第1章　光固化油墨概述

紫外線（UV）固化技術是20世紀60年代出現的一種材料表面處理技術，它具有高效、環保、節能、優質、投資少等特點，被譽為面向21世紀綠色工業的新技術。2004年在北美輻射固化國際會議上，光固化和電子束固化技術被歸納為具有“5E”特點的工業技術：efficient（高效）、enabling（適應性廣）、economical（經濟）、energy saving（節能）、environmental friendly（環境友好）。

光固化油墨是光固化產品中最常見的一種，已廣泛地應用在印刷包裝行業和光電子行業。它固化速度快，一般在0.1s到幾秒UV照射下就固化，最快的UV光纖油墨可在1000～3000m/min速度下固化，UV膠印油墨也可適應100～400m/min的印刷速度。光固化油墨可在多種基材上使用，如紙張、木材、塑料、金屬、皮革、玻璃、陶瓷等，對一些對熱敏感的材質（紙張、塑料、電子元器件等）尤其適用。光固化油墨是常溫下用UV照射固化，故能耗只有熱固化的1/10～1/5，是一種節能產品。光固化油墨的另一個優勢是它不用揮發性溶劑作稀釋劑，所用的活性稀釋劑都是高沸點的丙烯酸官能單體，在UV固化時都參與交聯聚合，成為交聯網狀結構的一部分，故沒有VOC排放，不會污染環境，也減少了對人體的危害及發生火災的可能性，因此是一種環境友好的產品，也是當今綠色印刷所推廣應用的綠色油墨之一。光固化油墨的固化速度快，生產效率高，能耗又低，無VOC排放，而且光固化設備投資相對較低，廠房占地面積較小，可節省生產建設投資，又適合流水線生產，所以綜合考慮是非常經濟的。

隨著改革開放的深入進展，我國國民經濟獲得持續高速發展，先后超過德國、日本，成為僅次于美國的世界第二大經濟體。為了不犧牲環境，保持國民經濟健康、高速、可持續發展，國家出臺了許多政策法規，堅決關閉并轉移重污染企業和耗能大戶，積極倡導環保減排的綠色經濟和節能降耗的低碳經濟，特別在印刷包裝行業大力推動綠色印刷，這就為節能環保型的光固化油墨的發展提供了機遇，不少過去單純生產溶劑型油墨的生產企業，紛紛開展光固化油墨的研發與生產。這幾年，光固化技術的發展促進了光固化原材料和光固化產品的研發，新的UV光源、新的光固化原材料、新的光固化技術和光固化新工藝的使用，使光固化油墨的新品種不斷增加，光固化油墨的應用領域不斷拓寬。

光固化油墨已在幾乎所有的印刷方式上應用： UV膠印油墨、UV凸印油墨、UV凹印油墨、UV柔印油墨、UV網印油墨、UV移印油墨和UV噴墨油墨以及UV上光油。2008年我國率先在煙包印刷上出臺了強制性產品標準，限制苯系溶劑的含量。鑒于煙包印刷大量使用UV油墨，就不能用含有苯系溶劑的活性稀釋劑、低聚物和光引發劑作原料來生產UV油墨。這就促使原料生產企業開發和生產出無苯的活性稀釋劑、低聚物和光引發劑，保證了國內無苯UV煙包油墨正常生產。同時也為UV印刷油墨向食品、藥品和兒童用品包裝印刷領域進軍吹響了號角。進入21世紀，大幅面UV噴繪設備和UV噴墨油墨開發成功，UV油墨又進入數字成像材料新領域，成為數字成像材料的佼佼者。3D打印技術的掀起又為UV油墨開創了新的應用領域。信息產業、影像技術產業的發展推動了光電子工業的發展，使光固化油墨向一個嶄新的應用領域進軍： 印制電路板用的抗蝕油墨、阻焊油墨、字符油墨、光成像線路油墨、光成像阻焊油墨絕大多數為UV油墨； 光纖著色油墨、光盤油墨、智能卡油墨也多為UV油墨； 各種家電、電腦和手機所用的鍵盤、觸摸開關的制作都離不了UV油墨； 各種金屬標牌、銘牌制作也需要使用UV抗蝕油墨或光成像抗蝕油墨。隨著光固化新技術、新材料、新工藝的不斷推出，光固化油墨發展前景更為人們看好。UV噴墨油墨不僅用于大幅面噴繪設備上，現正擴展到膠印的計算機直接制版（CTP）的制作； 印制電路板行業用噴墨打印技術噴印抗蝕油墨、阻焊油墨和字符油墨，實現印制電路板的數字化制作； 目前正在研究在環氧樹脂基板上直接噴印導電油墨制作線路，變減量法制作印制電路為加成法制作印制電路，省工、省料、省時，而且環保無污染。UV-LED是一種UV新光源，為半導體發光光源，具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、安全性好、運行費用低等優點，特別是具有低電壓、發熱少、不用汞和無臭氧產生等特點，為節能環保型UV光源，正在開發的UV-LED油墨已在噴墨領域獲得應用，正推廣應用到膠印、網印、柔印等其他印刷方式。采用雙重固化體系制作的UV油墨，除了自由基光固化外，還配合陽離子光固化、熱固化、濕固化、氧化還原固化、厭氧固化等固化方式，在油墨UV照射停止后，雖然自由基光固化結束，但還可以繼續進行后固化，保證油墨完全干燥，這對厚墨層、黑色等深顏色難固化墨層以及立體涂裝的油墨層的固化是非常有效的手段，印制電路板上應用的光成像阻焊油墨就是雙重固化油墨。正在開發的復合型UV膠印油墨是將UV膠印油墨和大豆基膠印油墨結合起來，具有UV膠印油墨快速固化、印刷質量優異和大豆基膠印油墨印刷適性好、價格低的優點，是一種新穎環保型油墨。生物基UV油墨也是從環保角度著手，從可持續發展的綠色印刷考慮，選用可生物降解的纖維素、甲殼素等天然高分子為原料而制成。滿足光電子產業、航空航天、軍事國防等領域需求的特種油墨，如導電油墨、導熱油墨、防輻射油墨、吸波油墨等，也是UV油墨今后研發的方向。水性UV油墨是20世紀90年代開始研發的一種環保型油墨，它兼有UV油墨生產效率高、節能、環保和水性油墨無毒、安全的優點，用水作稀釋劑既安全又經濟，也完全可以避免UV油墨用丙烯酸功能單體作稀釋劑帶來的氣味和對皮膚有刺激的弊病，而且設備和容器也易清洗。此外，電子束固化（EB）油墨也是今后研發和推廣的綠色油墨，它利用高能電子束使油墨中的活性稀釋劑和低聚物發生聚合和物理交聯，不需要光引發劑，更清潔、環保，因此被允許在食品、藥品和兒童用品的包裝印刷上使用。

綜上所述，光固化油墨的品種越來越多，光固化油墨的應用領域越來越廣，但至今尚無一本介紹光固化油墨的專著，來滿足從事光固化油墨研究、開發、生產的人員對這方面知識的需求。作者經過這十余年在北京化工大學的科研和教學實踐，又有在輻射固化專業委員會工作積累的資料，現在退休在家，有比較充裕的時間來撰寫光固化油墨一書，作為奉獻給從事光固化油墨事業的同事的參考資料，為我國光固化油墨的開發和生產貢獻微薄之力。