? ? ? ?一、水性UV涂料(liao)的(de)固(gu)化干燥機理(li)。

? ? ? ?水性UV涂料主(zhu)要是由預聚(ju)物(wu)（水基光固化(hua)樹脂）、光引發劑、顏料、胺類物(wu)質、水、助溶劑和(he)其它添(tian)加劑等成分配制而成。其干(gan)燥(zao)(zao)固化(hua)主(zhu)要需有(you)兩種干(gan)燥(zao)(zao)方式：水性體系的預揮發干(gan)燥(zao)(zao)和(he)紫外光固化(hua)。

? ? ? ?1、預揮(hui)發(fa)干燥。預干(gan)燥是(shi)光固化之前必(bi)須有(you)的(de)一道(dao)工序，不進行預干(gan)燥將導致(zhi)光固化的(de)最終結果不理想(xiang)。在水(shui)(shui)性UV涂(tu)料(liao)的(de)制(zhi)造過程(cheng)中(zhong)，水(shui)(shui)基光固化樹(shu)脂(zhi)通(tong)過添加一種堿或者酸使其(qi)變成羧酸鹽才(cai)能溶于(yu)水(shui)(shui)，其(qi)中(zhong)通(tong)過加氨水(shui)(shui)使其(qi)成鹽的(de)反(fan)應可示為：R-COOH+NH→R-COO+NH（水(shui)(shui)溶性）；而在預干(gan)燥過程(cheng)中(zhong)發生的(de)反(fan)應是(shi)：R-COO+NH→R-COOH（水不溶(rong)）+NH↑ 。

? ? ? ?2、光(guang)固化(hua)成膜。UV固(gu)(gu)(gu)化水(shui)性材(cai)料的(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)化是指在紫(zi)外(wai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)照(zhao)射下，光(guang)引(yin)發(fa)(fa)劑吸收紫(zi)外(wai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)輻射能(neng)后分裂成(cheng)(cheng)自(zi)由(you)(you)基(ji)，引(yin)發(fa)(fa)預聚(ju)(ju)(ju)物發(fa)(fa)生(sheng)聚(ju)(ju)(ju)合、交聯(lian)接(jie)枝反(fan)(fan)應，在很短的(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)內固(gu)(gu)(gu)化成(cheng)(cheng)三維的(de)(de)(de)(de)網狀高(gao)分子聚(ju)(ju)(ju)合物，得到硬化膜。其(qi)(qi)本質與傳統油性UV固(gu)(gu)(gu)化原理相同，是通過形成(cheng)(cheng)化學(xue)鍵實現化學(xue)干燥。其(qi)(qi)固(gu)(gu)(gu)化過程一般可(ke)分為四個階段：光(guang)與光(guang)引(yin)發(fa)(fa)劑之間(jian)相互(hu)作(zuo)用(yong)，它(ta)可(ke)能(neng)包括對光(guang)的(de)(de)(de)(de)吸收和(he)光(guang)引(yin)發(fa)(fa)劑之間(jian)的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作(zuo)用(yong)；光(guang)引(yin)發(fa)(fa)劑分子發(fa)(fa)生(sheng)重(zhong)排，形成(cheng)(cheng)自(zi)由(you)(you)基(ji)中間(jian)體；自(zi)由(you)(you)基(ji)與齊聚(ju)(ju)(ju)物中的(de)(de)(de)(de)不飽和(he)基(ji)團(tuan)作(zuo)用(yong)引(yin)發(fa)(fa)鏈或(huo)聚(ju)(ju)(ju)合反(fan)(fan)應；聚(ju)(ju)(ju)合反(fan)(fan)應繼(ji)續，液(ye)態的(de)(de)(de)(de)組分轉變為固(gu)(gu)(gu)體聚(ju)(ju)(ju)合物。

? ? ? ?二、影響水性UV涂料固化干燥的(de)主要因(yin)素。

? ? ? ?1．水性(xing)體系的預干燥對光固(gu)化的影響。UV固(gu)化(hua)前的(de)(de)(de)(de)水(shui)性干(gan)燥(zao)條(tiao)件對固(gu)化(hua)速(su)度的(de)(de)(de)(de)影響很大，不干(gan)燥(zao)或干(gan)燥(zao)不完全(quan)時，固(gu)化(hua)速(su)度較慢(man)，且(qie)隨曝光時間的(de)(de)(de)(de)延長，膠凝率無明顯提(ti)高。盡管水(shui)對抑制氧(yang)的(de)(de)(de)(de)阻(zu)聚作用有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)效果，但是這只能使成膜(mo)表(biao)(biao)面迅速(su)固(gu)化(hua)，只達到表(biao)(biao)干(gan)，而不能達到實干(gan)。由(you)于體(ti)系(xi)內含有大量的(de)(de)(de)(de)水(shui)，膜(mo)層里的(de)(de)(de)(de)水(shui)則難以逸出，大量的(de)(de)(de)(de)水(shui)殘留在成膜(mo)中，阻(zu)止了(le)成膜(mo)的(de)(de)(de)(de)進一(yi)步固(gu)化(hua)。

