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在UV固化中如何减轻紫外线粘合剂中的氧抑制作用

发布时间:2023-11-24 08:50:38人气:


在过去,我们经常发现某种类型的光固化粘合剂受到抑制影响,并在其表面留下残余物。这个现象是由什么引起的,我们应该如何避免呢?

这种情况被称为氧抑制,减少它依赖于以下几个关键因素:

  • 紫外线(280-390 nm)的强度
  • 曝光时间
  • 由紫外治疗系统产生的热量
  • 粘合剂的特定配方

UV LED curing system.jpg

当光敏剂接触到不同波长的光时,光固化粘合剂会固化,并将光敏剂分解为自由基。然后,这些自由基与低聚物进行反应,形成长链和交联。(当你将光投射到粘合剂上时,它将硬化)。

通常,通过使用强度大于1 W/cm2 / 1,000 mW/cm2 的高强度光以及280-450 nm的宽频谱来固化UV粘合剂,其能量足够强大,使得粘合剂交联速度非常快,从而实现无粘性的硬表面。

某些单体和低聚物是光固化粘合剂的成分,在固化过程中可能容易受到氧抑制。如果存在氧气,它会穿透表面并干扰自由基聚合,从而留下部分反应的单体和低聚物。这导致了人们在用手指摩擦粘合剂表面时感到粘稠,或者在戴着手套的手上留下湿湿的残余物。

为了防止氧抑制,将光固化粘合剂固化为银行卡光滑干燥的表面银行卡或无粘性的表面需要考虑材料的配方以及所使用光的强度和波长。实践证明,紫外线强度越高,表面的光洁度就越好。

通常,使用汞蒸气灯产生的中短波长(280-320 nm)紫外光可以实现更有效的表面固化,但存在深度固化问题。较长波长(400-500 nm)的系统通常在较低波长下也会发射一部分紫外光,并且有更好的深度固化效果。320-450 nm范围内的紫外/可见光谱似乎具有**佳的表面和深度固化效果。

通过改变固化过程,增加光强度,延长固化时间,或略微调整光波长,可以消除表面粘性。然而,即使进行了这些改动,某些UV粘合剂可能永远不会固化到无粘性的状态,因为它们是为没有空气接触的应用设计的,例如两种基材之间的粘接。

*光固化粘合剂固化至无粘性状态的时间与达到完全固化的时间是不同的。它仅表示在给定光强度下,材料能在多少时间内克服表面氧抑制。

覆盖有保形涂层的电路板在光固化输送系统中固化。 因此,用户需要考虑他们将使用的固化灯的强度。

高强度的灯可以产生大量以W/cm2为单位的强度。例如,某些聚光灯系统的发射功率高达15-20瓦/cm2(在365 nm测量)。使用同时发射紫外线和可见光的高强度光固化系统,将绝大多数粘合剂固化到无粘性状态非常容易。

我们注意到,大多数粘合剂都有一个**小强度阈值,在该阈值以下它们不会变得粘性,并且有一个**低总能量阈值,必须达到才能完全固化。

请参考公式“瓦特/厘米2 x 秒 = 焦耳/厘米2”。你可以根据曝光时间(以秒计)调整强度(以瓦特计),以获得相同数量的焦耳/cm2:

2 焦耳/厘米2 = 2 瓦/厘米 2 x 1 秒或 2 焦耳/厘米 2 = 0.02 瓦/厘米 2 x 100 秒。

在这两种情况下,你都会得到相同的总能量(高强度短时间或低强度长时间),但你可能会低于0.1瓦/厘米2的**低强度阈值——因此你永远不会得到一个无粘性的表面。

有时候,人们发现通过使用氮气或氩气(惰性气体)淹没固化区域来解决氧气抑制问题是有益的。惰性气体替代了表面上的氧气,即使在低强度光源下也能提供无粘性的表面处理。

通过选择适当的粘合剂、工艺、光波长、曝光时间和灯强度,可以减少光固化材料中的氧抑制。


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