UV-阳离子杂化体系及其在喷墨阻焊中的应用研究

喷墨打印是一种较为新颖的无接触式印刷技术,高效、经济、环保的特点使其在阻焊制程中有广泛的发展前景。本研究通过对比紫外光固化涂层的固化速度、附着力和硬度等性能,从市售的5种阳离子单体中,优选出脂环族环氧单体3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(TTA-21)作为杂化体系的阳离子单体。选择质量比为2∶3的TTA-21/1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)混杂体系配方为研究对象,对其反应转化率、固化程度、热性能、热稳定性以及所制备油墨在阻焊中的应用进行研究。研究结果表明:(1)在LED光照下,自由基组分和阳离子组分均会发生聚合反应,自由基体系的反应速度快,且反应转化率更高;阳离子反应速度慢,且转化率相对低,短时间内持续的光照并不能显著提升阳离子的反应转化率;在光-热双重固化下,阳离子环氧开环聚合与自由基双键加成反应的反应程度增加,固化进行得更彻底。(2)杂化体系的固化产物存在两相,但是热重曲线显示只有一个失重曲线,说明杂化体系经过LED加热烘烤后,体系中可能形成了互穿交联网络结构;环氧组分和丙烯酸组分存在一定的微相分离结构,这种微相分离结构提升了固化膜的综合性能。(3)应用研究表明,制备的合格阻焊墨水黏度为8~14 mPa·s(45℃),表面张力在22 mN/m左右,粒径在135~150 nm范围,耐溶剂、耐酸碱和耐焊锡性能均可以满足阻焊墨水的要求。

单体对UV-LED喷墨油墨性能影响的研究

目的研究单体对UV-LED喷墨油墨性能的影响并改善油墨性能。方法选用不同单体分别制备油墨样品,测试色浆的分散性及油墨的黏度、表面张力、双键转换率、柔韧性和附着力,并采用配方实验方法设计复合单体配方,得到油墨综合性能最佳时混合单体的比例。结果色浆配方中复合单体最优质量比为mNPGDA∶mTMPTA=0.54∶0.46时,色浆分散性最优;油墨配方中复合单体的最优质量比为mTPGDA∶mTMPTA=0.61∶0.39时,油墨综合性能最优。结论单体对UV-LED喷墨油墨的分散性及固化速度有显著影响,对油墨固化后成膜性能影响也较大。

颜料分散性对UV喷墨油墨流变学性能的影响

UV喷墨油墨由颜料粒子、预聚物、活性单体光引发剂以及各种助剂组成,颜料粒子的分散性对UV喷墨油墨的使用性能和流变学性能有着重要影响。为了探讨颜料粒子的分散性对UV喷墨油墨体系流变学性能的影响,设计了具有不同颜基比的UV喷墨油墨配方,通过改变不同的分散条件,制备了具有不同分散状态的油墨样品。测试了样品的粒度分布和黏度、触变性、动态黏弹性等流变学参数,分析了颜料分散状态对体系流变学性能的影响。研究结果表明,颜基比对颜料粒子的分散状态具有重要影响,具有不同分散状态的油墨样品对油墨体系的流变学参数影响很大。通过监测UV喷墨油墨的流变学参数,可以监控油墨样品的分散状态,从而获得具有良好分散性的UV喷墨油墨的制备条件。

UV喷墨油墨分散性评价方法的研究

设计了4种具有不同颜基比的UV喷墨油墨配方并制备了色浆样品,用3种方法对颜料粒子的分散状态进行了评价。研究结果表明,激光粒度仪测试法与显微镜图片观测法的评价结果一致,颜基比2∶1的色浆样品具有良好的分散性;紫外可见吸收光谱法的测试结果能够反映一定的趋势。

