毕业设计（论文）：户外广告油墨的抗紫外老化研究

哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文）户外广告油墨的抗紫外老化研究学 生 姓 名： 齐勃文 指 导 教 师： 刘壮 专 业 班 级： 印刷工程一班 学 号： 201110830322 学 院： 轻工学院 二一五 年 六 月 八 日Undergraduate Graduation Project (Thesis)Harbin University of CommerceThe studies of the UV aging resistance of outdoor advertising inkStudent Qi Bowen Supervisor Liu Zhuang Specialty and ClassGraphic Communications and Engineering Student ID 201110830322 School School of Light Industry 2015 - 6 - 8毕业设计（论文）任务书姓名： 齐勃文学院： 轻工学院班级：一班专业： 印刷工程毕业设计（论文）题目： 户外广告油墨的抗紫外老化研究立题目的和意义： 户外广告印刷品由于使用环境的特殊要求，往往比一般印刷品更加具有保存难度，因而对印刷工艺也有了更高的要求。老化现象使得印刷品的质量以及观赏性大打折扣，如何使户外印刷品能够更大程度的保持颜色的鲜艳始终都是印刷行业中的一个难题，因而对这一现象进行研究，目的是为了可以有效解决或延缓印刷品在户外环境下的老化，从而延长印刷品的使用期限，节约企业成本。对于户外印刷品在各种环境因素影响下造成的老化的研究，不仅可以改善或部分解决老化现象，同时也是对户外用印刷油墨的一次改进方式，进而改进现有的印刷工艺。技术要求与工作计划： 1、完成与毕业论文题目相关文献综述一篇，不少于5000字。 2、完成外文翻译一篇，不少于3000汉字。 3、完成开题报告一份。 4、毕业设计论文撰写符合规定，涉及国家标准、行业标准要准确。 5、毕业论文条理清晰、文字简洁符合逻辑及科技论文规则。 6、搜集、整理有关信息发布系统的特点及相关的技术资料。 7、整理实验数据，判断实验中所用的实验方法是否可以改善户外广告油墨的抗紫外老化能力，从而对户外广告油墨的抗紫外老化能力进行研究。 8、按要求完成论文。时间安排： 第一周第三周（3月2日3月22日）根据论文题目查找资料，进行调研。第四周第六周（3月23日4月10日）调研上图书馆查找资料，和老师讨论交流，完成论文综述、外文翻译、开题报告、实习报告、实习日记，进行第一次会审检查。第七周第九周（4月11日5月10日）利用查找的资料设计实验，购买药品进行实验，制作实验中需要的色块样品，同时配置实验所需的户外广告油墨，并利用制得的油墨将色块样品打印出来。将色块样品进行紫外线暴晒，晒制不同时间的色块样品。利用光学密度计、色密度仪、红外光谱仪以及光纤光谱仪对暴晒后的样品进行测量并得出相应数据。基本完成论文初稿，进行第二次会审检查。第十周第十二周（5月11日5月31日）对论文进行详细改动，完成各个细节，并且制作答辩幻灯片，进行第二次会审检查。 第十三周第十五周（6月1日6月12日）进行论文答辩。指导教师要求：（签字） 年 月 日教研室主任意见：（签字） 年 月 日院长意见：（签字） 年 月 日毕业设计（论文）审阅评语一、指导教师评语： 指导教师签字： 年 月 日毕业设计（论文）审阅评语二、评阅人评语： 评阅人签字： 年 月 日毕业设计（论文）答辩评语三、答辩委员会评语：四、毕业设计（论文）成绩：专业答辩组负责人签字：年 月 日五、答辩委员会主任单位： （签章）答辩委员会主任职称： 答辩委员会主任签字： 年 月 日哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文）摘 要随处可见的户外广告在对商家商品进行宣传的同时，也存在一个无法避免的问题，那就是使用寿命往往都不长。暴露在户外环境下，接受阳光、雨水等一些列室外条件的侵蚀，往往会出现变色、褪色、甚至开裂的现象。