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UV-LED光固化技術

日期:2020年08月17日瀏覽量:

夏 斌

UV-LED是通過紫外發光二極管直接將電能轉化為紫外光線(俗稱冷光源),其典型的四個單波365nm 385nm  395nm及405nm。自從氮化鎵UV-LED藍光與綠光芯片技術突破后,芯片價格就呈直線下降,現在兩寸切割好不分選的圓片芯片價格已經到100元了,這個過程就是十年左右的時間。UV-LED從輝煌到平凡,大大的促進了紫外光UV-LED相關連的樹脂、引發劑、活性單體、涂料油墨、交聯劑及復合材料的發展。

UV-LED紫外光如何問世的?

UV-LED是利用半導體發光體直接把電能轉化為UV-LED波長的光源。我們都知道氮化鋁到氮化鎵或銦鎵氮系列的三五族半導體材料的禁帶寬度剛好落在藍光到紫外光波段之間,但是如何生成這樣的材料始終無法解決。直到后來諾貝爾獎獲得者日亞化學的中村修二博士、名古屋大學的赤崎勇和田野浩教授團隊的一系列突破,開啟了氮化鎵時代,利用鋁銦鎵氮材料的配比變化,可以得到各種不同波長的紫外光。

UV-LED特點:

? 使用壽命長

? 節能效果顯著

? 無熱輻射

? 體積小巧

? 主波峰狹窄、單一、能量集中

? 工作溫度低(≤100℃)

? 瞬間出光

? 環保

UV-LED的光固化機理

UV 光固化材料中的光引發劑在UV-LED光照射下吸收光后產生活性自由基或陽離子,引發單體、低聚物聚合、交聯和接支化學反應,使混合物在數秒鐘內由液態轉化為固態,因為光引發劑只有在合適的波長范圍UV-LED光源下才能最大限度的發揮它的引發效率,讓光固化材料最快速的固化成膜,所以不同波長UV-LED光源會對應不同吸收峰的UV光引發劑。目前365nm波長光引發劑比較便宜,但是365nm波長UV-LED光源比較貴,但綜合性價比365nm與380nm~395nm的UV固光化技術不相上下,未來365nm波長UV-LED性價比有所突破,主流的固化技術將會是365nm。

UV-LED燈與傳統UV汞燈的對比

UV汞燈和LED燈的發射光譜和能量的分布對比

UV-LED的十大運用領域

UV-LED固化技術的優勢與劣勢:

A 優勢

環保節能、無熱輻射、無重金屬污染、無臭氧產生、即開即用、使用壽命長、維護成本低、占地面積小且可按要求設計尺寸;

B 劣勢

由于UV-LED光源是單波長的,導致可選擇的固化材料較少且固化速率偏慢。

脂環族環氧樹脂在UV-LED固化技術中的運用:

大家都知道脂環族環氧樹脂(江蘇泰特爾新材料科技有限公司的TTA21、TTA26)與二芳基碘鎓鹽或三芳基硫鎓鹽配合用在UV陽離子固化系統中,UV汞燈照射固化。由于鎓鹽類引發劑的吸收峰在250nm左右,而UV-LED燈都是單波長(365nm、385nm 、395nm 、405nm)的,故無法高效引發固化。為了解決這個問題,我們進行系列試驗研究發現三個途徑可實現UV-LED陽離子固化技術:

A;  增感劑延伸感光波長;

B:與合適自由基引發劑復配促進敏化;

C:染料增感延申感光波長;

這三種增感方式在實現UV-LED陽離子固化過程中也帶來了膜層易黃的缺點。

TTA21熱固與光固測試數據對比

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


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