用紫外吸收光谱评价UV喷墨油墨颜料分散性

为了建立根据分散系紫外吸收光谱吸收峰强度的变化评价分散系中粒子分散状态的新的评价方法,用试验配方设计原理设计了不同颜基比的UV喷墨油墨配方,制备了具有不同分散性的UV喷墨油墨样品,测试了油墨样品的粒径大小及其分布和紫外吸收光谱。结果表明:颜基比对UV喷墨油墨的分散性具有较大影响,当颜基比为2∶1时,能够获得分散性能良好的油墨样品;颜料粒子分散性对体系的紫外吸收光谱吸收峰强度有影响,颜料粒子以较小的粒径分散时,体系具有较强的吸光能力,紫外吸收光谱的吸收峰值大,紫外吸收光谱吸收峰的变化与颜料粒径大小表现出较强的相关性。

UV固化漆酚改性环氧丙烯酸酯喷印油墨的研制

为了解决天然生漆不能喷印和快干固化的问题,用生漆对环氧树脂进行改性,在此基础上合成了一种新型预聚物——漆酚环氧丙烯酸酯。以该预聚物作为主要成膜物质,制备了UV固化漆酚改性环氧丙烯酸酯喷印油墨。配制出色浆基墨后,采用正交实验法,以喷头通过性、黏度、固化时间为测试指标,优选出UV喷印油墨的最佳配方。最后通过粒径分析和性能评价验证了优选配方,制备的UV固化漆酚改性环氧丙烯酸酯喷印油墨综合性能优异。

单体对UV喷墨油墨性能的影响

单体对UV喷墨油墨的性能影响很大。为了改善UV喷墨油墨的性能,通过考察单一单体对油墨性能的影响,设计了由NPGDA、EOEOEA和DPGDA组成的混合单体体系,采用配方试验方法设计改变混合单体比例的配方,测试了由混合单体所制备的油墨的各项性能,进行了混合单体对UV喷墨油墨性能的影响的研究。实验结果表明,混合单体的最优比例为NPGDA∶EOEOEA∶DPGDA=3∶30∶20。

研磨条件对UV喷墨油墨分散性的影响

UV喷墨油墨对分散性要求很高,而研磨条件对油墨的分散性有很大的影响。为了获得分散性良好的UV喷墨油墨,在固定油墨配方的条件下,通过改变研磨时研磨珠的大小、以及将不同大小的研磨珠以一定比例混合研磨油墨,测试不同研磨时间获得的油墨粒径大小分布,从而考察研磨珠的大小以及研磨时间对油墨分散性的影响。实验结果表明：研磨珠越小,研磨效果越好,直径为1.0－1.2mm的研磨珠研磨得到的油墨,95%的粒径在0.972μm以下;只有在最佳研磨时间下才能获得分散性良好的油墨,且不同大小研磨珠的最佳研磨时间不同,直径为2.0－2.2mm、1.6－1.8mm、1.0－1.2mm的研磨珠对应的最佳研磨时间分别为105m in、105m in、90m in;中小珠混合比为1∶1研磨得到的油墨的分散性最好,油墨90%的粒径在0.656μm以下。

光引发剂对UV喷墨油墨固化过程流变行为的影响

UV喷墨油墨由颜料、预聚物、活性单体、光引发剂及各种助剂组成,光引发剂是影响UV喷墨油墨固化的关键因素之一。为了研究光引发剂对油墨固化需要的能量及固化速度的影响,使用TPO、907、ITX3种引发剂,运用配方设计原理制备了7种青色油墨,用紫外光照射使油墨固化,测试油墨样品在受到紫外光照射时发生固化反应过程中的流变学行为,通过测试油墨样品的动态弹性率G′、损耗弹性率G″等流变学参数随固化程度而变化的规律,探讨用流变学参数评价UV喷墨油墨固化速度的方法。研究结果表明:含有907和ITX的引发剂体系出现凝胶的时间短,固化快,对实验所制备油墨的引发效果最佳。