就这一普遍现象，本文就其中一个影响因素：紫外线来对户外广告使用的油墨来进行研究，并尝试延长户外广告在紫外线下的存贮时间。利用加入纳米级TiO2来对普通的户外广告所使用的喷墨油墨进行改性，并将其与普通喷墨油墨经打印后置于紫外线试验箱下暴晒不同的时间。通过对暴晒后色块密度及色差的测量，可以发现加入纳米级TiO2后的油墨抗紫外老化能力相较于其原油墨得到改善。关键词：户外广告；喷墨油墨；抗紫外线；纳米级TiO2AbstractUbiquitous outdoor advertising propaganda for commodities business, also there is a problem that can not be avoided, it is often not a long life.Exposed to theoutdoor environment,to acceptthe erosion ofthe sun,rainand some otheroutdoor conditions, oftenhas discoloration, fading,even crackingphenomenon.On this widespread phenomenon, one of the factors in this paper: UV rays to the ink used for outdoor advertising to study and try to extend the outdoor advertising under ultraviolet light storage time.Use of nanoscale TiO2 was added to the modified inkjet ink ordinary use of outdoor advertising，,and ordinary inkjet ink after printing is placed under ultraviolet light exposure chamber at different time.After exposure by measuring color density and color, we can find the ink UV joined nanoscale TiO2 after aging ability is more excellent compared to the origin ink.Keywords: Outdoor advertising, Inkjet ink,Against UV,nanoscale TiO2II目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 户外广告的概述11.1.1 户外广告的印刷11.1.2 户外广告的老化现象11.2 老化现象的研究21.2.1 印刷油墨的老化21.2.2 老化现象研究的目的及意义21.2.3 国内外对于老化现象的研究现状31.3 本文研究内容42 实验方法及过程62.1.2 超声波分散设备72.1.3 反射密度计72.1.4 分光光度计72.1.5 红外光谱仪72.1.6 光纤光谱仪72.2 实验材料82.3 实验步骤82.4 实验操作92.4.1 色密度的测量92.4.2 红外光谱的测量92.4.3 反射光谱的测量93 实验分析103.1 红外光谱103.2色块的密度123.2 色差的计算14结 论21参考文献22致 谢2426哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文）1 绪 论 随着信息社会的不断进步发展，越来越多的企业选择通过户外广告的方式来宣传企业文化，各种大中小型幅面的户外广告比比皆是。户外广告不仅是信息社会的一种传播媒介，还作为企业宣传的一种重要手段，而广大群众也是通过这一方式来获取信息。 色彩艳丽，内容新颖的户外广告往往更能够吸引广大群众的眼球，从而促进消费，达到企业的宣传目的。可是我们不难发现，大多数的户外广告在一段时间后都会发生一定程度颜色上的变化，不再像刚开始张贴时那样的亮丽。因而企业往往一定时间就需要更换户外广告，来保证户外广告的宣传效果。