水性UV油墨的干燥固化既有傳統UV油墨的光固化,也有常規水性油墨的揮發物理成膜干燥,兩種干燥具體方式分別為:前段的加熱預揮發干燥和后段的紫外光輻射光固化干燥。水性UV油墨的主體基料為水性光固化樹脂,同時也包括了其他輔料如光引發劑、顏料、水、助溶劑和其它助劑等
一、預揮發干燥機理
預干燥與常規的水性干燥類似,是光固化之前的干燥工藝,預干燥必須徹底充分才能得到良好的墨膜表面效果。水性UV油墨的關鍵組成之一水性光固化樹脂的合成,通常是通過添加酸或者堿,使其變成羧酸鹽具有良好的親水性,如通過外加氨水可增加其親水性,具體的反應式為:
R-COOH+NH →R-COO-+NH +(水溶性)
S-反過來,在水性UV油墨預干燥過程中的反應式為:
R-COO-+NH +→R-COOH(水不溶)+NH
水性UV油墨的預干燥過程通常可通過紅外、熱風或者微波進行快速干燥,水、胺類以及各種助溶劑等揮發干燥徹底后,才能進行下一步的光固化,得到良好的表面效果。
二、光固化成膜機理
水性UV油墨通過紫外光固化機,配方中的光引發劑吸收輻射能分裂產生相應的自由基和陽離子,開始鏈引發,引發水性UV光固化樹脂的預聚物發生聚合及交聯反應。發生聚合后的大分子繼續進行三維交聯反應,當自由基反應完全失去活性后,鏈終止,形成三維的網狀高分子聚合物,得到硬化膜。光固化聚合具體反應如以下三個階段:
①鏈的引發:紫外光輻射透過光引發劑,引起激發重排并產生自由基。
PI→PI.
PI.+RCH=CH →PI~CH C.HR
②鏈的增長:激發重排后的自由基,與水性UV的預聚物分子中不飽和鍵反應,引起預聚物中的鏈式聚合。
PI~CH C.HR+nCH =CHR→R(CH CHR)nCH C.HR(P)
③鏈的終止:自由基失去活性后,反應體系低分子交聯固化為立體網狀大分子,從液態轉化為固態。
R+R→R-R
P .+P .→P -P
在光固化的三個連續階段中,光引發的速度最慢,因此光引發的速度對整個光固化反應速度起至關重要,如何把握好光引發劑的選用對光固化速度的控制是至關重要的。