水性UV油墨的干燥固化机理

时间：2022-05-22

水性UV油墨的干燥固化既有传统UV油墨的光固化，也有常规水性油墨的挥发物理成膜干燥，两种干燥具体方式分别为：前段的加热预挥发干燥和后段的紫外光辐射光固化干燥。水性UV油墨的主体基料为水性光固化树脂，同时也包括了其他辅料如光引发剂、颜料、水、助溶剂和其它助剂等

一、预挥发干燥机理

预干燥与常规的水性干燥类似，是光固化之前的干燥工艺，预干燥必须彻底充分才能得到良好的墨膜表面效果。水性UV油墨的关键组成之一水性光固化树脂的合成，通常是通过添加酸或者碱，使其变成羧酸盐具有良好的亲水性，如通过外加氨水可增加其亲水性，具体的反应式为：

R-COOH+NH →R-COO-+NH +（水溶性）

S-反过来，在水性UV油墨预干燥过程中的反应式为：

R-COO-+NH +→R-COOH（水不溶）+NH

水性UV油墨的预干燥过程通常可通过红外、热风或者微波进行快速干燥，水、胺类以及各种助溶剂等挥发干燥彻底后，才能进行下一步的光固化，得到良好的表面效果。

二、光固化成膜机理

水性UV油墨通过紫外光固化机，配方中的光引发剂吸收辐射能分裂产生相应的自由基和阳离子，开始链引发，引发水性UV光固化树脂的预聚物发生聚合及交联反应。发生聚合后的大分子继续进行三维交联反应，当自由基反应完全失去活性后，链终止，形成三维的网状高分子聚合物，得到硬化膜。光固化聚合具体反应如以下三个阶段：

①链的引发：紫外光辐射透过光引发剂，引起激发重排并产生自由基。

PI→PI.

PI.+RCH=CH →PI～CH C.HR

②链的增长：激发重排后的自由基，与水性UV的预聚物分子中不饱和键反应，引起预聚物中的链式聚合。

PI～CH C.HR+nCH =CHR→R(CH CHR)nCH C.HR（P）

③链的终止：自由基失去活性后，反应体系低分子交联固化为立体网状大分子，从液态转化为固态。

R+R→R-R

P .+P .→P -P

在光固化的三个连续阶段中，光引发的速度较慢，因此光引发的速度对整个光固化反应速度起至关重要，如何把握好光引发剂的选用对光固化速度的控制是至关重要的。

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