印刷品UV上光技术（二）

    【集萃网观察】三、UV上光油的基本组成

    目前国内外用量最大的UV光油主要是纸张、纸板类印刷品使用的UV上光油，其主要组成均为游离基聚合型的丙烯酸酯类材料。

    不同的印刷载体、不同的上光方式、不同需求的印刷产品，要求使用不同材料、不同配方组成的UV光油。

    在目前应用的各种UV上光油中，基本上是由丙烯酸酯类低聚物、活性稀释剂、光引发剂及其他相关助剂组成。

    具有代表性的UV上光油，可以由下列材料组成：

    原料                                   质量分数％

    (1)具有聚合性双键的树脂低聚物              20~55

    (2)丙烯酸酯类反应型稀释剂(单体)            65～30

    (3)光引发剂                                3～10

    (4)其他助剂                                1～3

    以下分别介绍UV光油基本组成中各主要成分的性能、特点和品种。

    （一）、预聚物

    预聚物又称齐聚物或树脂低聚物，是UV光抽的最基本成分，是决定成膜性能的最主要因素，其性能对光固化过程及固化后成膜性能均有较大影响，对光固化速度、光泽、硬度、附着力、柔韧性、耐磨性、抗化学性等起着关键性的作用。从结构上看，预聚物均为含有C = C不饱和双键的低分子树脂，一般来说，预聚物分子量大，固化时收缩率小，固化速度快，但分子量越大，黏度一般也越高，需要更多的单体稀释。   

    预聚物的品种繁多，性能各异，常用于UV上光油的预聚物主要有环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂及不饱和聚酯等，在常规的纸及纸板印刷品用UV上光油中又以环氧丙烯酸酯应用得最为普遍。

    1、环氧丙烯酸酯

    环氧丙烯酸酯(EA)是目前UV固化领域应用最广泛的预聚物，由环氧树脂加入丙烯酸基团制成，常用的有双酚A型环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯、环氧化油丙烯酸酯、酸及酸酐改性环氧丙烯酸酯，在UV上光油中应用得最多的是双酚A型环氧丙烯酸酯。

    环氧丙烯酸酯的特点为光固化速度快、光泽度高，固化后硬度和拉伸强度大、耐化学品及耐腐蚀性能优异；缺点主要是柔韧性不足、成膜较脆，而且一般黏度均较高，需要适当的活性单体进行稀释。改性的环氧丙烯酸酯可以提高柔韧性和降低黏度。

    环氧丙烯酸酯主要指标和性能因生产厂家和品种型号不同，差异较大，一般情况为：

    外观                   透明澄清的粘稠液体

    酸价／(mgKOH／g)        ≤3

    色度                     1

    官能度                   2

    粘度(25℃)／Pa?s       10~40

    2．聚氨酯丙烯酸酯

    聚氨酯丙烯酸酯(PUA)又称丙烯酸氨基甲酸酯，通常是由大分子二元醇(或多元醇)等羟端基的预聚物与二异氰酸酯反应得到端基异氰酸酯的预聚物，再由此预聚物与丙烯酸羟乙酯反应而得。合成PUA的二异氰酸酯可以是芳香族的，也可以是脂肪族的，所得到的PUA在性能和用途方面有较大的差异。

    经由芳香族二异氰酸酯合成的PUA，称为芳香族聚氨酯丙烯酸酯(芳香族PUA)。常用的二异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDl)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDl)等，由于含有苯环，因而链为刚性，光固化后的成膜物质具有较高的机械强度和较好的韧性、硬度、耐磨、抗划等性能，但也存在耐候性较差及易黄变等不足。          经由脂肪族或脂环族多二异氰酸酯合成的PUA称为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(脂肪族PUA)。常用的脂肪族二异氰酸酯有异佛尔酮二异氰酸酯(1PDl)，六亚甲基二异氰酸酯(HDl)，二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDl)等。脂肪族PUA由于主链是饱和烷烃，所以耐光、耐候性优良、不易黄变，固化膜较柔韧，综合性能较好。

