【doc】不同颜色体系的UV丝印油墨中光引发体系的选择

【doc】不同颜色体系的UV丝印油墨中光引发体系的选择 不同颜色体系的UV丝印油墨中光引发体系 的选择 信息 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 材料:?7年第8卷第6期研究与开发 不同颜色体系的UV丝印油墨中光引发体系的选择 张海清,何勇,聂俊 (北京化工大学新型高分子材料制备与JJnm~京市重点实验室,北京100029) 摘要:使用紫外一可见分光光度计测得了黄,蓝,橙,紫4种颜料的紫外吸收图谱;在模型化的丝印油墨 配方中改变光引发剂的种类,运用指压法和指抠法研究了多种光引发剂对含有这4种颜料的uV油墨的引发速度 的影响.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明不同颜色的颜料对紫外光的吸收区域和吸收强度是不同的.对于黄色油墨,907的引发效果最 佳;对于蓝色油墨,907+ITX+EDAB和910+ITX+EDAB都具有很高的引发速度;而对于橙色油墨和紫色油 墨,907+ITX+EDAB则是速度最高的引发剂组合. 关键词:uV丝印油墨;颜料;光引发剂 中图分类号:TS802.6文献标识码:A文章编号:1009—5624一(2007)06—0025—04 1前言 uV丝印油墨早在1974年就已经出现,但实质 性进入工业生产,却是20世纪80年代的事情.和 溶剂型的传统丝印油墨相比,uV丝印油墨的优势很 快干,节能,环保,操作简便, 明显,可概括为: 效率更高等. 光引发体系在uV丝印油墨中占有举足轻重的 作用.由于不同颜色的颜料对紫外光的吸收程度不 同,势必造成不同颜色的油墨光引发剂的不同.如 果光引发剂选择不当,轻则光固化速度慢,严重的 则根本无法固化.此外,由于丝印墨层厚度较大, 如果光引发剂选择不合适,则会出现表层固化而底 层不固化的现象,严重影响油墨的性能. 本文通过对颜料,光引发剂的紫外可见光谱和 油墨紫外光固化速度的测定,研究了颜料的光学窗 口与光引发剂吸收特陛的匹配性质,并比较了在橙, ,紫4种颜色油墨中各引发剂体系的引发效 黄,蓝 收稿日期:2007—09—26 作者简介:聂俊(1965一),男,教授,博士生导师,主 要从事光聚合,高分子材料和生物材料的研究; 张海清(1978一),男,北京化工大学硕士研 究生,研究方向:光固化油墨/光固化涂料. 果,针对每种颜色得到了最佳的光引发剂体系. 2实验 2.1原材料与仪器 聚酯丙烯酸酯,环氧丙烯酸酯由Sartomer公司 提供;三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA),三羟甲基丙 烷三丙烯酸酯(TMPTA)由江苏三木集团提供;引 发剂双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦 (Gencure918),2一苄基-2一二甲氨基-1(4.吗啉苯 基).1-丁酮(Gencure910)由上海宝润公司提供, 2一羟基一2-甲基.1.苯基丙酮(1173),or.,or.t-二甲基苯 偶酰缩酮(651),2-甲基一1-(4-甲巯基苯基)-2-吗 啉.1.丙酮)907,2,4,6.三甲基苯甲酰基乙氧基苯 基氧化膦(TPO),异丙基硫杂蒽酮(ITX),4.二甲 氨基苯甲酸乙酯(EDAB)由常州华钛公司提供; 橙,黄,蓝,紫颜料由Ciba公司提供. uV一3010型紫外分光光度计,日本13立公司. 中压汞灯,功率160W/cm,涿州蓝天特灯有限 公司. sFJ—400型高速分散器,上海现代环境工程有 限公司. 2.2颜料紫外吸收图谱的测定 使用高速分散器分别将橙,黄,蓝,紫4种颜 料均匀分散在聚酯丙烯酸酯中,颜料质量分数为 ———圈 RESEARCH&DEVEL0PMENT 0.5%;再用线棒涂布器将其涂布于石英片之上,厚 度为71aan,置于紫外一可见分光光度计插槽中,测量 紫外吸收光谱. 2.3油墨的制备,印刷和固化 . 