? ? ? ?2．水(shui)性UV固化(hua)樹脂(zhi)對光固化(hua)的影響。在紫(zi)外光(guang)的(de)照射下(xia)，分(fen)子中的(de)不(bu)飽和基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)互相交聯，由液態(tai)涂(tu)(tu)層(ceng)變成(cheng)固(gu)(gu)態(tai)涂(tu)(tu)層(ceng)。通常(chang)采用引入丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)醚或烯(xi)丙(bing)(bing)(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)方法，使合成(cheng)的(de)樹(shu)脂(zhi)(zhi)具(ju)有足夠(gou)的(de)不(bu)飽和基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)，從而可以在合適的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)進行固(gu)(gu)化。丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸酯由于(yu)其反應活(huo)性高(gao)而經常(chang)被使用。對于(yu)自由基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)型紫(zi)外光(guang)固(gu)(gu)化體系，隨(sui)分(fen)子中雙鍵(jian)含(han)量的(de)增加(jia)，涂(tu)(tu)膜的(de)交聯速(su)度(du)會(hui)增大，固(gu)(gu)化速(su)度(du)將加(jia)快。不(bu)同結構的(de)樹(shu)脂(zhi)(zhi)對固(gu)(gu)化速(su)度(du)影響不(bu)同，各種官能團(tuan)的(de)反應活(huo)性一(yi)般(ban)按以下(xia)順(shun)序升高(gao)：乙烯(xi)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)醚<烯(xi)丙(bing)(bing)(bing)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)<甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)<丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。因(yin)此一(yi)般(ban)以引入丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和甲(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酰(xian)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)為主，使樹(shu)脂(zhi)(zhi)具(ju)有較(jiao)快的(de)固(gu)(gu)化速(su)度(du)。

? ? ? ?3．顏料對水性UV涂料光固(gu)化的影響。作為水性(xing)UV固(gu)化(hua)(hua)涂(tu)料中非光(guang)(guang)(guang)敏(min)性(xing)組分，顏(yan)料一(yi)(yi)般會與引發劑競(jing)爭吸收(shou)(shou)UV光(guang)(guang)(guang)，這在一(yi)(yi)定程度(du)上會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)到體系的(de)(de)(de)固(gu)化(hua)(hua)。顏(yan)料能夠吸收(shou)(shou)一(yi)(yi)部分輻射能量，這將會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)到光(guang)(guang)(guang)引發劑對(dui)于光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)吸收(shou)(shou)，并進(jin)而影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)到生成的(de)(de)(de)自由基的(de)(de)(de)濃度(du)，降低固(gu)化(hua)(hua)速度(du)。各色(se)顏(yan)料對(dui)不同(tong)波長的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線有不同(tong)的(de)(de)(de)吸收(shou)(shou)率(lv)(lv)（透(tou)光(guang)(guang)(guang)率(lv)(lv)），顏(yan)料的(de)(de)(de)吸收(shou)(shou)率(lv)(lv)越小，透(tou)光(guang)(guang)(guang)率(lv)(lv)越大，涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)固(gu)化(hua)(hua)速度(du)越快。炭黑(hei)的(de)(de)(de)紫外線吸收(shou)(shou)能力(li)高，固(gu)化(hua)(hua)得慢；白色(se)顏(yan)料反光(guang)(guang)(guang)性(xing)強，也(ye)會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)固(gu)化(hua)(hua)。常(chang)見顏(yan)料對(dui)紫外光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)吸收(shou)(shou)能力(li)順序為：黑(hei)色(se)>紫色(se)>藍色(se)>青色(se)>綠色(se)>黃色(se)>紅色(se)。

