第1章　光固化油墨概述

紫外线（UV）固化技术是20世纪60年代出现的一种材料表面处理技术，它具有高效、环保、节能、优质、投资少等特点，被誉为面向21世纪绿色工业的新技术。2004年在北美辐射固化国际会议上，光固化和电子束固化技术被归纳为具有“5E”特点的工业技术：efficient（高效）、enabling（适应性广）、economical（经济）、energy saving（节能）、environmental friendly（环境友好）。

光固化油墨是光固化产品中最常见的一种，已广泛地应用在印刷包装行业和光电子行业。它固化速度快，一般在0.1s到几秒UV照射下就固化，最快的UV光纤油墨可在1000～3000m/min速度下固化，UV胶印油墨也可适应100～400m/min的印刷速度。光固化油墨可在多种基材上使用，如纸张、木材、塑料、金属、皮革、玻璃、陶瓷等，对一些对热敏感的材质（纸张、塑料、电子元器件等）尤其适用。光固化油墨是常温下用UV照射固化，故能耗只有热固化的1/10～1/5，是一种节能产品。光固化油墨的另一个优势是它不用挥发性溶剂作稀释剂，所用的活性稀释剂都是高沸点的丙烯酸官能单体，在UV固化时都参与交联聚合，成为交联网状结构的一部分，故没有VOC排放，不会污染环境，也减少了对人体的危害及发生火灾的可能性，因此是一种环境友好的产品，也是当今绿色印刷所推广应用的绿色油墨之一。光固化油墨的固化速度快，生产效率高，能耗又低，无VOC排放，而且光固化设备投资相对较低，厂房占地面积较小，可节省生产建设投资，又适合流水线生产，所以综合考虑是非常经济的。

随着改革开放的深入进展，我国国民经济获得持续高速发展，先后超过德国、日本，成为仅次于美国的世界第二大经济体。为了不牺牲环境，保持国民经济健康、高速、可持续发展，国家出台了许多政策法规，坚决关闭并转移重污染企业和耗能大户，积极倡导环保减排的绿色经济和节能降耗的低碳经济，特别在印刷包装行业大力推动绿色印刷，这就为节能环保型的光固化油墨的发展提供了机遇，不少过去单纯生产溶剂型油墨的生产企业，纷纷开展光固化油墨的研发与生产。这几年，光固化技术的发展促进了光固化原材料和光固化产品的研发，新的UV光源、新的光固化原材料、新的光固化技术和光固化新工艺的使用，使光固化油墨的新品种不断增加，光固化油墨的应用领域不断拓宽。

光固化油墨已在几乎所有的印刷方式上应用： UV胶印油墨、UV凸印油墨、UV凹印油墨、UV柔印油墨、UV网印油墨、UV移印油墨和UV喷墨油墨以及UV上光油。2008年我国率先在烟包印刷上出台了强制性产品标准，限制苯系溶剂的含量。鉴于烟包印刷大量使用UV油墨，就不能用含有苯系溶剂的活性稀释剂、低聚物和光引发剂作原料来生产UV油墨。这就促使原料生产企业开发和生产出无苯的活性稀释剂、低聚物和光引发剂，保证了国内无苯UV烟包油墨正常生产。同时也为UV印刷油墨向食品、药品和儿童用品包装印刷领域进军吹响了号角。进入21世纪，大幅面UV喷绘设备和UV喷墨油墨开发成功，UV油墨又进入数字成像材料新领域，成为数字成像材料的佼佼者。3D打印技术的掀起又为UV油墨开创了新的应用领域。信息产业、影像技术产业的发展推动了光电子工业的发展，使光固化油墨向一个崭新的应用领域进军： 印制电路板用的抗蚀油墨、阻焊油墨、字符油墨、光成像线路油墨、光成像阻焊油墨绝大多数为UV油墨； 光纤着色油墨、光盘油墨、智能卡油墨也多为UV油墨； 各种家电、电脑和手机所用的键盘、触摸开关的制作都离不了UV油墨； 各种金属标牌、铭牌制作也需要使用UV抗蚀油墨或光成像抗蚀油墨。随着光固化新技术、新材料、新工艺的不断推出，光固化油墨发展前景更为人们看好。UV喷墨油墨不仅用于大幅面喷绘设备上，现正扩展到胶印的计算机直接制版（CTP）的制作； 印制电路板行业用喷墨打印技术喷印抗蚀油墨、阻焊油墨和字符油墨，实现印制电路板的数字化制作； 目前正在研究在环氧树脂基板上直接喷印导电油墨制作线路，变减量法制作印制电路为加成法制作印制电路，省工、省料、省时，而且环保无污染。UV-LED是一种UV新光源，为半导体发光光源，具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、安全性好、运行费用低等优点，特别是具有低电压、发热少、不用汞和无臭氧产生等特点，为节能环保型UV光源，正在开发的UV-LED油墨已在喷墨领域获得应用，正推广应用到胶印、网印、柔印等其他印刷方式。采用双重固化体系制作的UV油墨，除了自由基光固化外，还配合阳离子光固化、热固化、湿固化、氧化还原固化、厌氧固化等固化方式，在油墨UV照射停止后，虽然自由基光固化结束，但还可以继续进行后固化，保证油墨完全干燥，这对厚墨层、黑色等深颜色难固化墨层以及立体涂装的油墨层的固化是非常有效的手段，印制电路板上应用的光成像阻焊油墨就是双重固化油墨。正在开发的复合型UV胶印油墨是将UV胶印油墨和大豆基胶印油墨结合起来，具有UV胶印油墨快速固化、印刷质量优异和大豆基胶印油墨印刷适性好、价格低的优点，是一种新颖环保型油墨。生物基UV油墨也是从环保角度着手，从可持续发展的绿色印刷考虑，选用可生物降解的纤维素、甲壳素等天然高分子为原料而制成。满足光电子产业、航空航天、军事国防等领域需求的特种油墨，如导电油墨、导热油墨、防辐射油墨、吸波油墨等，也是UV油墨今后研发的方向。水性UV油墨是20世纪90年代开始研发的一种环保型油墨，它兼有UV油墨生产效率高、节能、环保和水性油墨无毒、安全的优点，用水作稀释剂既安全又经济，也完全可以避免UV油墨用丙烯酸功能单体作稀释剂带来的气味和对皮肤有刺激的弊病，而且设备和容器也易清洗。此外，电子束固化（EB）油墨也是今后研发和推广的绿色油墨，它利用高能电子束使油墨中的活性稀释剂和低聚物发生聚合和物理交联，不需要光引发剂，更清洁、环保，因此被允许在食品、药品和儿童用品的包装印刷上使用。

综上所述，光固化油墨的品种越来越多，光固化油墨的应用领域越来越广，但至今尚无一本介绍光固化油墨的专著，来满足从事光固化油墨研究、开发、生产的人员对这方面知识的需求。作者经过这十余年在北京化工大学的科研和教学实践，又有在辐射固化专业委员会工作积累的资料，现在退休在家，有比较充裕的时间来撰写光固化油墨一书，作为奉献给从事光固化油墨事业的同事的参考资料，为我国光固化油墨的开发和生产贡献微薄之力。