在光固化配方的世界里,UV光源可是个关键角色,缺了它可不行。它就像是一把神奇的钥匙,能够激活配方中的光引发剂,促使其产生自由基或者阳离子,随后便会引发聚合反应,让物质从液态顺利转变为固态。
所以,在光固化的各类应用中,UV光源无疑是必不可少的硬件配置。UV光源以及与之相关的测量那些事儿。 光引发剂呢,是一种挺特别的分子,在光照条件下可不太稳定哦。它所含的化学键离解能比较低,一旦受到UV光的照射,这些化学键就会断裂,进而形成自由基。而紫外光发出来的光子都带有特定的波长,光子的能量和波长之间有着紧密的联系。
按照普朗克-爱因斯坦关系公式来计算的话,就能得出单个光子的能量值,而且这里面有个规律,就是光子的能量和波长是成反比的,也就是说波长越短,光子的能量就越高。另外,要让特定的化学键发生离解,所需要的能量是和特定波长范围的UV光相关联的,离解能越高,那能引发其离解的UV辐照波长就会越短。
UV的波段与特性:常见的UV光一般会被划分成UVA、UVB和UVC这三个波段。在光固化的过程中,有个很重要的点,那就是UV光源发射出来的波长得和光引发剂的吸收波长相匹配才行,只有这样,光引发剂才会裂解产生自由基。可以通过对UV光源或者光引发剂进行适当的调整、选择来达到效果。
其实,UV光还有其他的分类方式。就像ISO21348里面对太阳辐射中UV光部分做的分类。还有一种叫做UVV的叫法,它把UVA的上限给扩充到了450nm,不过这个叫法目前还没有一个标准的定义,所以在不同的场合可能会有不一样的情况。
UV的穿透力情况 不同波长的光(更准确地说应该是电磁射线),它们的穿透力是各不相同的。一般来说,波长越长的光,它的穿透能力就越强;反过来,波长越短的光,穿透能力就越弱。就拿UV涂料油墨来说,UVC和UVB这两种光,基本上都会被表层的涂料油墨给完全吸收掉,穿透的深度最多也就1-2微米,甚至可能还更少。
所以,吸收波长在这个范围内的光引发剂就比较适合用来做表面固化。而像长波长的UVA以及UVV,它们的穿透深度可就深多,可以达到5 – 100微米,都能直接到达涂料油墨的底层,也就是基材的界面。所以吸收波长在这个范围内的光引发剂就更有利于做深层固化。
在实际的配方当中,通常会把不同的光引发剂组合起来使用,这样就能同时实现良好的表面固化和深层固化。 光固化应用当中广泛使用的汞灯,准确来讲应该叫做中压汞灯,它已经有好几十年的使用历史。这汞灯发射出来的光谱可不得了,不仅把整个UV光谱区域都涵盖了,而且还包含了可见光以及红外光的部分。
正是因为这样,汞灯发出来的紫外光就能够覆盖几乎所有传统商业化光引发剂的吸收光谱区域,所以固化效果那是相当不错的。 中压汞灯消耗的能量当中,只有28%会转化成紫外光,其中UVC大概占14%左右,UVA和UVB各占7%左右。剩下的那70%左右的能量,都转化成了可见光和红外光。虽说这部分光对UV固化并没有直接的帮助,但是,红外光有时候也能起到一些积极的作用,比如说它可以降低体系的粘度,
这样就能促进自由基的移动,从而让反应速度加快。 要是在中压汞灯里面添加一些其他的卤化金属,就可以改变这汞灯的发射光谱以及能量分布情况。比如说掺入卤化镓之后呢,就能强化UVA和UVV部分的输出,同时UVC部分的输出就会降低,这样是有利于深层固化的。要是掺入卤化铁的话,就可以显著增加UVA的350 – 390nm波段的输出,而UVB和UVC部分的输出就会降低,这同样也是对深层固化有好处的。