高速印刷中潤(rùn)版液應(yīng)快速潤(rùn)濕印版空白表面以防上墨帶臟，同時(shí)要確保以最少的水與油墨快速達(dá)到水墨平衡。實(shí)踐證明，油墨的表面張力是30～36mN/m，潤(rùn)版液的表面張力控制在35～42mN/m時(shí)，能夠達(dá)到最佳的水墨平衡。對(duì)潤(rùn)版液來(lái)說(shuō)，快速降低其表面張力至35～42mN/m才能滿足上述要求。表面活性劑具有特殊的雙親性分子結(jié)構(gòu)，容易在液固界面吸附而改變界面性質(zhì)，從而大大降低了液體的表面張力。

由于潤(rùn)版液中含有其他電解質(zhì)，而非離子表面活性劑在水溶液中不離解為離子，穩(wěn)定性高，耐硬水性強(qiáng)，無(wú)毒性，不揮發(fā)，所以選擇非離子表面活性劑作為其潤(rùn)濕劑。表面張力是液體的重要性質(zhì)之一。表面張力分為靜態(tài)表面張力和動(dòng)態(tài)表面張力。靜態(tài)表面張力是指表面活性劑在界面達(dá)到吸附平衡時(shí)的最低表面張力，一般用臨界膠束濃度(cmc)時(shí)的張力γcmc表示。動(dòng)態(tài)表面張力是指一定濃度的表面活性劑溶液在達(dá)到平衡吸附前某一時(shí)刻的表面張力，用dst表示。

印刷是高速動(dòng)態(tài)過(guò)程，所以研究潤(rùn)版液動(dòng)態(tài)表面張力比靜態(tài)表面張力更有實(shí)際意義。在葉面施肥、農(nóng)藥用潤(rùn)濕劑等應(yīng)用中有較多的關(guān)于動(dòng)態(tài)表面張力報(bào)道，而印刷潤(rùn)版液中鮮有報(bào)道動(dòng)態(tài)表面張力，楊永剛等研究的環(huán)保型非離子表面活性劑潤(rùn)版液配方中通過(guò)研究靜態(tài)表面張力選擇茶皂素作為表面活性劑。

用最大氣泡壓力法(MBP)對(duì)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO7)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)和辛基酚聚氧乙烯醚(OP－10)三種非離子表面活性劑進(jìn)行動(dòng)態(tài)表面張力測(cè)試，并分析分子結(jié)構(gòu)、濃度、溫度對(duì)動(dòng)態(tài)表面張力的影響。結(jié)合印刷工藝要求，選擇適合的潤(rùn)濕劑，得出添加濃度和使用溫度。根據(jù)資料可知，選用的三種活性劑的靜態(tài)表面張力γcmc均小于35mN/m，HLB值也符合作為潤(rùn)濕劑的要求，濁點(diǎn)在50℃以上，滿足印刷對(duì)溫度的要求，符合作為潤(rùn)版液潤(rùn)濕劑的初步要求。各種基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1三種活性劑的基本性能參數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)用最大氣泡壓力法(MBP法)測(cè)量液體動(dòng)態(tài)表面張力，MBP法可以測(cè)出幾毫秒到幾分鐘的動(dòng)態(tài)表面張力變化，適合印刷這種高速瞬間動(dòng)態(tài)表面張力變化。

1.1、材料儀器

表面活性劑:脂肪醇聚氧乙烯醚AEO7(碳原子12，乙氧基數(shù)即EO數(shù)7)，海安石油化工廠產(chǎn)品;脂肪醇聚氧乙烯醚AEO9(碳原子12，乙氧基數(shù)即EO數(shù)9)海安石油化工廠產(chǎn)品;辛基酚聚氧乙烯醚(OP－10，碳原子8，EO數(shù)10)，廣州樂(lè)恒化工有限公司產(chǎn)品;去離子水。

儀器:BPA表面張力儀(最大氣泡壓力法測(cè)量原理)，德國(guó)SITA公司。

1.2、實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)AEO7和AEO9、OP－10在相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度下(0.1%)測(cè)量動(dòng)態(tài)表面張力dst，分析非離子表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)態(tài)表面張力的影響;

測(cè)量OP－10不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度下的動(dòng)態(tài)表面張力dst，分析濃度對(duì)動(dòng)態(tài)表面張力dst的影響;

測(cè)量不同溫度下OP－10在質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為0.1%的動(dòng)態(tài)表面張力dst，分析溫度對(duì)dst的影響。

