一、水性UV涂料的固化干燥機(jī)理

水性UV涂料主要是由預(yù)聚物（水基光固化樹脂）,、光引發(fā)劑,、顏料,、胺類物質(zhì)、水,、助溶劑和其它添加劑等配制而成。其干燥固化結(jié)合了UV光固化和水性涂料滲透蒸發(fā)二種干燥形式,，具體說主要有兩種干燥方式：水性體系的預(yù)揮發(fā)干燥和紫外光固化,。

1.預(yù)揮發(fā)干燥機(jī)理

預(yù)干燥是光固化之前必須有的一道工序，不進(jìn)行預(yù)干燥將導(dǎo)致光固化的最終結(jié)果不理想,。在水性UV涂料的制造過程中,，水基光固化樹脂通過添加一種堿或者酸使其變成羧酸鹽才能溶于水,，其中通過加氨水使其成鹽的反應(yīng)可示為：R-COOH NH→R-COO NH（水溶性）反過來輸紙，在預(yù)干燥過程中發(fā)生的反應(yīng)是：

R-COO NH→R-COOH（水不溶） NH↑

2．光固化成膜機(jī)理

UV固化水性材料的固化是指在紫外光的照射下,，光引發(fā)劑吸收紫外光的輻射能后分裂成自由基,，引發(fā)預(yù)聚物發(fā)生聚合、交聯(lián)接枝反應(yīng),，在很短的時(shí)間內(nèi)固化成三維的網(wǎng)狀高分子聚合物,，得到硬化膜發(fā)展史,，實(shí)質(zhì)是通過形成化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)化學(xué)干燥,。其固化過程一般可分為四個(gè)階段：①光與光引發(fā)劑之間相互作用,，它可能包括對(duì)光的吸收和光引發(fā)劑之間的相互作用,；②光引發(fā)劑分子發(fā)生重排,，形成自由基中間體,；③自由基與齊聚物中的不飽和基團(tuán)作用引發(fā)鏈或聚合反應(yīng)；④聚合反應(yīng)繼續(xù),，液態(tài)的組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w聚合物,。

二,、影響水性UV涂料固化干燥的因素

影響水性UV涂料固化干燥的因素很多,，本文只對(duì)其主要的影響因素進(jìn)行討論總論，這些因素有以下幾方面：

1．水性體系的預(yù)干燥對(duì)光固化的影響

固化前的干燥條件對(duì)固化速度的影響很大,，不干燥或干燥不完全時(shí)，固化速度較慢,，且隨曝光時(shí)間的延長(zhǎng),，膠凝率無明顯提高。這是因?yàn)檫^度包裝,，盡管水對(duì)抑制氧的阻聚作用有一定的效果,，但是這只能使墨膜表面迅速固化,，只達(dá)到表干，而不能達(dá)到實(shí)干,。由于體系內(nèi)含有大量的水,，體系在一定溫度下固化時(shí)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證，隨著墨膜表面水分的迅速揮發(fā),，墨膜表面迅速固化,，膜層里面的水則難以逸出，大量的水殘留在墨膜中,，阻止了墨膜的進(jìn)一步固化打樣,，固化速度降低,。另外,，UV照射時(shí)的周圍溫度對(duì)UV涂料的固化有很大的影響。溫度越高,，固化性越好,。因此施行預(yù)熱的話,，涂料的固化性會(huì)增強(qiáng),，附著性更好。

2．水性UV固化樹脂對(duì)光固化的影響

水性UV固化樹脂要進(jìn)行自由基光固化軟包裝,，這就要求樹脂分子必須帶有不飽和基團(tuán),，在紫外光的照射下，分子中的不飽和基團(tuán)互相交聯(lián),，由液態(tài)涂層變成固態(tài)涂層,。通常采用引入丙烯酰基,、甲基丙烯?；⒁蚁┗鸦蛳┍姆椒?，使合成的樹脂具有不飽和基團(tuán)認(rèn)證,，從而可以在合適的條件下進(jìn)行固化,，丙烯酸酯由于其反應(yīng)活性高而經(jīng)常被使用。對(duì)于自由基型紫外光固化體系,，隨分子中雙鍵含量的增加,，涂膜的交聯(lián)速度會(huì)增大，固化速度將加快,。而且不同結(jié)構(gòu)的樹脂對(duì)固化速度影響不同軟包裝,，各種官能團(tuán)的反應(yīng)活性一般按以下順序升高：乙烯基醚<烯丙基<甲基丙烯酰基<丙烯?；?。因此一般以引入丙烯酰基和甲基丙烯?；鶠橹鳎箻渲哂休^快的固化速度,。

3．顏料對(duì)水性UV涂料光固化的影響

作為水性UV固化涂料中非光敏性的組分,，顏料與引發(fā)劑競(jìng)爭(zhēng)吸收UV光，這在很大程度上影響到UV固化體系中體系的固化特點(diǎn),。由于顏料能夠吸收一部分輻射能量,，這將會(huì)影響到光引發(fā)劑對(duì)于光的吸收設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)，并進(jìn)而影響到能夠生成的自由基的濃度,，結(jié)果會(huì)降低固化速度,。各色顏料對(duì)不同波長(zhǎng)的光線有不同的吸收率（透光率），顏料的吸收率越小,，透光率越大,，涂層的固化速度越快。炭黑的紫外線吸收能力較高出版,，固化得最慢,，白色顏料反光性強(qiáng)，也妨礙了固化,。一般而言,，對(duì)紫外光的吸收順序?yàn)椋汉谏?gt;紫色>藍(lán)色>青色>綠色>黃色>紅色。