这一户外广告的变化现象被称为印刷品的老化，是由于光照、温度、湿度等多方面环境因素影响下造成的。这一现象的存在，使得户外印刷品不能长时间的保存，性能和外光的改变一直是户外广告一个无法攻克的难题。因此对于这一现象的研究和改进，也是当今印刷行业的一项重要课题。1.1 户外广告的概述1.1.1 户外广告的印刷 户外广告由于自身的特殊性，对于油墨及承印材料都有不同于一般印刷品的特殊要求，他要求承印材料和印刷油墨相较于一般印刷品的印刷适性更为优秀，来保证印刷品在户外悬挂展示的时候能够达到更好地宣传效果。 印刷方式：丝网印刷的印刷膜层厚、耐雨水冲击、耐日光照射、大部分寿命较长、适合于长期户外悬挂的要求，并且进行大批量印刷生产的时候，成本较为可控。因此，当今户外广告的印刷多采用丝网印刷方式1。随着技术的革新，喷墨印刷户外广告也崭露头角。由于喷墨印刷速度快，质量好，色彩相较丝网印刷更为饱满，因此大多数的大中小型企业也开始采用喷墨印刷来做外户外广告的印刷方式。 承印材料：由于户外广告的种类繁多，所应用的承印材料也大不相同。除了普通的纸张外，还有PVC膜、灯箱布、有机玻璃、聚酯和聚苯乙烯等等。 印刷油墨：根据印刷过程所采用的印刷方式及承印材料的不同，使用的印刷油墨也不尽相同。而在户外广告的印刷行业，溶剂型油墨被广泛使用，UV油墨也占有一席之地。 1.1.2 户外广告的老化现象 户外广告由于长时间悬挂于户外，受到包括日照、雨水、温度、大气中的各种化学物质、工业废气等各种环境因素影响，会随着时间的变化，发生变色、褪色、龟裂、机械强度下降等一系列的化学或物理变化，这种现象就被成为老化现象。老化现象的存在不仅影响印刷品的美观和使用性，也对户外广告印刷行业提出了新的挑战。1.2 老化现象的研究 由于户外广告的老化主要有承印材料和印刷油墨的老化，这里将印刷油墨的老化作为主要研究对象。导致印刷品褪色或变色现象主要是由于油墨的颜色变化，而导致油墨的颜色变化主要是由于油墨中颜料分子的结构变化，即颜料分子中发色基团的结构改变使得发色基团不再发色，进而颜料失色，造成了户外印刷品的视觉褪色。1.2.1 印刷油墨的老化 一般印刷油墨都是由溶剂、连接料、颜料和助剂组成。其中颜料的耐抗性能决定了印刷品的部分印刷适性及抗老化能力。而众多耐抗性能中，耐候性决定了在户外条件下印刷品的质量改变情况。而紫外线对于印刷品的影响主要在于导致印刷品变色，褪色，也就是油墨耐光性的表现。紫外线这一影响因素主要是由颜料的耐晒牢度所决定，因而对于户外广告印刷油墨抗紫外老化的研究，实际上就可以转化为对于油墨中颜料的耐晒牢度的研究。 耐晒牢度是指有机颜料或者油墨在日光照射下，在特定时间内保持自身色泽的性能2。有机颜料的耐晒牢度不仅受自身化学性质及物理结构的影响，油墨中的其他组分如树脂、添加剂等也会对其造成影响。耐晒牢度可以利用标准蓝色卡或灰色卡来评价，它由8种不同的蓝色羊毛样品组成，依次分为18级，耐晒牢度由1级到8级依次增强。 颜料中的主要发色基团有N=N、C=C、N=O、NO2、C=O等，助色基团有NH2、OH、NHR、SO3H、COOH等。这些发色基团与助色基团的吸收波长在400纳米左右，这与太阳光中的紫外线波长相接近，因而会吸收紫外线发生光化学反应3，被吸收的紫外线具有足以打断聚合物中化学键的能量，使得发色基团的结构发生改变，从而导致颜料颜色的改变，最终使得印刷品褪色。与此同时油墨中的聚合物中还含有在合成、加工、储存过程中产生的微量的氢过氧化物、羰基化合物、电荷转移络合物等杂质4，这些杂质的存在也会吸收紫外线来加速油墨分子中颜料和紫外线的反应，使得印刷品在紫外线的作用下加速老化。1.2.2 老化现象研究的目的及意义 户外广告印刷品由于使用环境的特殊要求，往往比一般印刷品更加具有保存难度，因而对印刷工艺也有了更高的要求。老化现象使得印刷品的质量以及观赏性大打折扣，如何使户外印刷品能够更大程度的保持颜色的鲜艳始终都是印刷行业中的一个难题，因而对这一现象进行研究，目的是为了可以有效解决或延缓印刷品在户外环境下的老化，从而延长印刷品的使用期限，节约企业成本。对于户外印刷品在各种环境因素影响下造成的老化的研究，不仅可以改善或部分解决老化现象，同时也是对户外用印刷油墨的一次改进方式，进而改进现有的印刷工艺。