UV-LED固化机技术因其节能、环保、卫生的特点,成为UV LED面光源固化的发展方向。但是,UV LED面光源作为光吲化体系中的照射光源却存在着发射光谱带窄、功率小而影响光固化速度的缺陷,这给传统光引发剂带来挑战。由于目前市场上UV-LED光源的辐射波峰范围集中在365~395nm,而市售的绝大多数光引发剂是在300~370nm有较强的吸收,在大于370nm的波长范围内吸光性能比较差。因此,为了在光固化体系中成功地应用UV LED面光源,就一定要开发出能与UV-LED相匹配、具有更强吸光性能和更高光引发活性的光引发剂。文章总结了UV-LED光固化的特点,提出了传统光引发剂在UV-LED光固化中的应用方法,以及开发出新型针对UV LED面光源敏感的光引发剂。
光引发剂的吸收光谱与灯源的发射光谱是否匹配直接影响光引发体系的效率，目前，商业化的光引发剂只有部分适用于LED光聚合体系。为了更好地将LED技术应用在光聚合领域中，对在LED光源的辐照下具有较好引发效率的光引发剂或光引发体系进行研究非常有意义。本研究论述了适用于LED光固化体系的光引发剂或光引发体系的研究现状及研究进展。光引发剂是紫外光UV LED面光源固化体系的关键组成部分,小分子型的光引发剂存在容易挥发和迁移的问题。这不仅会降低光聚合的效率,也会导致固化产品出现气味和毒性,食品和药物包装等应用中都严禁小分子光引发剂或其光解碎片发生迁移。本文目的是合成一种可聚合型紫外光引发剂,这种光引发剂可以与聚合单体一同聚合到高分子链上,从而减少普通小分子光引发剂及其光解产物的残留和释放。
本文根据光引发剂引发聚合机理,进行了分子设计。选择丙烯酸-2-羟乙酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、4-羟基二苯甲酮作为原料来合成可聚合型光引发剂UV-I,合成溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,催化剂为二丁基二月桂酸锡。合成分为两步反应,先采用丙烯酸2-羟乙酯与1,6-六亚甲基二异氰酸酯进行反应,再加入4-羟基二苯甲酮继续反应。研究了两步法的反应工艺条件,并确定了合成方法。并对合成产物进行了红外光谱、1H-NMR表征及紫外吸收光谱测试,结果表明合成的产物即为目标产物UV-I。 通过研究光引发剂UV-I引发紫外光固化丙烯酸酯压敏胶的性能间接表征了光引发剂UV-I的引发性能。选择压敏胶体系的组成为:预聚物(CN966H90)30百分之、丙烯酸丁酯20百分之、丙烯酸异辛酯30百分之、醋酸乙烯酯30百分之;光固化工艺为:1kW的高压汞灯,照射距离为10cm。对紫外光固化压敏胶的全反射红外光谱表征、DSC测试
UV LED面光源紫外光固化涂料是一种节能、低污染、高转换和适合连续化大生产的涂料品种,被誉为环境友好型涂料。 光活性齐聚物(光敏树脂)、活性稀释单体和光引发剂是光固化配方的基本组成,另外还有添加剂及其它助剂。光引发剂的引发效率对光固配方的成本以及光固化速率的影响至关重要。紫外光固化涂料的发展在一定意义上依赖于光引发剂的发展。 尽管目前市场上能应用于紫外光固化涂料的光引发剂品种繁多,但大多难以应用于含颜料的涂料中,长期以来,有色颜料在紫外和可见光的固化系统一直是一个难题。 而酰基氧化膦正由于具有其独特的吸收波长,其吸收范围已经延伸至可见光区域,甚至能够在白色颜料的存在下吸收足量的光能而提供高引发性能。而且固化后不会出现黄化,这是其它由α—离解引发的光引发剂所不具备的,从而在白色家具涂料和较厚涂层领域有较好的应用。 据此,本文在大量查阅文献的基础上设计并合成了两类新型的酰基氧化膦类光引发剂DBAPO-1和DBAPO-2,同时为了寻找合适的合成路线,本文也合成了原料简便易得的BAPO。并用核磁共振氢谱和膦谱对它们的结构进行了分析表征。另外,由于所用的原料均无市售品,且合成原料的相关文献也很少,所以本公司也投入了大量时间和精力对相关原料进行了合成研究。
UV固化灯紫外线光固化属于化学方法,它是光引发化学反应的直接结果。化学方法是利用化学反应产生的键合力实现成型目的,获得的多是热固性材料。将UV固化灯紫外线技术用于涂装具有以下光固涂料的特点优势。
一、固化速率快相对于其它类型的涂料,光固化涂料为显著的特点是固化速率快,可在0.05~0.1s内固化,是目前各类涂料中干燥固化快的涂料,通常在若干千瓦功率的紫外灯辐照下,只需几秒或几十秒就可固化完全,即可达到使用要求。而传统的溶剂型涂料需要数小时甚至数天方可干透。这无疑大大提高了生产率,节省了半成品堆放的空间,更能满足大规模自动化生产的要求。同时,光固化产品的质量也较易获得保证。
UV固化灯紫外线光固涂料的特点
二、环境友好光固化涂料的另一个优势在于它基本不含挥发性溶剂,具有环境友好的特点。溶剂型涂料通常含有百分之30到百分之70的惰性溶剂,在成膜干燥时几乎全部挥发进入到大气中,累积所造成的环境危害相当大。而光固化涂料则不同,光照时几乎所有成分参与交联聚合进入到膜层,成为交联网状结构的一部分,可视为百分之100固含量的涂料(传统涂料中只有粉末涂料具有此特点)。因此,减小了对空气的污染、对人体的危害及火灾的危险性。
三、节约能源和溶剂型涂料相比,UV光固化所用能只相当于前者的1/10~1/5。光固化涂料常温快速冷固化的特点也是其它涂料望尘莫及的。烘烤型涂料和粉末涂料都需要在涂装后加热,以促使溶剂挥发和化学交联反应的进行,相对于此,光固化涂料大大节省了能源。光固化涂料一般对紫外光源能较好利用,且因为固化速率很快,实际上对能的利用效率也大大增强。
UV固化灯紫外线光固涂料的特点
四、可涂装各种基材光固化涂料可涂装多种基材,如木材、金属、塑料、纸张、皮革等。光固化可避免因热固化时的高温对各种热基质(如塑料、纸张或其它电子元件等)可能造成的损伤,光固化技术在某些领域已经是满足高水平标准的惟一选择。
五、费用低光固化仅需要用于激发光引发剂的辐射能,不像传统的热固化那样需要加热基质、材料、周围空间以及蒸发除去稀释用的水或溶剂的热量,从而可节省大量的能源。同时,由于光固化涂料中含量高,使得实际消耗量大幅度减少。此外光固化设备投资相对较低,易实现自动化,可节省大量投资,并减少厂房占地。
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