将引发剂先溶于单体,再加入树脂,颜料,搅 拌混匀,然后使用高速分散器在2000r/min条件下分 散15min.将油墨用300目的丝网印于PVC板材上, 待其流平后,在紫外灯下曝光固化(本实验所用紫 外灯管下方设有快门,旋转旋钮可使快门瞬时开合, 从而准确控制曝光时间).油墨各组分比例见表1. 配方中引发剂用量较少,是为了拉大固化时间的差 距,便于比较各引发剂的效果.引发剂复配时,各 引发剂等比例混合. 表1油墨配方 IIelinkformulation 配方组分质量分数 环氧丙烯酸酯+聚酯丙烯酸酯 II1;DA+聊PrA 引发剂 颜料 65% 3O% 3% 2% 2.4固化速度的评价 采用指压法测量表面固化速度,即用手指轻压 墨膜,以表面滑爽,不粘手表示表面固化完全.采 用指抠法测量底层固化速度,即用指甲轻抠墨膜, 以无脱落,无露底现象表示底层固化完全.固化速 度以秒(s)计算. 3结果与讨论 3.1颜料的紫外吸收图谱 光引发剂只有在吸收了足够的能量之后,才可 能跃迁到激发态,进而发生光化学和光物理过程, 产生可引发聚合的活性碎片,如自由基,阳离子等. 因此,除要保证光源的发射光谱与光引发剂的吸收 光谱相匹配外,还必须考虑油墨中的颜料与光引发 剂的吸光竞争l2J.由于颜料存在着对紫外光的吸收, 反射,散射等作用,使照射到膜层中的紫外光强度 发生变化,影响光引发剂的效率,从而影响到油墨 的固化速度. 颜料对紫外光的吸收与反射作用,不仅与自身 化学结构有关系,也与其形状,粒径大小及分布有 关系[3j.图1为黄,橙,蓝,紫4种颜料的紫外吸 圈—一 收图谱.90%的颜料颗粒粒径小于9.77Ixm. wavelength/nm 图1不同颜料的紫外吸收光谱图 Fig1theUVabsorptionspectrumsofpigments 不同颜色的颜料对紫外光的吸收是不同的.选 择光引发剂时,我们希望颜料对紫外光吸收弱的波 段哈好是引发剂的强吸收波段,即具有"透过窗 口".由图1可以看出,多数的颜料在紫外区域都存 在一个"透过窗口":黄色颜料为310,350nm,橙 色颜料为330—360nm,紫色颜料为300,350nm.蓝 色颜料不存在窗口,可是随着波长的增长,其对紫 外光的吸收能力减弱. 由于这些"窗口"大多位于UVA区域,因此可 以推断:长波吸光能力强的光引发剂将对含有这些 颜料的油墨具有比较好的引发效果. 3.2黄色uV丝印油墨引发剂的选择 由于黄色颜料在310,350nm有一"透过窗口", 故引发剂907,910,918等在此处具有强吸光能力的 引发剂将会有较快的引发速度,但效果又不完全相 同.918虽然具有很高的量子产率,但其分子量过 大,相同质量分数下产生的自由基必然较少,故其 引发速度比907,910慢.而907与910分子产率几 乎相同,907由于分子量更小的缘故,产生的自由 基更多,故引发速度略快于910(图2). 图2不同引发剂对黄色uV丝印油墨的引发速度 Fig2thecuringspeedofyellowinkswitlldifferentphotoinitiators 信息记录材誊斗:《碹}?年第8卷第6期研究与开发 将不同引发剂复配后,可以兼顾表干和底干速 度,获得性能更好的墨层;同时可以降低成本.例 如单独使用i173时底层很难固化,但是将其与910 或907复配后,引发速度大大提高,同时获得了很 好的表干和底干效果,见图3. 图3复配光引发剂对黄色丝印油墨固化速度的影响 Fig3thecuringspeedofyellowinks withcompoundingphotoinitiatom 3.3蓝色uV丝印油墨引发剂的选择 对于蓝色颜料,光波长越长,吸收越小.ITX 最大吸收波长可达380—420nm,相应的消光系数 也较高,约为102数量级J,所以其对蓝色油墨的 引发效果很好.907和910也是效率很高的引发 ,由于907分子量较小,产生的自由基 剂;同样地 较多,故效率比910高.1173虽然可表面固化,但 其主吸收波长较短,故底层并未完全固化.各引发 剂的效率见图4. 