1.2.3 国内外对于老化现象的研究现状(1) 圆珠笔墨水的老化研究 圆珠笔墨水在书写到承印物上一段时间后，会产生墨迹颜色变浅的现象，而对于这一现象正好可以用来判断书写文件的真伪和年代性，许多学者就这一现象进行了不同的实验研究。Andrasko等5对圆珠笔墨水的老化进行了研究，发现圆珠笔当书写在纸张上面并且受到阳光长时间照射后，会发生颜色的变化。原因是由于圆珠笔墨水中的结晶紫和甲基紫在阳光作用下发生光敏反应，失去分子结构中的甲基导致分子分解，从而使颜色发生改变。 就上一实验，陈明星等6又进行了更深层次的研究实验，即对在不同的外界条件下，圆珠笔墨水的老化现象。通过在红外光、紫外光、加热老化以及自然老化条件下，结合老化色谱图及老化曲线分析得出：红外光对圆珠笔墨水的老化作用最强，紫外光和加热条件下也存在一定程度上的老化效果，即日光对圆珠笔墨水具有一定程度上的老化效应，使得圆珠笔墨水褪色。(2) 沥青老化现象的研究 沥青作为一种重要的的道路建筑材料，其性能在使用中的变化尤为重要。沥青主要存在两种老化：光老化和热老化。沥青暴露阳光下，紫外线会对沥青分子中的C-C、C-H、C=C化学键进行破坏，使其使用性能大大下降。 董影等7就沥青的老化机理以及改性方法进行了加速光老化实验，实验得出：随着日光照射时间的增长，沥青材料中的高分子针入度和延度降低，软化点升高同时伴随饱和酚和芳香酚的含量减少，胶质含量的上下波动。各种组分的变化造成沥青的活性物质减少，导致力学强度下降，使用性降低。(3) 从溶剂蒸发来研究墨水的老化 Lociciro等8采用基于模型的方程来描述了墨水中溶剂的干燥过程，表明了圆珠笔墨水中的溶剂以及溶质在蒸汽压的作用下蒸发干燥，使得油墨组分变化发生老化。配合干燥曲线、摩尔数老化曲线、气相色谱法来对建立的方程进行分析，得出圆珠笔墨水的溶剂蒸发干燥遵循给定建立的数学原则即在实验中建立的数学模型。因而得出圆珠笔墨水中溶剂的蒸发干燥也会使得油墨发生老化现象。(4) 抗紫外老化的部分实验 适应近年来的环境友好型包装材料的需求，在油墨中加入纳米材料来提高油墨的抗紫外线能力成为一种新的趋势。黄文涛等9在自制的水性油墨中加入纳米SiO2，经超声波分散后配置成为具有抗紫外线特性的油墨，再通过紫外线分光光度计来测量油墨的紫外线吸收率，从而判定油墨对紫外线的屏蔽能力即加入纳米SiO2之后油墨的抗紫外老化能力。实验表明，加入SiO2和少量PVP经超声波分散后配制出的水性油墨，其紫外线屏蔽率可达90%以上，使油墨获得了良好的抗紫外线老化能力。与纳米SiO2相似，纳米TiO2也具有可以很好的屏蔽紫外线的特点。许艳等10将用硅烷偶联剂-MPS（KH570)进行表面预处理后的纳米TiO2以原位聚合的方法制备成为TiO2-g-PMMA粒子，并将该粒子加入白色油墨中进行抗老化试验。实验通过X射线能谱（XPS）、红外吸收光谱（FT-IR）、TEM形貌综合分析得出实验结论：油墨中加入制备的TiO2-g-PMMA粒子后，不仅提高了纳米TiO2在油墨中的分散性能，还很好的赋予了油墨更优异的抗老化性能。 利用有机硅众多的优异特性来改善环氧树脂耐热性和耐紫外光性，同时提高其不透明性，黄敏等11就这一现象进行了有机硅环氧树脂杂化材料的改性实验。首先将由溶胶-凝胶法制得的有机硅环氧树脂杂化膜放入UV2004密封胶相容性试验箱进行人工老化操作，再通过分光光度计对紫外光透过率进行测量。实验结果经红外分析、SEM分析后可发现经改性的杂化膜具有更优异的机械特性，受到紫外线照射后，老化的裂纹较未改性之前变浅、变窄，甚至可以做到无老化裂纹，体现了有机硅环氧树脂杂化材料的抗紫外线能力。以上的实验不仅说明了当今学者对于不同物质的老化现象进行的研究，还对部分物质的老化机理进行了简单描述，同时提出了一些相对有效的抗老化改进方法。结合前人的经验成果和实验思路，现提出一种对户外广告油墨抗紫外线老化的研究实验。1.3 本文研究内容为了研究户外广告油墨的抗紫外线老化能力，根据已有的实验方案，本文现对以下内容进行研究：（1） 色块试样的制作：利用Photoshop制作边长为33厘米，网点面积率分别为15%、50%、75%和100%的青、品、黄、黑四种颜色的色块，（2） 含纳米级TiO2的油墨的制备：将纳米级TiO2加入到普通喷绘四色油墨中配制成含有纳米级TiO2的油墨。