1.2方法

1.2.1油墨的制备

将20质量份炭黑、20质量份聚氨酯聚丙烯酸酯和60质量份丙烯酸酯单体混合研磨30 min，制得黑色色浆。接着将20质量份黑色色浆、25质量份聚氨酯丙烯酸酯树脂、40质量份丙烯酸酯单体和15质量份各类助剂按比例使用行星式混匀机混合60 min得到通用性油墨，转速设置为3 000 r/min。使用行星式混匀机对等质量的2份溶液进行高速旋转离心，能够使油墨各组分均匀分散，且其真空工作环境能够充分排出液体中的空气，进一步保证油墨溶液体系的稳定性。热变色油墨的制备与上述流程一致，仅需在黑色色浆中额外加入5质量份热敏黑。

1.2.2油墨的表征

使用光学接触角测量仪与深夜黄色网站，采用座滴法和悬滴法分别测定承印纸张的水接触角、油墨对纸张的接触角以及油墨表面张力。通过模块化智能型高级旋转流变仪测定黏度，使用XPS探测炭黑氧元素含量，使用HRTEM观察炭黑粒径，使用喷印机进行喷码测试，其喷头为日本理光G6，分辨率设置为600 dpi。油墨经紫外线灯照射，间隔时间取样观测固化速率。

2结果与分析

2.1承印纸张表面性质

常见的烟盒喷码承印纸张，根据其特性和工艺的不同，主要可以划分为4大类：胶印水光油纸、胶印UV光油纸、凹印水光油纸以及凹印水光底凸字油纸。

为了深入探究这些承印纸张对油墨附着和浸润性能的影响，本文进行了详细的水接触角测试。水接触角测试是衡量液体在固体表面润湿程度的重要参数，可以反映出不同纸张与水之间的相互作用情况。如表1和图1所示，不同承印纸张的水接触角在50°~95°内变化，这一变化范围反映了其表面性质的显著差异。在测试的纸张中，胶印水光油纸与水的接触角明显最小（59.2°），说明其相对亲水。

胶印UV光油与水的接触角普遍较高，>80°，说明其表面相对疏水，油墨在其上的附着和扩散能力相对较弱。当凹印水光油纸与凹印水光底凸字油纸一起使用时，其接触角进一步降至62°~68°。这可能是由于凹印水光底凸字油纸的应用改变了纸张表面的微观结构，使其变得更加亲水。

综上所述，不同承印纸张的水接触角差异较大，表面具有不同的浸润性、粗糙度和黏附力，使得同一种油墨在不同纸张上的表现差异显著，进一步导致油墨的不通用性。

表1不同承印纸张的水接触角

图1不同编号承印纸张的水接触角

进一步深入研究，借助接触角实验和油墨/承印纸张界面张力的评估手段，全面探究普通商用UV油墨在不同纸张上的浸润性变化。通过实验数据的详细记录与分析，得到的结果如表2所示。根据表2数据，商用油墨在各类承印纸张上的接触角变化范围相当宽泛。该油墨在胶印UV光油纸上的浸润性最好，最小接触角为9°，平均接触角为17.5°，波动较大。相比胶印UV光油纸，凹印水光油纸的接触角略大。凹印水光底凸字油纸的引入能够略微改善油墨与凹印水光纸张的接触稳定性，但对其浸润性缺乏有效提升。

此外，油墨对胶印水光油纸的接触角以及波动范围都明显高于其他纸张，即浸润性和稳定性都有缺陷，表明油墨与不同承印纸张之间的相互作用存在显著差异。

表2普通商用油墨对于不同承印纸张的接触角和界面张力

为了更深入地理解这种差异，结合式（2）进行计算。结果显示，商用普通油墨的固液界面张力在29~484 mN/mm内变化，验证了普通商用油墨与不同承印纸张之间存在显著接触性差异，因此需要找到一种方法来减小浸润性差异，提高油墨的通用性。通过深入研究油墨与承印纸张之间的相互作用机理，优化油墨配方工艺，有望实现这一目标。

2.2通用性油墨的测试及调控

本文挑选苯氧基、乙氧基和多元醇单体，与炭黑、引发剂和助剂共混，以制备出具有不同特性的油墨，从而实现对油墨接触角和浸润性的精准调控。这种调控方式不仅有助于探究油墨与承印纸张之间的相互作用机理，而且提供了一种优化油墨性能的有效手段。

制备3种不同表面张力（26.3、24.6和25.0 mN/mm）的油墨，不同基团单体油墨的接触角和界面张力如表3所示。

表3不同基团单体油墨的接触角和界面张力

研究发现：乙氧基单体油墨具有最小的接触角变化范围（14.2°~23.6°），表现出更好的稳定性和一致性，适合不同纸张；苯氧基和多元醇单体油墨接触角变化范围较大，可能导致喷码效果不稳定。为提高油墨通用性，建议优先使用乙氧基单体配方，并通过优化配方和工艺减小接触角变化，提高其在不同纸张上的浸润性和附着力，从而实现更好的喷码效果。具体来说，配方从等质量比例的乙氧基类丙烯酸酯、苯氧基类丙烯酸酯以及多元醇丙烯酸单体出发（1∶1∶1），逐渐增加乙氧基类丙烯酸酯的含量，以制备最佳通用油墨。