(guī)經(jīng)驗(yàn)是在環(huán)氧丙烯酸酯為主體樹(shù)脂的基礎(chǔ)上，適當(dāng)使用部分柔性聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。多數(shù)情況下，聚酯丙烯酸酯的成本低于聚氨酯丙烯酸酯。同時(shí)還可使用少量單官能度單體、乙氧基化TMPTA、丙氧基化甘油三丙烯酸酯等多官能度柔性單體，將不同性能的稀釋單體合理搭配，可協(xié)調(diào)固化膜的柔韌性與硬度等性能。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米油墨可以同時(shí)獲得較高的硬度和柔韌性。另外，在常規(guī)油墨體系中直接添加適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)納米填料，也可以同時(shí)獲得這種“雙高”性能。