相同的顏料的配比濃度不同,，對(duì)墨膜固化速度的影響是不同的,。隨著顏料用量的增加出版動(dòng)態(tài)，墨膜的固化速率均有不同程度的下降,。其中黃色顏料的用量對(duì)墨膜的固化速率影響最大,，其次為紅色顏料、綠色顏料,。由于黑色對(duì)紫外光的吸收率最大,，使得黑墨的透光率最低,，所以其用量的變化對(duì)墨膜的固化速率反而沒有明顯的影響。當(dāng)顏料的用量過大時(shí),，墨膜表層的固化速率雖快曬版,，但是表層的顏料吸收大量紫外光，降低了紫外光的透光率,，影響深層墨膜的固化,，導(dǎo)致了墨膜表層固化而底層不固化，易產(chǎn)生“皺皮”現(xiàn)象,。

4．光引發(fā)劑對(duì)水性UV光固化的影響

光引發(fā)劑的作用是在其吸收紫外光能后排版,，經(jīng)分解產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)體系中不飽和鍵聚合,，交聯(lián)固化成一整體,。光引發(fā)劑的性能是水性光固化體系能否順利聚合固化的關(guān)鍵。根據(jù)不同的引發(fā)劑有一個(gè)最大的吸收波長(zhǎng)的原理,，在選擇光固化引發(fā)劑的時(shí)候應(yīng)該使得光引發(fā)劑的吸收紫外線的波長(zhǎng)區(qū)正好在顏料非吸收區(qū)或是微吸收區(qū)（顏料有一個(gè)適于引發(fā)劑吸收的波長(zhǎng)窗口）,，即顏料的最大透過的波長(zhǎng)區(qū)應(yīng)與自由基引發(fā)劑的吸收波長(zhǎng)區(qū)能重合。另外光引發(fā)劑的吸收波峰應(yīng)盡可能與光源發(fā)射的主波長(zhǎng)相近,。

光引發(fā)劑必須具有與水性光固化體系一定的相溶性以及低的水蒸氣揮發(fā)度評(píng)獎(jiǎng),，以使光引發(fā)劑得以發(fā)散，有利于得到滿意的固化效果,。否則,，在干燥的過程中，光引發(fā)劑會(huì)隨著水蒸氣一起揮發(fā)掉,，降低引發(fā)劑的效率,。不同的光引發(fā)劑煙草包裝，具有不同的吸收波長(zhǎng),，它們的配合使用可充分吸收不同波長(zhǎng)的紫外線,，提高紫外光輻射量的吸收，從而大大加快墨膜的固化速率,。所以可以通過多種光引發(fā)劑的配合使用,，并調(diào)整各種光引發(fā)劑的配比以獲得固化速率快且性能優(yōu)異的墨膜。體系中復(fù)合光引發(fā)劑的含量要適量顯影,，過低不利于同顏料的吸收競(jìng)爭(zhēng),；過高光線不能順利地進(jìn)入涂層。涂料的固化速度開始時(shí)隨著復(fù)合光引發(fā)劑的增加而增加,，但當(dāng)復(fù)合光引發(fā)劑量增加到一定值時(shí),，再增加其含量，固化速度反而會(huì)下降,。

5．UV光源,、輻照距離和光固化時(shí)間的影響

UV光源輻射的是一個(gè)波段內(nèi)的光,，且各波長(zhǎng)光的能量分布是不一樣的。其中波長(zhǎng)為300nm～310nm模切燙印壓痕,，360nm～390nm的光的能量分布是較好的,，波長(zhǎng)位于UV-A區(qū)域約360nm效果最佳。為使固化體系達(dá)到最佳的組合,，UV光源的選擇既要考慮體系所含顏料的UV光的吸收特性,，同時(shí)又要兼顧到引發(fā)劑的UV吸收特性。

在水性UV涂料的干燥固化過程中,，輻照距離和光固化時(shí)間也會(huì)對(duì)光固化產(chǎn)生影響,。輻照距離越近秋山國(guó)際，光照越強(qiáng),，光引發(fā)劑生成自由基的速度越快,，引起聚合的雙鍵數(shù)目越多，樹脂的交聯(lián)程度也就越高,，墨膜的固化速度就越快金屬包裝,，反之越慢。水性UV涂料的光固化還必須有一個(gè)合適的光固化時(shí)間,，時(shí)間太短，涂料的固化不完全,，當(dāng)達(dá)到一個(gè)合適光固化時(shí)間時(shí),，固化膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大惠普，繼續(xù)增加光固化時(shí)間,，固化膜的拉伸強(qiáng)度反而下降,，并且固化樹脂出現(xiàn)黃變現(xiàn)象。