由于纳米级TiO2颗粒比较小，为使其能够均匀分散在油墨中，要在油墨中加入纳米级TiO2后再加入酒精、分散剂帮助其分散，同时要将混合物用超声波分散器进行震荡，静置后得到实验需要的油墨。（3） 实验所用实验纸张的暴晒：将做好的色块试样分别用原油墨和加入纳米级TiO2进行喷墨打印，得到的纸张放入紫外线试验箱中在紫外线灯下暴晒不同的时间。（4） 实验数据的测量分析：首先测量原油墨与加入纳米级TiO2后的油墨的红外光谱，之后对在紫外线试验箱内暴晒不同时间的纸张分别进行色密度和色差的测量，最后测量不同颜色的新旧油墨在不同暴晒时间下的实地色块的反射光谱。最后，对所测得的数据进行分析。2 实验方法及过程根据国内外对印刷品老化的各种实验不难发现，对于物质的老化多为颜色的变化或是机械强度的变化。而对于户外广告油墨的老化现象，则主要是油墨颜色的变化。而引起油墨颜色的变化主要是油墨中颜料分子的发色基团发生结构的改变，造成这种改变的原因多是由于外界环境因素的影响，温度、阳光、水分、高能辐射、盐雾以及空气中存在的工业化学物质12都可以使得颜料分子发生化学或者物理变化。选择阳光中的紫外线影响，来对油墨的老化现象进行研究。2.1 实验仪器2.1.1 紫外线光照实验箱根据前人实验所需要的氙灯实验箱12，决定采用实验室已有的紫外线光照试验箱来进行实验，如图2-1。紫外线光照实验箱是由可发出紫外线的紫外线灯和绝缘铝板组装而成，通关电路的开关来控制紫外线的照射。该实验箱的有效紫外线波长为285纳米。在开启时，利用专业紫外线测量仪（SENTRY ST-51X）对实验箱内均分的十二个位置的紫外线强度进行测量，可以确定实验箱内的紫外线的光照度基本均匀。图2-1 紫外线试验箱2.1.2 超声波分散设备 由于纳米级TiO2的颗粒较小，直接加入油墨中的话，极易在油墨中发生团聚，使得纳米级TiO2不能均匀分散在油墨中。因此采用超声波清洗器（洁盟牌超声波清洗机 JP040）来对加入纳米级TiO2后的油墨进行超声波震荡，使之更均匀的分散与油墨中。2.1.3 反射密度计 实验使用瑞士格灵达反射密度计（GretagMacbeth D118C),通过该反射密度计测量出色块试样的反射密度值，通过该密度值的变化来体现油墨在经过紫外线照射后的变化程度，从而表征紫外线照射时间对油墨的色相以及密度的改变。2.1.4 分光光度计 实验使用的是分光光度计为SpectroEye gretagmacbeth，它是一种通过模拟人眼对红、绿、蓝光感应的的光学测量仪器15，它根据CIE色度空间的Lab、Lch原理，以L*，a*,b*位标识符来表征色差E的大小。在本实验中，色差越大，则加入纳米材料后的油墨抗紫外线老化能力越弱；色差越小，则油墨的抗紫外线老化能力越强。2.1.5 红外光谱仪 实验中采用实验室已有的傅立叶红外光谱仪（LR 64912C）来对加入纳米级TiO2前后的油墨分别进行红外光谱测量。实验中所选用的扫描范围是波数在4504000cm-1的范围，同时采用的是MIR测量。扫描时要注意外界环境的干燥，且要保证载体KBr的颗粒的细密，在这些条件下进行新旧油墨红外光谱的测量，以此来判断纳米级TiO2是否分散在油墨中。 红外光谱仪主要是来测定物质的红外光谱数据，红外光谱是以波长或波数作为横坐标，以强度或其他随波长变化的性质作为纵坐标绘制物质在红外射线作用下的光谱曲线。对于所测量物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光处理后，即可得到红外发射光谱，物质的温度和化学组成决定影响红外发射光谱；对被物质所吸收的红外射线进行分光处理后，即可得到红外吸收光谱。 不同物质的物质结构组成有其独特的红外吸收光谱，从而可以根据红外吸收光谱来判断物质所含的特定结构，或者对物质结构或者化学组分的变化进行分析。以此来判断原油墨和加入纳米材料后的油墨的组成变化。2.1.6 光纤光谱仪 整个反射光谱的测量实验操作在气浮隔震光学平台上进行，同时使用FLA4000的微型光纤光谱仪，配有D65光源的积分球。来测量色块的反射光谱图像以及相关数据。2.2 实验材料油墨的选择：使用青、品、黄、黑四色喷绘油墨（金乐彩彩色喷绘墨水）。