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如何改善UV固化配方以获得指干表面? 1

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UV固化配方中,有一种被广泛使用的光引发剂叫做三苯基氧化膦衍生物(TPO)。TPO在UV照射下产生的膦酰基自由基比苯基酮自由基更活跃,因此对于聚合反应的引发更高效。此外,TPO类光引发剂对UV LED的发射波长也有更好的吸收配合。然而,TPO容易受氧阻聚的影响,即使在辐照剂量较高的条件下,往往也无法得到指干的涂层表面。

贺利氏日本公司的Kazuo Ashikaga和Kiyoko Kawamura在2016年的亚洲辐射固化会议上介绍了一种改善固化效果的方法,即采用步进固化。他们的实验中使用了聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、1,6-己二醇二丙烯酸酯、光引发剂Irgacure TPO和甲氧基聚乙二醇(400)丙烯酸酯,并添加了聚丙二醇(PPG-700)作为惰性稀释剂,以获得不同粘度的体系。

不同TPO浓度下得到指干表面所需最低能量

图1展示了在不同TPO浓度下,采用步进固化方式得到指干表面所需的最低能量。从图中可以看出,即使辐照能量较低(如100mJ/cm2),采用步进固化方式仍然可以有效地得到指干的表面,与单次使用高辐照能量(如1,000mJ/cm2)的效果相同。

作者还对不同粘度、不同辐照强度和不同TPO浓度下,TPO在350到420纳米之间的吸收光谱进行了测定。结果如图2所示:

TPO的吸收光谱随着辐照能量

从图2中可以看出,TPO的吸收光谱随着辐照能量的增加而降低。同时,在光引发剂浓度较高、辐照能量较高和体系粘度较低的情况下,TPO的吸收光谱表现出一些不寻常的变化。研究还发现,TPO的消失速度与反应体系的粘度密切相关。作者认为,在UV LED照射下,短时间内微区域的粘度变化有助于形成指干表面。

综合所有试验结果,作者认为在单波长的UV LED照射条件下,TPO引发体系表现出特殊的固化特性。作者提出了一个大胆的假设:在TPO引发剂的体系中,固化反应过程中进行增长反应的自由基会被高反应活性的二苯基膦酰基自由基的耦合反应终止。这一现象受到辐照强度、TPO浓度和反应体系粘度的影响。

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