图4不同光引发剂对蓝色丝印油墨的固化速度的影响 Fig4thecuringspeedofblueinks witlldifferentphotoinitiators 在将几种引发剂复配后,以ITX+EDAB+910 和IrX+EDAB+907的效果最佳,见图5.这是因 为IrX具有较大的吸收波长和较高的消光系数,可 以在颜料体系中有效的吸收光能,并在其激发三线 态与907或910发生能量转移,使得907或910由 基态跃迁至激发三线态,间接实现光引发剂的光活 化,即起到了有效的增感作用.1173在与907, 910或者ITX+EDAB等光引发剂复配后,固化速 度也大大提高. 图5复配光引发剂对蓝色丝印油墨固化速度的影响 Fig5thecuringspeedofblueinks withcompoundingphotoinitiatom 3.4橙色uV丝印油墨引发剂的选择 橙色油墨的实验结果与蓝色油墨大致相同.单 独使用引发剂时,以907和ITX+EDAB效果最佳; 复配时,则907+Ir)(+EDAB优于其余组合.具体 结果见图6和图7. 图6不同光引发剂对橙色丝印油墨的固化速度的影响 Fig6thecuringspeedoforangeinks withdifferentphotoinitiatom 图7复配光引发剂对蓝色丝印油墨固化速度的影响 Fig7thecuringspeedoforangeinks witllcompoundingphotoinitiators 3.5紫色uV丝印油墨引发剂的选择 REVlEW7mn?nRecordingMmerials2007,8No.6 与黄色油墨的情况类似,在紫色油墨中907和 910的引发效果要优于其它引发剂.引发剂复配 时,907+ITX+EDAB,910+ITX+EDAB的效果 最为理想.原因如前所述.907和910中虽有叔胺 结构,但在与ITX复配使用时,如不再另加叔胺 (EDAB),油墨的固化速度要慢很多.实验结果见 图8和图9. 4结论 (1)不同颜料与紫外光之间的作用是不尽相 同的,因此选用光引发体系时应该详细考察其光吸 收的特性. (2)对于黄色油墨,907的引发效果最佳;对 于蓝色油墨,907+ITX+EDAB和910+ITX+ED— AB都具有很高的引发速度;而对于橙色油墨和紫 色油墨,907+ITX+EDAB则是速度最高的引发剂 组合.t 致谢:本课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 得到了北京印刷学院北京市重点 实验室(印刷包装材料与技术)开放课题基金资 助. 圈8不同光引发剂对紫色丝印油墨的固化速度的影响 Fig8thecuri"gspeedofpurpleinks[2] witlldifferentphotoinifiators [3] [4] [5] 图9复配光引发剂对紫色丝印油墨固化速度的影响 Fig9thecuringspeedofpurpleinks[6] withcompoundingphotoinitiators 参考文献 陈用烈,曾兆华,杨建文.《辐射固化材料及其应 用》[M].北京:化学工业出版社,2003:302. 魏杰,金养智.《光固化涂料》[M].北京:化学 工业出版社,2005:31—32. RomanMaisch.OttoStablecker.ManfredKieser.Mica pigmentsinsolventfreecoatingssystems[J].Progress inorganiccoatings,1996,27:145—152. XavierAllonas.JacquesLalev6e.Jean—PierreFouassi. er.Investigationofcleavageprocessesinphotoinitia- tots:fromexperimentstomolecularmodehng[J]. JournalofphotochemistryandphotobiologyA:chemis— try,2003,159:127—133. 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