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Juddy-QDs

木虫 (著名写手)

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[交流] 量子点(QDs)紫外光固化墨水组成选择解析已有6人参与

量子点紫外光固化墨水的主要成分包括：QDs、预聚物、活性稀释剂(单体)、光引发剂和助剂等；

                                 胶粘剂基本配方
            组分          含量                   作用
         光引发剂    1-10             引发光聚合反应
         预聚物       20-80          主体树脂
         稀释剂       20-60             稀释，并参与光交联作用
         助剂             2-12             给予胶黏剂各种需要性能

一、UV光固化墨水工作机理：在紫外光辐射下，液态树脂中的光引发剂吸收光能产生活性碎片，引发体系中的双键反应，最终交联聚合变成固态的过程；以自由基引发体系引用最广，其固化机理如下：
(1) 光能被光引发剂吸收，产生活性自由基；
(2) 链引发：活性自由基进攻体系中的不饱和双键而产生链游离基；
(3) 链增长：链游离基之间进行连锁反应，分子链增长；

二、墨水基本组分解析：

2.1 QDs的选择：分散性好、流平性好、稳定性好、紫外光吸收能力低、吸收光谱波长与光引发剂不重叠；

2.2 预聚物：通常为丙烯酸类预聚物，因为此类反应速率快，有一定的抗氧化聚合能力；

                                       常见光固化预聚物及性能
   预聚物          固化速度拉伸强度柔性硬度耐化学性耐黄变性
环氧丙烯酸酯(EA)    高       高          不好    高       极好          一般
聚氨酯丙烯酸酯    能调节  能调节       好    能调节    好          能调节
   (PUA)
丙烯酸酯树脂          慢       低          好       低       好          极好
聚酯丙烯酸酯       能调节    中       能调节    中       好          不好
   (PEA)
聚醚丙烯酸酯       能调节    低             好       低       不好          好
乙烯基树脂             低       高          不好    高       不好       不好
(UPE)

环氧丙烯酸树脂，粘度低、固化快、拉伸强度高，但是固化成膜的脆性高、柔韧性差，膜的收缩率大，并且耐光老化性和耐黄变性差，不适合户外使用，不用于UV喷墨墨水；
聚氨酯丙烯酸酯，因其分子间存在易在分子链间形成多种氢键的氨基甲酸酯键，使得固化膜的柔韧性及耐化学腐蚀性能较好，并且其粘度、固化速度、固化膜硬度、耐黄变性都可以根据分子结构调整，即可以通过设计分子结构，获得可用于喷墨墨水的聚氨酯丙烯酸酯；
丙烯酸酯化丙烯酸树脂，具有较强的附着力，较好的柔韧性、良好的耐化学溶剂性，耐黄变性极好，但是它的耐化学酸碱性差、硬度低、机械强度低，因此通常不作为主体树脂使用，而是与其他树脂配合使用；
聚酯丙烯酸酯，大多数聚酯丙烯酸酯低毒、低刺激性，相对比较环保，而且价格低，粘度低，因此，可以用聚氨酯丙烯酸酯作为活性稀释剂；
聚醚丙烯酸酯粘度低、稀释性好、柔韧性及耐黄变性好，可作为活性稀释剂使用，但是其固化膜的硬度、机械强度及耐化学腐蚀性差，因此一般情况下，也不会作为主体树脂使用；

2.3 活性稀释剂：由于预聚物的粘度通常比较高，需要加入稀释剂降低墨水的粘度；UV固化体系的单体分单官能、双官能和三官能或更高官能的单体；

                                       常用单体及性能
               单体                缩写          官能团          粘度(cps)
乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯    EOEOEA          1             3-8
异冰片丙烯酸酯                      IBOA             1             5-15
二缩三丙二醇二丙烯酸酯       TPGDA          2             10-20
二丙二醇二丙烯酸酯                DPGDA          2             6-12
1，6已二醇二丙烯酸酯             HDDA             2             6-12
新戊二醇二丙烯酸酯             NPGDA          2             6-12
三羟甲基丙烯三丙烯烯酸酯    TMPTA             3             80-120

反应活性：单体的加入会降低体系的粘度，增加固化速度，双键密度较大时，单体反应活性会较高；
收缩性：双键转化为单键，导致原子间距缩短，产生体积收缩，官能度越高，参与反应的双键越多，收缩性越大；
单官能参与反应的只有一个固化基团，因此转化率低、体积收缩小、固化速度低、粘度低、气味大；双官能是含两个光活性的丙烯酸酯官能团，固化速度快、稀释性好、挥发性小、气味低；含三个及以上官能(甲基)丙烯酸酯基团，硬度大、脆性大、挥发性低、粘度大、稀释效果差；

2.4 光引发剂：吸收紫外区(250-400nm)光能后，引发剂分子从基态跃迁到活泼的激发单线态或激发三线态，产生引发单体聚合的活性碎片，可以是自由基、阳离子；
自由基固化特点：固化快、性能易于调节、膜表面性能优异，但是固化深度浅、氧气中易阻聚、附着力差、收缩严重；
阳离子光固化特点：不被氧阻聚，氧是双自由基结构，可以抑制自由基聚合，而对阳离子不敏感，收缩率小，对金属附着力强，固化不易终止，适合三维固化部件的固化；

                        光引发剂的紫外吸收和透过波长
光引发剂          最大吸收波段(nm)          最大透过波段(nm)

907                   280-289,300-385          200-205,225-235
ITX                   240-270,380-400          215-225,289-295
184                   250-270                      215-225,300-330
TPO                250-270,390-400          200-210,310-340
DETX                220-245,330-390          245-260

2.5 助剂：常用的助剂有分散剂、基材润湿剂、消泡剂、稳定剂、流平剂、增塑剂、干燥剂等；

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