絕大多數(shù)UV光固化工藝是在空氣環(huán)境中按自由基聚合機(jī)理進(jìn)行的,氧分子對自由基聚合有不容忽視的阻聚作用,在空氣中,當(dāng)要固化具有大表面/體積比的材料時,氧阻聚可以說是一個BOSS級的“敵人”。
氧分子的阻聚作用體現(xiàn)在兩個方面:
其一,氧可以做猝滅劑,使帶有自由基的光引發(fā)劑猝滅,氧分子被激發(fā)至活潑的單線態(tài),光引發(fā)劑從激發(fā)態(tài)回到基態(tài),阻礙活性自由基的產(chǎn)生。
其二,氧分子本質(zhì)上是雙自由基,因此對光引發(fā)過程中產(chǎn)生的活性自由基有較強(qiáng)的加成活性,形成對乙烯基單體無加成活性的過氧自由基,對聚合過程的阻礙作用顯著。相對體系中較易消耗的原溶解的氧分子而言,自外界不斷擴(kuò)散至涂層內(nèi)部的氧才是阻礙聚合的主要原因。氧阻聚易發(fā)生在涂層的淺表面或整個較薄涂層內(nèi),因?yàn)檠醴肿釉谶@些區(qū)域環(huán)境中的擴(kuò)散更容易些。
因此,抗氧阻聚性能較差的光固化配方在UV固化后,仍會發(fā)生涂層表面不干爽、發(fā)黏、不耐刮傷、容易磨損等問題,甚至出現(xiàn)內(nèi)部固化但表層不固化的情況。
對付氧阻聚,可以通過物理或者化學(xué)方法,比如增加自由基的濃度,我們手頭有幾個“武器”可以選用:
1.選用高強(qiáng)度紫外光,這樣使單位面積上的光引發(fā)劑將同時大量分解,瞬間產(chǎn)生大量活性自由基,活性自由基可對單體加成,也可與氧分子反應(yīng)。引發(fā)聚合的速率增加了,涂層粘度將迅速增加,外界氧分子向高粘度體系的擴(kuò)散將大大受阻。
2.提高光引發(fā)劑的用量,但當(dāng)光引發(fā)劑過量時,涂層表面含有過量的光引發(fā)劑阻礙了涂層底部光引發(fā)劑對光的吸收,因此增加過量的光引發(fā)劑可能會適得其反。
3.使用化學(xué)品與過氧自由基反應(yīng),例如叔胺、硫醇、磷類化合物等。
4.減少涂層表面與氧氣的接觸,如固化室中使用惰性氣體(如氮?dú)猓换蛲苛现刑砑右恍┫灒袒瘯r蠟會遷移表面阻礙氧進(jìn)入涂層內(nèi)部;或使用阻擋膜。
在配方不變的情況下,高光強(qiáng)是比較稱手的克服氧阻聚的“武器”。
所以,遇上氧阻聚這個“大BOSS”時不要慌,拿起我們的秘密武器——高光強(qiáng),來獲得的固化效果吧!
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