添加剂的选择：纳米级TiO2：锐钛型，东晔化工。质量分数95%的酒精：欣瑞达。分散剂5040：主要物质是聚苯烯酸钠盐。2.3 实验步骤由于纳米级SiO2、TiO2、ZnO、CaCO3进行特殊处理加入油墨中后，可以显著改善油墨的一些性能，其中就包括耐候性以及耐光性13，也就是我们所要研究户外环境下的抗紫外老化能力。由于纳米级TiO2具有抗紫外线的能力，为研究加入该物质是否可以改善油墨的抗紫外线能力，选取其中的纳米级TiO2加入油墨中,与基本油墨一起进行暴晒实验，从而比较结果。实验步骤如下： （1） 利用Photoshop制作网点面积率分别15%、50%、75%和100%的C、M、Y和K颜色的33厘米的色块psd文件。（2） 使用四色的喷墨油墨（金乐彩彩色喷绘油墨）以及喷墨打印机（佳能 MP259）将色块文件打印到A4纸张上，打印得到7张色块样品。（3） 放入紫外线光照实验箱内分别照射6小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时以及72小时。（4） 分别取40毫升的青、品、黄、黑四色喷墨油墨（金乐彩彩色喷绘油墨），向其中加入质量分数约为油墨质量0.5%的纳米TiO2（约为0.2克），再加入约1毫升的酒精（95%酒精消毒液）和1毫升的分散剂（5040），用玻璃棒搅拌均匀。（5） 将搅拌过后含纳米TiO2的四种油墨放入超声波振荡机（洁盟牌超声波清洗机 JP040）充分震荡一个小时后取出，静置24小时。（6） 取静置后油墨的上清液加入打印机的墨盒，打印出7张（1）中做好的色块样品。（7） 将用含有纳米TiO2油墨打印出的色块样张放入紫外线光照实验箱同样分别照射6小时、12小时、18小时、24小时、36小时、48小时以及72小时。（8） 分别用光密度仪和色差仪对经紫外线照射过的样张上的色块进行测量，得到色块的密度值和L*值、a*值和b*值。（9） 使用红外光谱仪（LR 64912C）对原油墨和加入纳米TiO2后的油墨进行红外光谱测量，分别得到两种油墨对应颜色的红外光谱数据。（10） 利用光纤光谱仪（FLA4000）对实验中用到的每一个样张中网点面积率为100%的青、品、黄、黑色块进行反射光谱的测量，同样分为原油墨和加入纳米TiO2之后的油墨。 实验中，由于纳米级TiO2的颗粒过小，在溶液中易团聚，不易形成稳定均匀的溶液，所以不能很好地分散在油墨中。因此加入了酒精和分散剂帮助纳米级TiO2更好地分散在油墨中。其中，酒精选择的是质量分数95%酒精消毒液，使用的分散剂5040的主要成分则是聚苯烯酸钠盐，两种物质的加入可以在一定程度上帮助纳米级TiO2在油墨中的分散。同时，将混合有纳米级TiO2的油墨进行超声波振荡，目的也是为了能让纳米级TiO2更加均匀稳定的分散在油墨中。振荡静置后取其上清液，经过这样处理后即可保证的油墨中均匀分散了纳米级TiO2，以便接下来实验的进行。2.4 实验操作2.4.1 色密度的测量 使用色密度仪对色块的颜色密度进行测量前，要通过测量纸白来进行调零，调零后才可以开始进行对不同颜色密度的测量。由于实验要测量的是青、品、黄、黑四种颜色在不同网点面积率下的密度值，因此要选择所测颜色的补色滤色片来测量密度，才可以保证测量色密度值的准确性。例如测量青色块是要选择它的补色：红色滤色片来测量，即可得青色块的色密度DC。同理，利用绿色滤色片、蓝色滤色片和黑色滤色片来测量品色块、黄色块和黑色块的色密度。即为DM、DY和DK。2.4.2 红外光谱的测量 在本实验中测量的是两种油墨的红外吸收光谱，由于油墨是液体，无法直接放于红外光谱仪内进行测量，因此要借助KBr压片来完成测量。在进行实验测量前，首先要制作的是KBr压片，将实验所需的KBr晶体放在研钵中研磨，使其变为均匀细腻的颗粒，再将其放入压片机中压制约1分钟的时间，即可得到实验所需的KBr压片。压制过程中一定要保证压片机的洁净，及时清理脏污，以免存在的杂志影响所测得红外数据。压片制好后，用玻璃棒沾取少量的油墨均匀涂抹在KBr压片表面，干燥片刻后即可放入红外光谱仪内测量红外吸收光谱。2.4.3 反射光谱的测量 利用实验室的光纤光谱仪来表征油墨在加入纳米级TiO2前后，四种颜色的反射光谱的变化。配合D65光源的积分球在气浮隔震光学平台上进行。