染料型UV喷墨墨水的配方研究

本实验针对户内喷墨打印的使用特点,确定了染料型UV喷墨墨水的连结料、染料及光引发剂等配方原料的类型。在UV喷墨墨水连结料的配方实验中,选用3种不同官能度的单体,采用均匀实验设计方法,以黏度与表面张力为测试指标,得到了3种符合喷墨打印要求的连结料配比方案。在UV喷墨墨水的配方实验中,首先测试了墨水染料的紫外光谱透过率,结合光引发剂的紫外光谱吸收特性,确定了染料与光引发剂的匹配方案;然后采用正交实验设计方案,以墨水的固化速率与墨层色强度为测试指标,确定了CMYK四色染料型UV喷墨墨水的优选配方。

UV喷墨油墨体系固化过程动力学研究

实验将同一单体与预聚物按不同比例混合,不同官能度单体与预聚物混合,制备不同UV喷墨油墨固化体系,测试动态弹性率随UV固化时间的变化关系。实验结果表明:UV喷墨油墨体系中,预聚物比例大、单体官能团数量多,UV固化反应诱导期短,反应速度快。初步分析了UV喷墨油墨固化过程的动力学。

预聚物对UV喷墨油墨印刷质量的影响

为了探讨预聚物对UV喷墨油墨印刷质量的影响,采用Viajet100、6361-100、CN2302等3种超支化预聚物制备UV喷墨油墨,测试色浆及油墨样品的黏度、分散性、表面张力等性能参数,以及样张的实地密度、光泽度、耐划伤性、附着力等印刷质量参数,研究预聚物对这些性能的影响。结果表明:预聚物对UV喷墨油墨的固化性能具有显著影响,对油墨印刷固化后的成膜性能影响较大。

水性UV喷墨墨水的研究

采用均匀设计试验法,得到作为齐聚物使用的光固化水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液,降低墨水黏度,提高固含量。利用单因素法研究了光引发剂种类、含量以及染料、丙三醇的用量等因素对墨水性能的影响,确定各因素最优用量区间。最后采用正交试验法,确定齐聚物、光引发剂、染料及助剂用量的最优用量,结果表明,当齐聚物75%,染料10%,光引发剂5.5%,助剂1.9%(其中丙三醇1.5%,消泡剂0.4%),稀释剂为去离子水和乙醇7.6%,配制所得的水性UV喷墨墨水综合性能优异。

颜料型UV喷墨油墨的配方研究

UV喷墨油墨是一种绿色环保型油墨,但是目前来看UV喷墨油墨的价格昂贵,且在生产过程中提高油墨的分散性和稳定性是较大的技术难题。本研究针对如何减小油墨粒径,提高油墨稳定性等性能问题,用UV-2700紫外光分光光度计测定颜料和光引发剂的紫外透射光谱图,找出颜料的透光窗口和光引发剂的吸收峰值,匹配出不干扰紫外光吸收的颜料和光引发剂,再在后期的性能测定试验中确定颜料和光引发剂的种类和比重,运用均匀设计法,以达到D95粒径最小为指标,确定单体、分散树脂和分散剂的最优配方;配制出色浆基墨后,运用正交试验设计方法,以黏度、表面张力、固化速度和色密度为指标,确定色浆、成膜树脂、光引发剂、助剂的配方,最终优选出各方面都达到指标要求的UV喷墨油墨的最佳配方。

UV-LED喷墨油墨用单体和光引发剂性能的评估

目的为了建立评估方法,优选出适用于UV-LED固化喷墨油墨的光引发剂和低粘度单体种类。方法用紫外-可见光分光光度计表征TPO, ITX, DETX, 819, 784, TPO-L等常见的6种光引发剂的紫外-可见吸收光谱。采用TPO为引发剂,分别用HDDA, ACMO, DPGDA, EOEOEA, DMAA等5种常用的低粘度单体,配制UV-LED喷墨油墨用连接料和油墨,用红外光谱和可见光透过光谱表征连接料的固化速度和固化膜的颜色,并通过指压法判定表干程度。结果 DMAA,EOEOEA组成的喷墨油墨连接料成膜性不好;含有ACMO连接料的透明度较好。结论满足食品、药品包装安全要求,可以用于UV-LED固化的光引发剂为TPO,TPO-L及819;以粘度和固化程度为标准,用于制作喷墨油墨的5种单体的适用性从高到低排序为DPGDA, HDDA, ACMO, EOEOEA, DMAA。建立的评估方法合理有效。

