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其在油墨、纺织涂层中的应用,提升固化速度

2025-07-23 11:3730

在油墨和纺织涂层的世界里,时间就是金钱。谁能让固化更快、效率更高,谁就能在激烈的市场竞争中抢得先机。于是,一种名为“活性稀释剂”的小角色,悄然登上了舞台的中央。别看它名字不起眼,像个实验室里的配角,实则是个不折不扣的“提速狂魔”。今天,咱们就来聊聊这个低调却关键的化学功臣——它如何在油墨与纺织涂层中大显身手,把“慢工出细活”变成“快刀斩乱麻”。

一、固化?说白了就是“从液体变固体”

要讲清楚活性稀释剂的作用,得先搞明白什么叫“固化”。简单来说,就是把原本黏糊糊的液体,通过光照或加热等方式,迅速变成一层坚固耐用的膜。比如你印个T恤,图案上的墨水得干得快,不能蹭花;印刷包装盒,油墨也得秒干,不然下一叠纸就全粘一块儿了。

传统方法靠自然晾干或者高温烘烤,费时又耗能。而如今主流的UV(紫外线)固化技术,就像给液体按了个“加速键”——照一下紫外线,几秒钟内搞定固化。但问题来了:光靠主树脂(比如丙烯酸酯类)太黏稠,像冬天的蜂蜜,根本没法顺畅地涂布或印刷。这时候,就需要加点“稀料”来降低黏度。

可普通稀料,比如、这些,虽然能稀释,但用完就挥发到空气中去了,既污染环境,又浪费材料,还可能对人体有害。于是,聪明的化学家们想出了一个妙招:搞一种既能稀释,又能参与反应、变成终产品一部分的“稀释剂”。这,就是“活性稀释剂”。

二、活性稀释剂:不是来打酱油的,是来“参战”的

活性稀释剂可不是普通的溶剂,它自带“反应基团”,通常是双键或环氧结构,在紫外线照射下,能和主树脂一起发生聚合反应,成为固化膜的一部分。换句话说,它不是临时工,而是正式员工,干完活直接转正,不留尾巴。

这就带来了三大好处:

  1. 环保:几乎无VOC(挥发性有机物)排放,符合绿色生产趋势;
  2. 高效:减少溶剂挥发时间,固化速度显著提升;
  3. 性能可控:通过选择不同类型的活性稀释剂,可以调节终涂层的硬度、柔韧性、附着力等。

在油墨和纺织涂层领域,这两个行业对“快”字有着近乎偏执的追求。印刷厂每天要跑上万米的纸张,纺织厂一条生产线每分钟产出几十米布料,慢一秒都是成本。因此,谁能提升固化速度,谁就能赢得市场。

三、油墨界的“提速神器”

我们先看油墨。无论是胶印、凹印还是丝网印刷,UV油墨如今已成主流。而活性稀释剂,正是其中的核心添加剂之一。

以常见的三官能团活性稀释剂TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)为例,它的分子结构中有三个可反应的双键,交联密度高,固化后硬度大、耐磨性好。用在金属标牌、塑料包装等需要高光泽、高耐刮擦的场景,简直是“硬汉担当”。

再比如单官能团的IBOA(异冰片基丙烯酸酯),虽然反应速度稍慢,但它的优势在于柔韧性极佳,特别适合用在柔软的PVC或薄膜材料上,避免涂层开裂。

为了更直观地对比,我们列个表:

活性稀释剂 官能度 黏度(mPa·s, 25℃) 固化速度 主要特性 典型应用
TMPTA 3 80–100 极快 高硬度、高交联密度 硬质塑料、金属油墨
IBOA 1 10–15 中等 柔韧、低刺激性 薄膜、柔性包装
HDDA 2 6–8 平衡性好、流平佳 通用型UV油墨
PETA 4 150–200 极快 极高交联、脆性大 高耐磨涂层
DPGDA 2 15–20 较快 低气味、低收缩 纸张印刷、食品包装

从表中可以看出,不同稀释剂各有所长。选对了,事半功倍;选错了,轻则固化不完全,重则涂层发脆剥落,客户上门索赔。

举个真实案例:某包装印刷厂原先使用HDDA作为主要稀释剂,虽然固化速度不错,但印刷大面积实地色块时容易起皱。后来换成HDDA与IBOA的混合体系(比例7:3),不仅保持了较快的固化速度,还大幅提升了墨膜的柔顺性和流平性,客户满意度直线上升。

四、纺织涂层:让布料“秒变铠甲”

如果说油墨是“穿衣服”,那纺织涂层就是“造衣服”。在功能性纺织品领域,比如防水冲锋衣、阻燃窗帘、抗菌运动服,涂层技术至关重要。而UV固化涂层,正因其节能环保、速度快,逐渐取代传统的热固化工艺。

但在织物上涂布,挑战更大:纤维多孔、表面粗糙,涂层必须快速渗透并迅速固化,否则会堵塞网眼或影响手感。这时候,低黏度、高反应活性的活性稀释剂就成了救星。

比如在制备防水透气膜时,常采用双酚A环氧丙烯酸酯为主树脂,搭配HDDA或TPGDA(三丙二醇二丙烯酸酯)作为稀释剂。HDDA流动性好,能快速润湿纤维表面;TPGDA则具有适中的反应速度和较低的体积收缩率,减少涂层应力,防止起泡剥离。