测量时要保证色块不透光，而且测量使用的光纤头要竖直放置，不能漏光。由此测得不同紫外线照射下网点面积率为100%的色块的反射光谱。3 实验分析3.1 红外光谱对加入纳米级TiO2前后的青、品、黄、黑四色喷绘油墨进行红外光谱测量，得到的结果如图3-1所示。 （a） C色油墨的红外光谱图（b） M色油墨的红外光谱图（c） Y色油墨的红外光谱图（d） K色油墨的红外光谱图图3-1 加入纳米级TiO2前后的C、M、Y、K四色喷绘油墨的红外光谱图根据上图可以很明显的发现每一种颜色的新油墨相较于原油墨红外光谱的不同，在波数为450650cm-1的波段中，新油墨都有明显不同于原油墨的吸收峰。而实验所使用的锐钛型二氧化钛在波数为500700cm-1范围中，存在着两个馒头峰，而实验中出现不同吸收峰恰好在锐钛型二氧化钛的馒头峰存在的范围内。由此不难推断出，实验制得的新油墨中确实有纳米级TiO2。即可以确定新油墨与原油墨的成分相比，多了纳米级TiO2的存在。3.2色块的密度利用色密度仪测得原有的青色、品色、黄色、黑色喷绘油墨在网点面积率分别为15%、50%、75%和100%下的色密度如图3-2所示。 （a) 四色原油墨（原）与加入纳米级TiO2（新）的油墨在网点面积率为15%下的色密度 （b）四色原油墨（原）与加入纳米级TiO2（新）的油墨在网点面积率为50%下的色密度 （c) 四色原油墨与加入纳米级TiO2的油墨在网点面积率为75%下的色密度 （d）四色原油墨与加入纳米级TiO2的油墨在网点面积率为100%下的色密度图3-2 原有的油墨以及加入纳米级TiO2的油墨在不同网点面积率下的色密度 由上图可知，在网点面积率一定时，随着在紫外线下暴晒时间的加长，青、品、黄、黑四色油墨的色密度都呈减小的趋势。且根据曲线可以发现，随着暴晒时间的增长，加入纳米级TiO2后的油墨的色密度变化比原油墨的色密度变化平缓，由此可得知，在加入纳米级TiO2后，随着暴晒时间的增长，可以有效地减慢色密度的变化。3.2 色差的计算由色差仪可以测得每个网点面积率下每种颜色色块的的L*、a*、b*值，再根据同种颜色不同时间下的L*、a*、b*值与未经暴晒纸张的L*、a*、b*值的差值可求得L*、a*、b*的值，接下来即可根据公式（3-1）来计算出色差E。再根据色差的大小，来判断加入纳米级TiO2前后，油墨的抗紫外老化能力的强弱变化。E=(L*)+(a*)+(b*)1/2 （3-1）根据油墨在在紫外线下不同的暴晒时间，可求得不同暴晒时间下不同网点面积率所对应的色差值，所求的色差变化见图3-3。 (a) C、M、Y、K四色原油墨与新油墨（加入纳米级TiO2）在网点面积率为15%下的色差（b) C、M、Y、K四色原油墨与新油墨（加入纳米级TiO2）在网点面积率为50%下的色差(c) C、M、Y、K四色原油墨与新油墨（加入纳米级TiO2）在网点面积率为75%下的色差（d)C、M、Y、K四色原油墨与新油墨（加入纳米级TiO2）在网点面积率为100%下的色差图3-3 C、M、Y、K四色原油墨与新油墨（加入纳米级TiO2）在不同网点面积率下的色差在网点面积率为15%时，可以发现两种油墨的色差都随着紫外线暴晒时间的增大而变大。同时还可以发现，加入纳米级TiO2的青、品、黄、黑四色油墨的色差普遍都小于原油墨的色差。由于加入纳米级TiO2的油墨的色差较小，可以说明该种油墨在随着紫外线暴晒时间的增加，油墨颜色的变化较小。由此可以判断出，在15%的网点面积率下，加入纳米级TiO2可以改善油墨的抗紫外老化能力。在网点面积率为50%的条件下，两种油墨的色差大部分都随着在紫外线下的暴晒时间的增加而变大，但是加入纳米级TiO2的青色油墨的色差随着在紫外线下的暴晒时间的增长而减小（可能是存在实验误差）。同时可以发现，加入纳米级TiO2的青、品、黄、黑四色油墨的色差普遍都小于原油墨的色差。即可以推断出在网点面积率为50%的条件下，加入纳米级TiO2的青、品、黄、黑四色油墨的抗紫外线老化能力强于原油墨。在网点面积率为75%时，两种油墨的色差都随着紫外线暴晒时间的增加变大。并且与之前的网点面积率条件下的情况一样，加入纳米级TiO2后的四色油墨的色差普遍都小于原油墨的色差。因此，加入纳米级TiO2的油墨的颜色变化较小，即该油墨的抗紫外线能力较优。