光固化知识 讲座.ppt
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1、江苏华邦包装材料有限公司,UV光固化基础知识讲座,Simon 2013-8-21,2,要点,1、UV定义2、UV与水性及油性区别3、UV反应机理4、UV油配方设计5、UV油检测项目6、UV油常见问题及解决,江苏华邦包装材料有限公司,3,1、UV定义,UV是英文Ultraviolet Rays【ltrvailt Reiz】的缩写,即紫外光线.紫外线是肉眼看不见的,是可见紫外光以外的一段电磁辐射,波长在100-420nm的范围.通常按其性质的不同又细为以下几段:真空紫外线(Vacuum UV):40-200nm短波紫外线(UV-C):200-280nm中波紫外线(UV-B):280-315nm长波
2、紫外线(UV-A):315-420nm另外除了紫外线还有如下几种波长的光:可见光(Visible light):420-800nm红外光:800-220000nm无线电波:220000nm,4,紫外光固化油墨是指在紫外线照射下,利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜和干燥的油墨。紫外光吸收本质:光的能量转移到吸光物质,使得吸光物质分子由低能量状态转化为高能量状态,即由基态转化为激发态吸收的能量与波长关系:E=hc/其中:E是分子从基态到激发态的能量差 h是planck常数,为6.63x10-34JS c是光速,为3x108m/s 是波长,单位为nm可见,光波长越长,能量越小,波长越短,能量越高。
3、因为紫外光能量比较高,会对生物细胞产生破坏作用,所以应尽量避免紫外光对皮肤的照射。远紫外线能量高,可用来杀菌消毒,通常用的杀菌灯就是波长为200-300 nm的紫外灯。,江苏华邦包装材料有限公司,5,2、UV与水性及油性区别,1、干燥方式不同 UV是采用紫外光进行固化,发生的化学交联反应。水性和油性(双组份含固化剂除外)均是采用烘干固化,把其中的水分或溶剂通过加温等方式挥发,成膜物质与其他组份附着在基材上,属于物理反应。2、溶剂体系不同 UV采用活化单体进行稀释,单体作为组分参与最终反应,水性是用水做为稀释剂,为了加快干燥速度,常辅以一定量的醇如乙醇,异丙醇等;油性体系是采用溶剂做稀释剂,油墨
4、中常用溶剂有醚类,酯类,酮类等,一般不用苯做稀释剂,6,3、原料不同UV用的原料如树脂是用的含有双键或C=C不饱和键,本身不会自干,必需借助合适的光引发剂进行激发和单体进行聚合交联成膜,水性或油性一般都可以自干,对水性树脂中低Tg的树脂,需要添加一定量的成膜助剂帮助成膜,江苏华邦包装材料有限公司,7,3、UV油墨(光油)反应机理,连接料中含有一定数量的不饱和酸键,在有少量光引发剂存在的情况下,经紫外线照射即产生游离基,然后迅速引起乙烯基发生聚合作用,使高分子物质在瞬间形成网状交联,油墨迅速固化,这种反应是在几秒钟甚至更短的时间内完成的。UV油墨的固化过程可以概括为一下几步:1)引发剂受200-
5、400nm的紫外线照射被激发,由基态转化成激发态,形成自由基2)自由基与树脂的双键相互作用,形成长链自由基3)不断增长的长链进一步反应,形成聚合物,从而固化,8,3、UV油墨(光油)反应特点,1.冷工艺(室温).2.瞬时、快速在线工艺,省时效率高(快速)3.设备占地面积小,经济实惠(成本低)4.无溶剂或少溶剂 VOC低(环保).5.可适用与对温度敏感的物体(用于特殊材料)6.较低的功率要求(节约能源).7.光泽度高,江苏华邦包装材料有限公司,9,4、UV油墨(光油)配方设计,一般UV油墨(光油)配方基本组成是:预聚物(连接料)(530)单官能或双官能稀释剂(2040)三官能或多官能交联剂(10