2、結(jié)果與討論

2.1、非離子表面活性劑分子結(jié)構(gòu)對(duì)dst的影響

由于表面活性劑分子結(jié)構(gòu)不同，在界面上的吸附速度和溶液的表面張力的降低速度和程度各不相同。由圖1可以看出，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度的AEO7和AEO9、OP－10三種活性劑溶液動(dòng)態(tài)表面張力降至最低值所需時(shí)間分別是0.3秒、1.5秒、0.5秒。從疏水基即碳鏈的長(zhǎng)短來(lái)看，AEO9和OP－10比較OP－10動(dòng)態(tài)表面張力下降速度快，可以看出碳鏈越短(AEO9疏水基有12個(gè)碳，而OP－10只有8個(gè)碳)，動(dòng)態(tài)表面張力下降越快，吸附速度越快，達(dá)到平衡吸附的時(shí)間越短，潤(rùn)濕鋪展性能越好。從親水基即EO數(shù)大小來(lái)看，AEO7和AEO9比較AEO7動(dòng)態(tài)表面張力下降速度快，可以看出EO數(shù)越小(AEO7的EO數(shù)7，AEO9的EO數(shù)9)，活性劑疏水性越強(qiáng)，溶解度減小，吸附到界面的速度增大，動(dòng)態(tài)表面張力下降就越快，潤(rùn)濕擴(kuò)展性能就好。以上分析可以看出低碳鏈、低EO數(shù)的醇醚具有最佳潤(rùn)濕性能。根據(jù)曲線可以看出，AEO7動(dòng)態(tài)表面張力下降速度最快，在0.1秒就降至30.88mN/m，單從快速潤(rùn)濕效果來(lái)說(shuō)，AEO7溶液的潤(rùn)濕性能最佳，但結(jié)合印刷對(duì)潤(rùn)版液的表面張力35～42mN/m的要求，AEO7控制不好會(huì)對(duì)油墨乳化產(chǎn)生不利影響。所以O(shè)P－10比較適合作為潤(rùn)版液的潤(rùn)濕劑。

圖1質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為0.1%的AEO7、AEO9、OP－10溶液的dst變化曲線

2.2、濃度對(duì)dst的影響

圖2不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度的OP－10dst變化曲線

由圖2可以看出，隨著濃度的增大，OP－10溶液的動(dòng)態(tài)表面張力下降越快，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%和0.3%時(shí)的高濃度下dst在0.05秒就降低到靜態(tài)表面張力，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%濃度時(shí)在0.5秒才降到靜態(tài)表面張力。這是因?yàn)闈舛仍龃?，吸附到表面的活性劑分子越多，降低張力的能力就?qiáng)。溶液濃度越大，則表面張力在短時(shí)間內(nèi)大幅度下降，因此達(dá)到平衡吸附的時(shí)間越短。根據(jù)印刷實(shí)際，添加過(guò)多的表面活性劑會(huì)加劇油墨乳化，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的濃度比較適合潤(rùn)版液的要求。

2.3、溫度對(duì)dst的影響

圖3質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為0.1%的OP－10在不同溫度下dst變化曲線

由圖3可知，隨著溫度的升高(小于活性劑濁點(diǎn)，OP－10濁點(diǎn)是65℃)，OP－10溶液的dst下降速度加快，質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為0.1%時(shí)，dst下降至35mN/m，10℃時(shí)需要時(shí)間5秒，20℃時(shí)需要0.1秒，30℃時(shí)只需要0.05秒。這是因?yàn)榉请x子表面活性劑溶液隨溫度升高其在水中的溶解度下降，分子熱運(yùn)動(dòng)使乙氧基中氧原子與水分子之間的氫鍵遭到破壞，親水性下降，疏水性增強(qiáng)，活性劑分子從水中逃離的趨勢(shì)加強(qiáng)，更有利于其在固體表面吸附，動(dòng)態(tài)表面張力下降快，潤(rùn)性能好，對(duì)于聚環(huán)氧乙烷類(lèi)非離子表面活性劑，溫度接近濁點(diǎn)時(shí)，潤(rùn)濕性能最佳，結(jié)合印刷工藝實(shí)際，當(dāng)溫度升高到一定程度，對(duì)紙張和油墨的性能會(huì)產(chǎn)生一定影響，也會(huì)加劇油墨乳化，所以印刷對(duì)環(huán)境溫度有要求，一般要求在18℃～23℃，所以選擇20℃為潤(rùn)版液的溫度，這樣既能滿足印刷對(duì)溫度要求，也能滿足非離子表面活性劑dst下降至35mN/m的較短時(shí)間要求。

3、結(jié)束語(yǔ)

用最大氣泡壓力法研究了相同濃度的AEO7、AEO9、OP－10的動(dòng)態(tài)表面張力變化;OP－10在不同濃度下的動(dòng)態(tài)表面張力變化及不同溫度下的動(dòng)態(tài)表面張力變化。分析了分子結(jié)構(gòu)、濃度、溫度對(duì)動(dòng)態(tài)表面張力的影響。對(duì)于分子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，低碳鏈、低EO數(shù)的醇醚具有最佳潤(rùn)濕性能;非離子表面活性劑溶液動(dòng)態(tài)表面張力隨濃度的增加下降的越快;非離子表面活性劑溶液隨溫度升高其動(dòng)態(tài)表面張力下降越快。結(jié)合印刷工藝實(shí)際，OP－10適合做潤(rùn)版液潤(rùn)濕劑;選OP－10作為潤(rùn)濕劑時(shí)其添加濃度控制在0.1%;潤(rùn)版液使用溫度控制在室溫(20℃左右)即可。以上結(jié)論為潤(rùn)版液配方中選擇合適的潤(rùn)濕劑以及在使用潤(rùn)版液時(shí)潤(rùn)濕劑的添加濃度和潤(rùn)版液使用的環(huán)境溫度控制提供可靠參考。