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    UV-LED光固化技术

    日期:2020年08月17日浏览量:

    夏 斌

    UV-LED是通过紫外发光二极管直接将电能转化为紫外光线(俗称冷光源),其典型的四个单波365nm 385nm  395nm及405nm。自从氮化镓UV-LED蓝光与绿光芯片技术突破后,芯片价格就呈直线下降,现在两寸切割好不分选的圆片芯片价格已经到100元了,这个过程就是十年左右的时间。UV-LED从辉煌到平凡,大大的促进了紫外光UV-LED相关连的树脂、引发剂、活性单体、涂料油墨、交联剂及复合材料的发展。

    UV-LED紫外光如何问世的?

    UV-LED是利用半导体发光体直接把电能转化为UV-LED波长的光源。我们都知道氮化铝到氮化镓或铟镓氮系列的三五族半导体材料的禁带宽度刚好落在蓝光到紫外光波段之间,但是如何生成这样的材料始终无法解决。直到后来诺贝尔奖获得者日亚化学的中村修二博士、名古屋大学的赤崎勇和田野浩教授团队的一系列突破,开启了氮化镓时代,利用铝銦镓氮材料的配比变化,可以得到各种不同波长的紫外光。

    UV-LED特点:

    ? 使用寿命长

    ? 节能效果显著

    ? 无热辐射

    ? 体积小巧

    ? 主波峰狭窄、单一、能量集中

    ? 工作温度低(≤100℃)

    ? 瞬间出光

    ? 环保

    UV-LED的光固化机理

    UV 光固化材料中的光引发剂在UV-LED光照射下吸收光后产生活性自由基或阳离子,引发单体、低聚物聚合、交联和接支化学反应,使混合物在数秒钟内由液态转化为固态,因为光引发剂只有在合适的波长范围UV-LED光源下才能最大限度的发挥它的引发效率,让光固化材料最快速的固化成膜,所以不同波长UV-LED光源会对应不同吸收峰的UV光引发剂。目前365nm波长光引发剂比较便宜,但是365nm波长UV-LED光源比较贵,但综合性价比365nm与380nm~395nm的UV固光化技术不相上下,未来365nm波长UV-LED性价比有所突破,主流的固化技术将会是365nm。

    UV-LED灯与传统UV汞灯的对比

    UV汞灯和LED灯的发射光谱和能量的分布对比

    UV-LED的十大运用领域

    UV-LED固化技术的优势与劣势:

    A 优势

    环保节能、无热辐射、无重金属污染、无臭氧产生、即开即用、使用寿命长、维护成本低、占地面积小且可按要求设计尺寸;

    B 劣势

    由于UV-LED光源是单波长的,导致可选择的固化材料较少且固化速率偏慢。

    脂环族环氧树脂在UV-LED固化技术中的运用:

    大家都知道脂环族环氧树脂(江苏泰特尔新材料科技有限公司的TTA21、TTA26)与二芳基碘鎓盐或三芳基硫鎓盐配合用在UV阳离子固化系统中,UV汞灯照射固化。由于鎓盐类引发剂的吸收峰在250nm左右,而UV-LED灯都是单波长(365nm、385nm 、395nm 、405nm)的,故无法高效引发固化。为了解决这个问题,我们进行系列试验研究发现三个途径可实现UV-LED阳离子固化技术:

    A;  增感剂延伸感光波长;

    B:与合适自由基引发剂复配促进敏化;

    C:染料增感延申感光波长;

    这三种增感方式在实现UV-LED阳离子固化过程中也带来了膜层易黄的缺点。

    TTA21热固与光固测试数据对比

    Heat curing :100℃/2hr+150℃/2h;UV curing :26000mJ/cm2/5min


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