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红外照射对UV固化的影响

埃赛力达特种光源(原贺利氏特种 >> 进入商铺

2017/5/24 14:06:59

红外(IR,Infra-Red)烘道常用于UV涂装工艺中,我们通常所知的主要目的和作用是:

      * 增加涂料的流平时间和流平效果;

      * 加快部分含有溶剂的涂料的溶剂挥发从而避免溶剂残留在固化的涂层中影响后续的物性;

      * 高温可以加快分子运动;

 

红外烘道的作用只有这些吗?

      当然不是!让我们跟随贺利氏日本公司的河村纪代子(Kiyoko Kawamura)和足利一男(Kazuo Ashikaga)的研究,探索红外照射UV固化的其他影响。
 

实验基础

       试验中采用了长于2微米波长的红外线来从外部激活分子的运动,因为所有的有机分子对这个波长范围都有吸收,并且所吸收的红外能量会有效地激发分子的运动。所采用的原材料包括,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、聚酯丙烯酸酯(商品牌号M-8100),甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯(商品牌号AM-90G),环己烷二甲氧基单丙烯酸酯(CHDMMA),以及光引发剂Irgacure127 (Hydroxyl Methyl Phenyl Propane Dimer,HMPP-D)和Irgacure 184 (Hydroxyl Cyclohexyl Phenyl Ketone,HCPK)。


一起来看看实验结果吧

       对于TMPTA的固化,要达到相同的抗刮性,采用IR预照射后再进行UV固化的固化速度得到了显著提高(Fig. 1)。

       经过IR预照射后再进行UV固化的丙烯酸酯双键转换率比未经IR预照射的要高15%-20%。在涂层的底层和面层的双键转换率几乎相同(Fig. 2)。

       在聚合物转化方面,是否进行IR预照射的影响不大。但是,所得到聚合物的数均分子量(Mn)却受是否IR预照射的很大影响,随着IR预照射强度的增加,数均分子量持续降低,这个原因是IR预照射使得引发剂产生了更多的自由基(Fig. 3)。

 

 

光裂解产物

       通过IR预照射,产生了更多的光裂解产物,这一结果说明,光引发剂Irgacure127 在IR预照射之后的引发效率更高了。通过IR预照射,引发剂的分子运动加剧,其UV吸收效率或转换效率更高,从而增加了其电子激发状态并产生了更多的引发成分(Fig. 4)。

 

 

阳离子固化体系

       在阳离子固化体系中采用IR照射同样会产生类似于自由基固化体系中的积极效果。经过IR预照射之后,抗刮性得到了提高,而IR后照射则加快了阳离子固化体系的后固化速度。

 

 

 

        另外,UV固化后通过IR后照射,可以大大加快由于固化产生的收缩而引起的薄膜卷曲的释放效果。采用50微米PET 薄膜,涂层厚度10微米,配方为HCPK/TMPTA=5/100,UV固化条件为LH10 w/H-灯,输出功率240瓦/厘米,固化速度5米/分钟,IR功率6.4kw,所得到的薄膜卷曲释放情况如下图(左边为未经IR后照射,右边为被IR后照射的)。

                         

                刚固化后                        5分钟后                       25分钟后

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