data-full-width-responsive="true"> 油墨行业是被公认为污染最大的行业之一，环保节能的新型油墨无疑是油墨行业未来的发展方向。水性油墨和ＵＶ油墨的出现，给油墨生产商和印刷包装厂家们带来了极大的希望。由于水性油墨干燥速度慢，耐水性较差，应用不如ＵＶ油墨广泛。ＵＶ油墨是由光引发剂、预聚物、活性稀释单体、颜料、填料及助剂等组成，利用光引发剂吸收光能裂解成活性碎片，引发单体和预聚物发生交联固化反应，从而成膜干燥。具有生产效率高、溶剂排放少、能源损耗低等优点，因而被誉为２１世纪的绿色新技术。尽管ＵＶ油墨有着众多的优点，但是作为一项新生的技术，存在一些尚未解决的问题。现在市场上的ＵＶ油墨一般成本较高，印刷后附着力低，耐摩擦性能差等，这些问题严重制约了ＵＶ油墨的应用。同时，目前采用的预聚物和单体都有一定的气味，对油墨操作人员的身体有害。尤其是ＵＶ胶印油墨，因其黏度较大，预聚物和单体所占的比例也很大，这不仅加大了油墨的成本，同时也加重了对人体的损害程度。填料一般为无机物，不挥发，对人体无害。填料的价格也较预聚物、单体和颜料低，通过添加填料不仅可以降低成本，而且还可以改善墨层的性能。目前，国内外对ＵＶ 胶印油墨进行了大量的研究，取得了一定的成果，但是主要偏重于对预聚物、单体及光引发剂的研究，对于填料的研究则基本没有。笔者针对这一现状，选用了４种油墨行业常用的填料，采用加填的方式，研究了填料的种类及用量对油墨性能的影响。１ 实验１．１ 材料和设备材料：双官能度的聚氨酯丙烯酸酯６１２０Ｆ－８０，四官能度的聚酯丙烯酸酯６３１１－１００（均由长兴化学材料有限公司提供），ＮＰＧＤＡ（新戊二醇二丙烯酸酯），ＴＭＰＴＡ（二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯）（均由江门市天恒力紫外光材料有限公司提供），ＴＰＯ（荆门市昱奎化工有限责任公司），炭黑（广州市飞螺化工颜料有限公司），二氧化钛（ＡＲ，天津科密欧化学试剂有限公司），碳酸钙（ＡＲ，天津科密欧化学试剂有限公司），硫酸钡（ＡＲ，天津科密欧化学试剂有限公司），滑石粉（３００目，ＺＺ），消泡剂，分散剂（广州欧帝化工有限公司），１００ｇ铜版纸（东莞海源纸业）。设备：高速分散器，ＱＧＭ－６５型三辊研磨机，ＩＧＴ印刷适性仪，电热恒温鼓风干燥箱，ＵＶ固化机，刮板细度计，ＬＶＤＶ－１１＋粘度计，ＭＪ－ＬＤ１８１６型摩擦牢度测试仪，秒表。１．２ 方法１．２．１ 油墨的制备依据ＵＶ胶印油墨的特性，设计配方为：预聚物∶单体∶光引发剂∶颜料∶助剂＝５２．８５∶２１．１５∶６∶１６∶４（按质量分数比），其中预聚物为双官能度的６１２０Ｆ－８０和四官能度的６３１１－１００按照１∶１的比例复配，单体为ＮＰＧＤＡ和ＴＭＰＴＡ按照１∶１的比例复配。按照配方用分析天平称取好各组分物质于２５０ｍＬ烧杯中，然后添加不同种类及用量的填料，搅拌均匀，用高速分散器在３ ０００ｒ／ｍｉｎ条件下分散２０ｍｉｎ，倒入三辊研磨机中研磨约１ｈ，装罐备用。１．２．２ 油墨性能的测试旨在探讨填料的种类及用量对油墨样品的黏度、固化时间、细度及耐摩擦性的影响，对油墨的颜色没有特殊要求。由于炭黑比较便宜，易于购买，所以采用黑色油墨来研究。油墨性能测试：用刮板细度计测试油墨的细度；用ＬＶＤＶ－１１＋黏度计测试了油墨的黏度；将印刷过油墨的铜板纸片置于紫外光固化机内固化，扭开２ｋＷ 强光按钮进行曝光，同时按下秒表开始计时，测量固化时间；将印品至于ＭＪ－ＬＤ１８１６型摩擦牢度测试仪下检测其耐摩擦性能。２ 结果与讨论２．１ 填料对油墨细度的影响按照配方研制油墨，并对油墨的细度进行测试，其结果见图１。由图１可以看出，填料对油墨细度的影响情况基本一致：随着填料的逐步增加，油墨的细度呈现上升趋势。未加填料时，油墨的细度仅有１０ｍ；当填料添加到９％时，油墨的细度已经接近２５ｍ。这是因为油墨的细度是由油墨中固体粒子的粒径所决定的，未加填料时，油墨的细度主要取决于颜料颗粒的大小，一般用于油墨生产的颜料颗粒都较小，大多为纳米级或微米级。当向油墨样品中添加填料时，填料粒子会进入颜料粒子间的孔隙中，从而在树脂的作用下，粒径会变大。所选的４种填料中，由于二氧化钛本身粒径最小，所以对细度的影响最小；硫酸钡由于粒径较大，密度也高于其
