紫外線固化水性油墨的成膜機(jī)理對水性UV油墨的制備來說至關(guān)重要，只有弄清楚整個(gè)的固化成膜過程，才能在樹脂、引發(fā)劑、水等方面的選擇中找到理論依據(jù)。
水性UV光固化體系的干燥機(jī)理目前還有爭議，一般認(rèn)為水性UV油墨的干燥機(jī)理為：通過干燥裝置除水后，在紫外線的照射下，光引發(fā)劑吸收輻射能量后分解為自由基或陽離子，引起聚合物發(fā)生聚合、交聯(lián)接枝反應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)固化成三維的網(wǎng)狀高分子聚合物。輻射固化體系根據(jù)光引發(fā)劑類型不同可分為自由基體系和陽離子體系，由于輻射固化油墨中多用自由基體系，在水性UV油墨的研制過程中推薦使用自由基體系。
水性UV油墨成膜過程大致分為二個(gè)階段：
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。紫外線固化水性油墨一般采用適當(dāng)?shù)募訜徂k法，例如紅外烘烤或熱風(fēng)干燥，來縮短初期水分蒸發(fā)的過程。隨著水分逐漸揮發(fā)，分散狀態(tài)的聚合物顆粒逐漸靠攏，但仍可自由運(yùn)動。然后隨著水分進(jìn)一步揮發(fā)，聚合物顆粒達(dá)到緊密堆積，成為不可逆的相互接觸，一般認(rèn)為此時(shí)理論體積固含量為74%。
2、紫外線固化成膜機(jī)理
后期，分散相粒子開始凝結(jié)，此時(shí)仍然殘留約3%水分。同時(shí)，含官能團(tuán)的固化基分子在光引發(fā)劑的引發(fā)下在分散相粒子的界面以及內(nèi)部發(fā)生固化反應(yīng)。
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。
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