    聚氨酯丙烯酸酯目前已经是UV上光油中用得比较普遍的一种低聚物，其主要特点为：

    ①具有优异的机械耐磨性和柔韧性，断裂伸长率高，而且光泽也比较好；

    ②固化膜具有优良的耐化学品性和耐高、低温性能；

    ③固化膜对难以粘接的基材(如塑料等)具有较好的附着力；

    ④PUA的组成和化学性能比环氧丙烯酸酯具有更大的调整余地和组合空间，因此可以合成多种不同的官能度(例如六官能度的PUA)和不同特性的PUA预聚物，以适应不同的需求。

    聚氨酯丙烯酸酯品种很多，性能各异，可以与其他预聚物(主要是环氧丙烯酸酯)配合使用，也可以单独使用。其常用品种的一般性能指标如下：

    外观                      透明澄清液体

    酸价／(mg KOH／g)           ≤2 

    色度                         1

    官能度                       2

    黏度(25℃)／Pa?s            10～25

    3．聚酯丙烯酸酯

    聚酯丙烯酸酯(PEA)，通常是由二元酸、多元醇和丙烯酸酯化的合成产物，一般分子量较低，黏度也较低，有类似大分子单体的特点。近年来关于功能化改性聚酯丙烯酸酯的研究工作日益增多，成效显著，使聚酯丙烯酸酯在印刷品上光油和印刷油墨等方面的应用日益普遍。例如长链脂肪酸改性的聚酯丙烯酸酯，其固化速度大大提高、固化膜的柔韧性显著改善、在颜料的分散稳定方面性能优异。此外氯化聚酯丙烯酸酯的出现也是这一类低聚物的一个新的亮点，氯化聚酯丙烯酸酯对塑料底材具有优异的黏附力，同时还具有良好的耐化学腐蚀能力、低固化收缩率、较好的耐磨性和柔韧性以及阻燃效果。

    聚酯丙烯酸酯改性品种很多，其官能度有2～6个不等，性能差异很大。由于聚酯丙烯酸酯对某些基材(例如塑料等)具有良好的附着力，所以在印刷品上光油中也常和环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等低聚物配合使用。

    4．聚醚丙烯酸酯

    光固化用聚醚丙烯酸酯主要是指聚乙二醇和聚丙二醇结构的丙烯酸酯，是一种低黏度的低聚物。传统的聚醚丙烯酸酯由于固化成膜后机械强度低，硬度及柔韧性并不够理想，所以很少单独作为主体光固化树脂使用，其主要用途就是作为活性稀释剂使用，而且稀释效果优异。随着光固化技术的发展进步，目前对聚醚丙烯酸酯的改性产品已使其性能和应用领域大为改观，大分子的聚醚丙烯酸酯已经可以作为光固化的主体树脂使用，胺改性和功能性改进的聚醚丙烯酸酯不仅具有很高的反应活性，而且具有许多优异的成膜性能。目前，在许多知名的UV材料生产企业中均已有各种改性的聚醚丙烯酸酯产品销售。

    常用的UV固化低聚物基本性能比较下见表。

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│              │固化│抗张│柔性│硬度│耐化│  抗黄  │

│    类    型  │速率│强度│    │    │学性│  变性  │

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│  环氧丙烯酸酯│  快│  高│不好│  高│极好│中～不好│

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│聚氨酯丙烯酸酯│可调│可调│  好│可调│  好│    可调│

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│  聚酯丙烯酸酯│可调│  中│可调│  中│  好│  不好  │

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│  聚醚丙烯酸酯│可调│  低│  好│  低│不好│    好  │

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│  丙烯酸树脂  │  快│  低│  好│  低│不好│  极好  │

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│  不饱和聚酯  │  慢│  高│不好│  高│不好│  不好  │

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