摘要:

目的传统的喷码紫外线(Ultraviolet，UV)墨水无法一墨通用于不同表面性质的承印纸张，通过调节UV油墨中单体的化学组成、含量和表面张力，制备一款具有较宽范围纸张适用性的油墨。方法通过水接触角测试分析了典型的二维码承印纸张间表面性质的差异，揭示承印纸张通用性与表面浸润性之间的关系，选用不同油墨单体制备了系列不同表面张力的喷码油墨，并测试油墨的黏度、固体粒子形貌和固化速率，得到表面张力最合适且综合性能佳的通用型油墨配方。结果相比商用UV油墨，该通用型油墨减小了对目前主流的承印纸张的接触角和界面张力变化，增强了油墨对不同类型纸张喷码的适应性。通过辅助组分的调控，本油墨还具有快干、久置稳定、黏度低、热致变色等特点。结论影响承印纸张通用性的关键是表面张力，通过油墨单体化学基团调控，这款油墨有望给高普适性UV油墨的研发提供借鉴。

二维码喷码被越来越多地运用在包装中，以起到溯源和防伪功能，各烟酒行业印刷大厂的喷码油墨年使用量已达吨级。基于紫外线（Ultraviolet，UV）光固化的喷码是最主要的一种技术，其在油墨中使用光固化高分子单体，光照后单体被引发瞬间交联固化，具有超快固化、零溶剂、打印清晰和易保存等优势。

随着喷码技术的日渐推广，承印纸张的种类日渐多样，不同纸张的表面化学组成和物理粗糙度区别很大。依码（EAMAR）对同一油墨进行的多种纸张喷码测试表明，不同的接触材料会显著影响印刷质量，严重时更会导致二维码分辨率低和花码等问题。针对不同的承印材料需要测试不同的喷码墨水来选择合适的种类，这样会造成复杂的调试流程和高成本。

目前，对UV喷码墨水的研究多关注固化、流变和耐磨黏附等问题，鲜有研究改善油墨对于不同承印纸张的通用性。油墨对承印纸张的通用性取决于纸张表面性质和油墨浸润性。由于纸张表面性质的差异，油墨在接触后会呈现不同的浸润性。为了使喷码图案清晰稳定，需要保证油墨对不同衬底的表面接触性质都保持在规定的范围内，以免出现过度铺展或收缩的现象。Young-Laplace浸润方程可用来表示油墨液滴与承印纸张之间的浸润状况，见式（1）。

式中：θ为液体油墨在纸张上的接触角；γsv、γsl、γlv分别为承印纸与空气、固体承印纸与液体油墨、空气与液体油墨的界面张力。在测得接触角以及油墨液滴表面张力后，根据式（1）的变化可得到表示固液界面张力的公式，见式（2）。

γsl与θ都能够直接反映界面接触性，通过式（1）~（2）可以具体衡量各类油墨与不同承印纸之间的接触性质，为实验中调控油墨本身表面张力提供合理范围参考。本文选取了工业应用中较典型的4类烟盒喷码纸张作为代表，研究承印纸张的表面性质差异，同时选取不同官能团的丙烯酸酯基单体制备油墨，调控油墨的表面张力。

相比商用UV油墨，本油墨对于不同承印纸张的接触角和界面张力变化减小，对于不同类型纸张喷码适应性提升。高含氧量的炭黑粒子、高引发剂的添加以及热敏黑粒子的使用，使得本油墨具有久置稳定、快干和热致变色等特点，有望给高普适性UV油墨的研发提供借鉴。

1实验

1.1材料和设备

主要材料：烟盒烟包喷码光油纸，即胶印水光油纸、胶印UV光油纸、凹印水光油纸、凹印水光底凸字油纸，遂宁宽窄印务有限责任公司。丙烯酸酯单体：苯氧基乙基丙烯酸酯，帝斯曼（中国）有限公司、武汉新力美电子技术有限公司；乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，上海引昌新材料有限公司；多元醇类醇二丙烯酸酯，上海引昌新材料有限公司。助剂：炭黑（NEROX 505），德国欧励隆；热敏黑，常熟市染料化工厂；2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯，青岛瑞狮化学有限公司；聚氨酯丙烯酸酯树脂，上海光易化工有限公司；2,6-二叔丁基对甲基苯酚，国药集团化学试剂有限公司；商用喷码UV油墨，北京佳瑞洋科技有限公司。实验中使用的水为纯水。

主要设备：自动研磨机、行星式混匀机、光学接触角测量仪（KRUSS DSA25），德国克吕士公司；榴莲视频APP下载，芬兰Kibron公司；紫外线灯、模块化智能型高级旋转流变仪（MCR302），奥地利安东帕集团；高分辨透射电子显微镜（HighResolution Transmission Electron Microscopy，HRTEM）（Talos F200i），美国赛默飞世尔科技公司；X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）（K-Alpha），美国赛默飞世尔科技公司；喷印机，上海越融科技发展有限公司。