在网点面积率为100%即为实地色块的条件下，两种油墨的色差都随着紫外线暴晒时间的增长而变大。青、品、黑三色油墨在加入纳米级TiO2后，油墨的色差都比原油墨小，及抗紫外线能力都有改善。但是黄色油墨在加入纳米级TiO2后，色差比原油墨大，相比原油墨的抗紫外能力更弱。3.4 反射光谱 利用实验室的光纤光谱仪来测量所有网点面积率为100%的色块的反射光谱，得到的光谱图如图3-4所示。（a） C色原油墨的反射光谱 （b） C色新油墨的反射光谱图3-4 C色油墨在加入纳米级TiO2前后的反射光谱由上图可发现，青色油墨的反射光谱曲线在加入纳米级TiO2前后，总体趋势不变，且特征峰值所在的区域也不发生改变。然而油墨的反射率在加入纳米级TiO2后，不同紫外线暴晒时间下的反射率曲线相比原油墨更为密集，且不同暴晒时间下的反射率都相比之前变大。由此可见，加入纳米级TiO2之后，使得油墨色相不改变，但是改变了油墨的透明度。（a） M色原油墨的反射光谱（b） M色新油墨的反射光谱图3-5 M色油墨在加入纳米级TiO2前后的反射光谱 与青色油墨相同，加入纳米级TiO2前后，品色油墨的反射光谱曲线的总体趋势以及特征峰所在区域也不发生明显改变。但与青色油墨不同的是，品色油墨的反射光谱曲线在加入纳米级TiO2后变得比原油墨的反射光谱曲线较为宽松，同时在波长为650700纳米的波段为，可以发现反射率有明显变化，且加入纳米级TiO2后的油墨的反射率相较原油墨的反射率发生减小。因此，加入纳米级TiO2后，品色油墨的反射率减小，且在650700纳米波段内发生反射率的变化。（a） Y色原油墨的反射光谱（b）Y色新油墨的反射光谱图3-6 Y色油墨在加入纳米级TiO2前后的反射光谱由图可得，黄色油墨的反射光谱曲线以及整体趋势，在加入纳米级TiO2前后，同样不发生明显改变。而且在加入纳米级TiO2后，油墨的反射光谱曲线的稀疏程度也没有发生明显变化，但对比照射12小时的油墨，可以发现反射率的不同，但对于整个光谱图来说，加入纳米级TiO2并没有对黄色油墨的发射率造成改变。（a） K色原油墨的反射光谱 图3-7 K色油墨在加入纳米级TiO2前后的反射光谱和其他三种颜色的油墨相同，黑色油墨的反射光谱的整体趋势以及特征峰的所在区域也不发生改变。但是由图可以发现，照射6小时的加入纳米级油墨的反射率TiO2比照射同时间的原油墨的反射率大。但是油墨整体的发射率大小并不发生明显变化。由以上结论可知，加入纳米级TiO2后，油墨的反射光谱趋势以及特征峰所在区域并不发生变化。对于黄色和黑色油墨，加入纳米级TiO2并不对整体暴晒时间的油墨的反射率造成影响，只是会改变某个时间下的反射率。而对于青色油墨来说，加入纳米级TiO2后，会使得整体暴晒时间的油墨的反射率变大。与此相反，品色油墨的整体暴晒时间下油墨的反射率，则会在加入纳米级TiO2后变小。可见，纳米级TiO2对不同颜色油墨的反射率影响是不相同的。通过以上实验，可以研究当户外广告油墨加入纳米材料后，是否可以提升油墨的抗紫外线老化能力。对比是否加入纳米材料，油墨的抗紫外线老化能力也有差异，通过比较试验中试样的色密度差异以、色差值和红外数据图即可分析得出纳米材料能否更好地对户外广告油墨进行改性，优化油墨中颜料分子结构的稳定性，提高其抗紫外老化的能力，进而加强油墨分子的耐光性。结 论根据实验所测得的数据分析可得出以下结论：加入纳米级TiO2后，油墨的色密度虽然会随着在紫外线下的暴晒时间的增长而减小，但是油墨色密度的减小相比原油墨更为平缓，即加入纳米级TiO2后的油墨可以减缓油墨色密度的改变。加入纳米级TiO2后，根据色差的计算可得知，各种颜色的油墨在不同网点面积率下，对于不同暴晒时间，色差的变化趋势都是增加的，但是相对于原油墨来说，加入纳米级TiO2的油墨的色差较小，即油墨的颜色变化相对较小。即可验证加入纳米级TiO2可以改善油墨的抗紫外线能力。加入纳米级TiO2后，可以发现油墨的反射率也发生改变，主要表现为反射光谱图相较于原来的反射光谱变的宽松或者紧密，但并不改变反射光谱的主要峰值存在范围及整体走势，油墨的色相也并未改变，改变的是油墨的透明度及明度。参考文献1 郑德海. 现代丝网印刷应用实例集锦M.北京：化学工业出版社、2003：379；2 周震，武