UV涂料的不同固化方式對(duì)無(wú)黏性固化的影響
在UV光固化幾乎所有的應(yīng)用體系中，必須解決的一個(gè)問(wèn)題是氧阻聚。就其本身而言，不同的光固化配方必須盡可能充分利用合適的光引發(fā)劑和紫外線光源來(lái)克服氧阻聚問(wèn)題，而這一過(guò)程則會(huì)額外增加成本和開發(fā)時(shí)間。
LED燈的出現(xiàn)使得低成本的燈光具有更長(zhǎng)的使用壽命和更高的能量轉(zhuǎn)換。它的波長(zhǎng)范圍其實(shí)很窄。LED光源狹窄的放射光譜將不可避免地對(duì)固化率和氧阻聚產(chǎn)生影響。
氧氣抑制丙烯酸酯固化的機(jī)理是通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入涂料中產(chǎn)生自由基，與其它自由基相比，反應(yīng)速度慢得多，以此妨礙聚合反應(yīng)的進(jìn)程。
當(dāng)氧氣擴(kuò)散進(jìn)入涂料的比例大于引發(fā)比例，無(wú)法阻止氧阻聚。當(dāng)引發(fā)比例大于氧氣進(jìn)入體系的通量，在足夠長(zhǎng)的開放時(shí)間下無(wú)黏性固化即可實(shí)現(xiàn)。
影響氧氣流動(dòng)的因素是聚合速率、樹脂的粘度和交聯(lián)密度。
影響引發(fā)速率的因素則是光照強(qiáng)度、光引發(fā)劑濃度以及各自對(duì)發(fā)射和吸收光譜的重疊。
目前，多途徑克服氧抑制的方法已經(jīng)展開研究，包括
高強(qiáng)度光照
高濃度引發(fā)劑
氮?dú)獯祾?/p>
添加化學(xué)試劑，例如硫醇單體
通常，克服氧抑制的方法是采用典型的高強(qiáng)度寬波段的紫外汞燈。縱觀整個(gè)UV固化行業(yè)，采用LED固化越來(lái)越流行。檢測(cè)各種已知的克服氧抑制的方法并與寬波段UV固化方法作比較，這對(duì)于我們的理解很重要。在這些工作中，我們采用一個(gè)典型的寬波段的汞燈和405nm與385nm的LED燈作為光源，比較不同的克服氧抑制的方法。同時(shí)，我們也評(píng)估了電子束照射的固化方法。
寬波段UV汞燈光源比LED固化更快。LED比寬波段UV汞燈光源發(fā)出的能量要少得多，所以固化速度降低不一定是引發(fā)效率降低導(dǎo)致的。降低粘度和交聯(lián)密度會(huì)增加氧氣抑制的作用從而增加固化時(shí)間，才能達(dá)到無(wú)粘性的表面。在使用寬波段UV汞燈和LED光源固化時(shí)，采用硫醇-烯基基礎(chǔ)配方能明顯地提高固化速度。實(shí)際上，采用LED和硫醇-烯基系統(tǒng)的固化速度相當(dāng)于丙烯酸酯體系中采用寬波段UV汞燈光源的固化速度。
引發(fā)劑最優(yōu)化的研究表明，引發(fā)速率達(dá)到臨界值時(shí)，固化時(shí)間顯著下降。電子束固化體系和UV固化體系具有相同的基本特征。