喷墨控制参数对UV喷墨油墨墨滴状态的影响

喷墨油墨墨滴状态是影响喷墨成像质量的重要因素,喷墨设备控制参数的设定对最终墨滴状态的影响较大。为满足喷墨印刷质量的要求,配制适用于XAAR喷头的UV喷墨油墨,控制喷头分别在不同电压和点火频率下对油墨进行喷射,观测和分析不同条件下油墨的墨滴状态。结果表明,UV喷墨油墨在驱动喷头的不同工作电压和点火频率下,所喷射的油墨的墨滴速度、墨滴拖尾长度和墨滴体积、圆度均存在较大差异,喷头的控制参数与油墨的墨滴状态存在一定关系。

分层抽滤对品红UV喷墨墨水性能的影响

目的研究不同抽滤方式对品红UV喷墨墨水性能的影响。方法对制备好的品红UV喷墨墨水,选用聚偏氟乙烯微孔滤膜和布氏漏斗进行抽滤,第1种滤膜孔径为0.45μm,第2种滤膜孔径为0.22μm,采用单一滤膜抽滤和采用第1种滤膜抽滤后再用第2种滤膜分层抽滤的方式,对墨水进行处理。结果分层抽滤后墨水中颜料粒径全部在0.15μm以下,分布最窄。油墨的黏度和表面张力变化不大,分别为18.5 m Pa·s和34.2 m N/m,光固化时间没有变化,为1.5 s。结论分层抽滤有效地减小了品红UV喷墨墨水中颜料的粒径,对其他性能指标影响不大。

适应不同承印物的UV喷墨油墨印刷适性

为了探讨在不同承印物上UV喷墨油墨印刷适性的差异,提高UV喷墨油墨在不同承印物上的印刷质量,选用铜版纸、玻璃卡标签纸、PVC塑料薄膜3种承印材料,分别用相同的UV喷墨油墨进行喷墨印刷,测试样张中线条的密度、模糊度、粗糙度、线宽、对比度等印刷质量指标;测量喷墨油墨在各承印材料上的接触角,结合其润湿情况,分析UV喷墨油墨在不同承印材料上的印刷质量。实验共制备10种不同表面张力与黏度的油墨进行喷墨印刷并测试印刷质量,采用综合分析评价方法评价其印刷质量。结果表明:在不同承印物上印刷时,UV喷墨油墨的印刷质量存在较大差异,实际生产中应根据所采用的承印物匹配相应印刷适性的UV喷墨油墨,以得到最佳印刷效果。

单体对黑色UV-LED喷墨油墨分散性的影响

为了得到分散性能优良的黑色UV-LED喷墨油墨,通过选用不同单体以及混合单体分别研磨制备色浆取样并测试其色浆的粒径大小,探讨单体对油墨分散性的影响。研究结果表明,对于碳黑颜料,不同的单体制备出的色浆分散性有差异,单独采用单体HDDA或EOEOEA配制的黑色UV-LED喷墨油墨粒径小,即得到的油墨分散性较好;采用混合单体HDDA:EOEOEA=1:1时制备的黑色UV-LED喷墨油墨色浆分散性更好。

UV喷墨墨水溶解溶胀性能研究

UV油墨具有无溶剂挥发、干燥速度快,色彩鲜艳、耐候性好的优点。UV喷墨是采用喷墨打印的数字印刷方式。UV墨中活性单体组分决定产品物性、固化、附着和喷头适用性能。通过多种丙烯酸单体组分及不同墨水配方对环氧树脂胶等材料的溶胀溶解测试,确认不同单体对不同材料的溶胀溶解有显著差异,温度、时间与溶解溶胀速度相关性也各不相同。依照得到的溶胀溶解规律,指导UV喷墨墨水配方和工艺研究,开发柔韧性、附着力、喷头安全性、配制工艺符合预期的UV喷墨墨水产品。