? ? ? ?相同(tong)(tong)的(de)顏料(liao)(liao)(liao)的(de)配(pei)比濃(nong)度(du)不(bu)同(tong)(tong)，對成膜固化(hua)速度(du)的(de)影響是不(bu)同(tong)(tong)的(de)。顏料(liao)(liao)(liao)用量(liang)的(de)增加，成膜的(de)固化(hua)速率均有不(bu)同(tong)(tong)程度(du)的(de)下降。當顏料(liao)(liao)(liao)的(de)濃(nong)度(du)過大(da)時，表(biao)層(ceng)(ceng)的(de)顏料(liao)(liao)(liao)可以吸收大(da)量(liang)紫外光，降低(di)了紫外光的(de)透光率，將(jiang)影響成膜的(de)深層(ceng)(ceng)固化(hua)，會導致成膜表(biao)層(ceng)(ceng)固化(hua)而底層(ceng)(ceng)不(bu)完全固化(hua)，產生“皺皮”現象(xiang)。

? ? ? ? 4．光引發(fa)劑(ji)對水性UV光固化的影響。水性體系(xi)光引發劑的選擇與傳統油性UV固化體系基本相同。不同的引發劑有其不同的吸收波峰，在選擇光固化引發劑的時候應該使得光引發劑的吸收紫外線的波長區正好在顏料非吸收區或是微吸收區，顏料主要透過的波長區應與自由基引發劑的吸收波長區盡可能重合。光引發劑的吸收波峰應盡可能與光源發射的主波長相近。不(bu)同的(de)(de)(de)光(guang)引發劑具有(you)不(bu)同的(de)(de)(de)吸(xi)收波長，不(bu)同種類光(guang)引發劑的(de)(de)(de)組合使用可充分吸(xi)收不(bu)同波長的(de)(de)(de)紫(zi)外線，從而(er)提高紫(zi)外光(guang)輻射(she)量的(de)(de)(de)吸(xi)收，加(jia)快成(cheng)(cheng)膜的(de)(de)(de)固(gu)化速(su)率。一(yi)般成(cheng)(cheng)膜的(de)(de)(de)固(gu)化速(su)度(du)隨著光(guang)引發劑的(de)(de)(de)用量增加(jia)而(er)增加(jia)，但用量增加(jia)到一(yi)定值時(shi)，再增加(jia)其含量固(gu)化速(su)度(du)反而(er)會下降。

? ? ? ?光(guang)(guang)引發(fa)劑(ji)必(bi)須與水(shui)性(xing)光(guang)(guang)固(gu)化體(ti)系有一定的相溶性(xing)，否則在干燥的過(guo)程中，光(guang)(guang)引發(fa)劑(ji)會隨著水(shui)蒸汽一起揮發(fa)掉，從而降低引發(fa)劑(ji)的效(xiao)率。

? ? ? ? 5．UV光源、輻照距離和光固化時(shi)間的影響(xiang)。為(wei)使固化體(ti)系達到良好的(de)(de)組合，UV光源的(de)(de)選擇(ze)既要考慮體(ti)系所含顏(yan)料(liao)的(de)(de)UV光的(de)(de)吸收特(te)性(xing)，同(tong)時又要兼顧到引發劑的(de)(de)UV吸收特(te)性(xing)。輻照(zhao)距(ju)離(li)和光(guang)固(gu)(gu)化時(shi)(shi)間(jian)也會(hui)對(dui)光(guang)固(gu)(gu)化產(chan)生明顯影響。輻照(zhao)距(ju)離(li)近，光(guang)照(zhao)強(qiang)，光(guang)引(yin)發劑生成(cheng)自由基(ji)的(de)(de)(de)速度(du)一般就(jiu)快；一般引(yin)起聚合(he)(he)的(de)(de)(de)雙(shuang)鍵數(shu)目越多(duo)，樹脂的(de)(de)(de)交(jiao)聯程(cheng)度(du)也就(jiu)越高，其成(cheng)膜的(de)(de)(de)固(gu)(gu)化速度(du)往(wang)往(wang)就(jiu)快。水性UV涂料的(de)(de)(de)光(guang)固(gu)(gu)化還(huan)必須有一個合(he)(he)適的(de)(de)(de)光(guang)固(gu)(gu)化時(shi)(shi)間(jian)，時(shi)(shi)間(jian)太短，成(cheng)膜的(de)(de)(de)固(gu)(gu)化不完(wan)全(quan)；當達到一個合(he)(he)適光(guang)固(gu)(gu)化時(shi)(shi)間(jian)時(shi)(shi)，固(gu)(gu)化成(cheng)膜的(de)(de)(de)拉伸(shen)強(qiang)度(du)優異；繼續增加光(guang)固(gu)(gu)化時(shi)(shi)間(jian)，固(gu)(gu)化膜的(de)(de)(de)拉伸(shen)強(qiang)度(du)反而下降，并且固(gu)(gu)化成(cheng)膜往(wang)往(wang)會(hui)出現黃變現象。