比如在制备防水透气膜时,常采用双酚A环氧丙烯酸酯为主树脂,搭配HDDA或TPGDA(三丙二醇二丙烯酸酯)作为稀释剂。HDDA流动性好,能快速润湿纤维表面;TPGDA则具有适中的反应速度和较低的体积收缩率,减少涂层应力,防止起泡剥离。

再如开发抗菌涂层,会在配方中加入含季铵盐结构的活性稀释剂。这种稀释剂不仅能降低黏度,还能在固化后将抗菌基团牢牢锁在涂层中,实现持久抑菌效果。

以下是几种常见于纺织涂层的活性稀释剂性能对比:

稀释剂名称 化学类型 反应速率(相对值) 表面张力(mN/m) 对织物渗透性 手感影响
HDDA 二丙烯酸酯 8.5 32 稍硬
TPGDA 二丙烯酸酯 7.0 34 柔软
IBOA 单丙烯酸酯 4.5 29 柔软
NPGDA 二丙烯酸酯 7.8 33 中等
DPHA 六丙烯酸酯 9.5 36 很硬

从表中可见,HDDA和IBOA在渗透性上表现突出,适合用于高密度织物的深层涂层;而DPHA虽反应极快,但黏度高、表面张力大,容易在织物表面堆积,影响透气性,需谨慎使用。

值得一提的是,近年来国内企业在纺织UV涂层领域进步神速。江苏某新材料公司开发出一种基于生物基活性稀释剂的环保涂层体系,原料来自植物油脂,不仅可再生,而且固化后释放的气味极低,特别适合婴幼儿纺织品。该产品已通过OEKO-TEX® Standard 100认证,成功打入欧洲高端童装市场。

五、速度之外,还得讲究“平衡术”

很多人以为,只要稀释剂反应越快越好。其实不然。固化太快,可能导致表面过早结皮,内部单体来不及反应,反而造成“外熟里生”;或者因体积收缩过大,产生内应力,引起涂层开裂。

这就像是煮鸡蛋——火太大,外面焦了里面还是溏心;火太小,又迟迟不熟。理想的状态是“内外同步熟透”。

因此,实际应用中往往采用“混合稀释剂”策略。比如在高速印刷中,用70%的TMPTA(快)+30%的IBOA(慢且柔),既保证了整体固化速度,又兼顾了柔韧性和附着力。

此外,引发剂的选择也至关重要。常用的光引发剂如TPO(二苯甲酮衍生物)184(1-羟基环己基苯基甲酮),它们对不同波长的紫外线敏感度不同,需与稀释剂的反应活性匹配。否则,光有了,反应却跟不上,也是白搭。

六、参数背后是科学,更是经验

说了这么多,到底怎么选?这里奉上一份“实战选型指南”:

  1. 看用途:硬质材料选多官能团(如TMPTA、PETA);软质材料选单或双官能团(如IBOA、HDDA)。
  2. 看设备:UV灯功率高、光照强,可用反应稍慢的稀释剂;反之则需高活性品种。
  3. 看环保要求:优先选择低气味、低迁移性的品种,如EBECRYL®系列、Genomer®系列。
  4. 看成本:多官能团稀释剂价格较高,若非必要,不必盲目追求“高官能”。

顺便提一句,国外品牌如德国巴斯夫(BASF)、美国沙多玛(Sartomer)在高端活性稀释剂领域仍占优势,但国产替代进程加快。像扬帆新材、强力新材等企业,已能稳定供应HDDA、TMPTA等主流产品,性价比极高。

七、未来趋势:绿色、智能、多功能

随着“双碳”目标推进,活性稀释剂也在向更环保的方向进化。比如:

更有意思的是,一些研究开始探索“光+热双重固化”体系,利用活性稀释剂的多功能性,在复杂形状或阴影区域也能完成彻底固化。这在3D打印、柔性电子等领域前景广阔。

八、结语:小分子,大能量

活性稀释剂,不过是化学海洋中的一滴水,但它却在油墨与纺织涂层的舞台上,演绎着不可或缺的角色。它不喧哗,自有声;不张扬,却有力。它让印刷机转得更快,让布料变得更功能化,也让我们的生活更加丰富多彩。

下次当你拿起一瓶印着精美图案的饮料,或穿上一件防风防水的外套时,不妨想想:在这层薄薄的涂层背后,有多少个像活性稀释剂这样的“隐形英雄”,正在默默提速这个世界的节奏。


参考文献:

  1. Decker, C. (1998). The use of UV irradiation in polymerization. Progress in Polymer Science, 23(6), 1093–1151.
  2. Fouassier, J. P., & Lalevée, J. (2012). Photoinitiators for Polymer Synthesis: Scope, Challenges and New Developments. Wiley-VCH.
  3. 李嫕, 王艳梅. (2016). 紫外光固化活性稀释剂的研究进展. 化学通报, 79(5), 401–407.
  4. Crivello, J. V., & Dietliker, K. (1999). Photoinitiators for Free Radical, Cationic & Anionic Photopolymerization (2nd ed.). Wiley.
  5. 张晓东, 刘伟. (2020). UV固化油墨中活性稀释剂的应用与选择. 印刷技术, (12), 45–49.
  6. Schwalm, R. (2006). UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications. Elsevier.
  7. 陈志刚, 等. (2018). 生物基紫外光固化材料的研究进展. 高分子材料科学与工程, 34(3), 178–184.
  8. Rabek, J. F. (1990). Radiation Curing in Polymer Science and Technology. Elsevier Applied Science.

(全文约3100字)

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