他填料，加填时会引起细度的变大；滑石粉对树脂具有吸附作用，所以加填后粒径较碳酸钙略大。油墨是混合物，研磨的均匀程度对油墨的性能有着重要的影响。细度是衡量油墨研磨情况的重要指标，油墨细度小，印刷后网点清晰，色彩还原真实，所以对优质油墨的生产，一般要求控制细度较小。
２．２ 填料对油墨黏度的影响用ＬＶＤＶ－１１＋黏度计对油墨的黏度进行测试，结果见图２。由图２可知，随着填料的加入，油墨的黏度都有上升的趋势。未加填料时，油墨的黏度仅有１３．７８４Ｐａｓ，随着填料的逐步增加，油墨的黏度接近１７Ｐａｓ。图２显示，滑石粉对油墨黏度的影响最大，这是因为
它可以吸附油墨中的单体，降低了单体对预聚物的稀释作用，从而使黏度急剧增大。硫酸钡由于颗粒比较细软，密度较大，极易与树脂粘在一起，也会导致油墨黏度的上升。碳酸钙和二氧化钛，由于自身粒径小，分散均匀，黏度增长幅度较小。通过实验，可以看出当填料用量在５％以下时，黏度增幅略低，随着用量超过５％后，再增加填料的用量，黏度会急剧上升。对于印刷而言，油墨的黏度应与印刷工艺相适应，黏度太高容易引起传墨不均，堵塞墨路系统，对印刷操作造成不必要的障碍。由此考虑到印刷实际需求，填料添加量定为５％较为合适。
２．３ 填料对油墨固化时间的影响将印刷过油墨的铜版纸条置于紫外光固化机内，扭开２ｋＷ 强紫外光（２００～４００ｎｍ）按钮进行固化，同时按下秒表开始计时。用手指擦拭墨层不掉墨为固化完全的标志，记此时的时间为固化时间，填料对油墨固化时间的影响见图３。
由图３可以看出，当不添加填料时，油墨固化需要６ｓ，随着填料用量的增加，油墨固化所需的时间呈先减小后增大的趋势。实验中ＵＶ 胶印油墨选用的光引发剂为自由基型引发剂，当收到紫外光照射时，光引发剂光解为自由基参与体系反应，由于墨层很薄，空气中的氧气极易渗入墨层与自由基发生反应，从而减少了参与光固化反应的活性基团，反应时间明显较长。当向油墨中添加填料后，由于填料具有较高的遮盖作用，会阻挡空气中的氧气参与自由基的争夺，从而使参与光固化的自由数量增大，固化时间变短。当然填料的增加量也不是越多越好，因为所选的填料是无机物，当用量过多后，会阻挡紫外光对光引发剂的辐射，从而减少了能够光解的引发剂数目，降低了反应的活性，延长固化时间。由于二氧化钛遮盖力最强，当用量为５％时，光固化时间可达最短。２．４ 填料对油墨层耐摩擦性的影响经ＵＶ固化机固化后的铜版纸至于ＭＪ－ＬＤ１８１６型摩擦牢度测试仪下测试其耐摩擦性能，结果见图４。
由图４可以看出，随着填料用量的增加，油墨层的耐摩擦性呈上升趋势。尤其对油墨样品添加硫酸钡后，耐摩擦性几乎呈直线上升。硫酸钡的密度达为４．５ｇ／ｃｍ３，比其它所有填料的密度都高，所以成膜后致密性好，受到摩擦时不易被磨损。二氧化钛密度为４．２～４．３ｇ／ｃｍ３，较其余２种填料密度高，同时晶体结构稳定，具有较好的抗摩擦性。滑石粉对树脂具有吸附作用，可与树脂一起固化成膜，而且滑石粉结构为片状，刚性较高，尺寸稳定性好，耐磨性好。碳酸钙为粉状物质，耐磨性略低于其它填料，但是因其白度较高，价格廉价，在油墨行业也有广泛的应用。３ 结论填料对ＵＶ胶印油墨的性能有着重要影响。填料的添加会加大油墨的细度、黏度，增强油墨层的耐摩擦性，适量的加填有利于减少ＵＶ 油墨的固化时间。实验表明，添加二氧化钛为填料时，用量在５％时，油墨的细度最小，黏度适中，固化时间最短，耐摩擦性能良好。