6、30)颜料(光油不含)(0 20)组合光引发剂(510)光助引发剂(低聚物)(015)助剂 等(120),UV油墨的组成:预聚体、感光性单体(相当于溶剂)、光引发剂、颜料、填料及各种助剂(消泡剂、流平剂、触变剂、稳定剂等)。1)预聚物种类:从结构上看,预聚物都为含有C=C不饱和双键的树脂,大都为丙烯酸树脂。目前,常用于UV上光油中的预聚物有环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂和聚酯丙烯酸树脂等,环氧丙烯酸树脂具有固化速度快、价格便宜等特点,制成的上光油涂布于纸或纸板上,能使其具有良好的耐化学药品性和较高的机械强度。聚氨酯丙烯酸树脂具有柔韧性好、弹性强、光泽度高等特点,但价格较贵,常与环氧丙烯酸树脂
7、混合使用。聚酯丙烯酸树脂粘度低,柔韧性好,价格较便宜。也有用固体丙烯酸树脂,通过单体溶解做为预聚物树脂使用。,11,常用的预聚物有以下几种:(1)环氧丙烯酸酯;如我公司正在使用的R101(江苏三木),上海宝呈的2066,台湾双键127-TP20,188等(2)纯丙烯酸酯;如长兴的6530B-40,双键的DM345(3)聚氨酯丙烯酸酯;如长兴的6145-100(4)聚酯丙烯酸酯;如长兴的6311-100等。,江苏华邦包装材料有限公司,12,预聚物生产厂家,美国沙多玛,美国氰特UCB,台湾长兴,台湾双健,江苏三木,拜耳等,13,2)单体及其种类,一般来说,常用单体有单官能度,双官能度和多官能度单体
8、,官能度愈多固化速度越快,但稀释效果越差。所谓的官能度是指单体中参与反应的官能团数。常用的单体官能数有单官能度,双官能度,三官能度和多官能度单体等。(1)单官能度单体 单官能度单体特点是反应快,低粘度,收缩低,稀释性佳如丙烯酸异辛酯 中等活性、味浓、涂层极软,如沙多玛的SR440丙烯酸异冰片酯(IBOA)味淡、活性大、硬、稀释性差,如长兴的EM70,沙多玛的SR506,江苏华邦包装材料有限公司,14,(2)双官能度单体特点:反应快,稀释佳,收缩低如常用的双官能单体有三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)(使用最普遍),对应我公司的M121,长兴的EM223,沙多玛的SR3061,6己 二醇二丙烯酸酯
9、(HDDA)(高反应,低刺激),对应长兴的EM221,沙多玛的SR238,15,(3)三官能度单体三官能度单体特点:提供一定的硬度,交联密度高,高反应性,三官能度单体如:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA),高反应性,高交联密度,活性很高,粘度较低,对应我公司的M131,长兴的EM231季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)高反应性,高交联密度,粘度比较高,活性更高,对应长兴的EM235三乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯【TMP(3EO)TA】,低刺激,柔韧性好对应我公司的M132,长兴的EM3380(4)多官能度单体多官能度单体特点:高交联密度,形成的膜较硬,高光泽,但反应较慢,不易多加,多官能度单体如
10、:季戊四醇四丙烯酸酯(PET4A),为4官能度单体,低刺激,高交联密度,如长兴的EM241二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA),为6官能度单体,高硬度,低刺激,如长兴的EM265,江苏华邦包装材料有限公司,16,3)光引发剂种类,常用的光引发剂可分为夺氢型和裂解型。夺氢型光引发剂需要和一含活泼氢的化合物(一般称助引发剂,通常为胺类化合物)相配合,通过夺氢反应形成自由基。它是双分子光引发剂,在上光油中常用的有二苯甲酮(BP)等。裂解型引发剂:它通过吸收强紫外灯光发射的紫外量子,从而引发聚合交联和接枝反应,使液体几分之一秒内形成固态薄膜,如1173、184、907、369、1490、1700等。阳离子
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