紫外光固化技术调研.doc

紫外光固化技术简介紫外光固化技术（UV技术）是指在特殊配方的体系（称为光固化体系）中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中产生的高强度紫外光后，产生活性自由基或阳离子，从而引发聚合、交联和接枝反应，使其在一定时间内由液态转化为固态的技术。紫外光固化体系（UV体系）主要由光活性单体（又叫活性稀释剂，即带有不饱和双键的简单化合物，最常用的是丙烯酸酯类化合物，主要起改善综合性能、提高固化速度、增强流变性等作用）光活性低聚物、光引发剂三部分组成。当紫外光照射紫外光固化体系时，将激发分解体系中的光引发剂，生成活性游离基，撞击体系中的双键并反应形成增长链，这一反应继续延伸使光活性单体和低聚物中的双键打开，交联形成紫外光固化聚合物。UV体系分为自由基体系和阳离子体系，两者固化机理有所不同。自由基体系是由光引发剂受UV照射激发产生自由基，引发单体和预聚物聚合交联；阳离子体系是由阳离子光引发剂受辐射产生强质子酸，催化加成聚合，使体系固化，以自由基体系为例，UV自由基固化需经过以下步骤：（1）自由基光引发剂受到UV照射后，激发分解产生活性自由基：（2）链引发：引发剂产生的自由基引发树脂或单体分子的不饱和双键产生新的自由基。（3）链增长：由树脂和单体产生的自由基可以继续引发树脂和单体分子中的不饱和双键产生自由基，进行自由基连锁反应。（4）链终止：化学反应中，由于自由基含有未偶化电子，非常活泼，极易倾向于基他自由基偶合或发生酸化作用，使链反应终止。通过上述反应，生成高分子化合物，使胶液转变为固体。引发剂按照反应机理的不同，可分为自由基聚合光引发剂和阳离子聚合光引发剂两类。自由基聚合光引发剂研究的历史较长，种类较多，主要是些含有生色团的化合物，特别是含有与苯环相连的羰基的化合物，主要包括安息香及其衍生物、苯乙酮类、芳香酮类、酰基膦氧化物等。（1）在安息香及其衍生物中，最受关注的是安息香醚类光引发剂，它是最早用于紫外光固化体系的光引发剂，目前被广泛应用在烯类单体的光聚合中，具有近紫外吸收较高，激发态寿命短以及裂解产率高的特点，但安息香醚的贮存稳定性一般较差，对贮存条件要求较高，目前已基本不再使用。（2）苯乙酮类光引发剂的稳定性明显高于安息香醚类光引发剂，贮存寿命一般较长，且在紫外区较大范围内都有较好的吸收，聚合速度快。常用的苯乙酮类光引发剂有二烷氧基苯乙酮和氯化苯乙酮衍生物等。（3）芳香酮类的代表是硫杂蒽酮类化合物，它在近紫外区的吸收波长范围广，且吸收强、峰型宽、夺氢能力强，近年来国内对其研究较多，先后合成了烷基、烷氧基、羧基、酯基、酰胺基等取代的硫杂蒽酮衍生物。（4）酰基膦氧化物类是一种新型的光引发剂，在紫外光区和可见光区有更大的吸收，能比其他光引发剂更有效的引发固化。阳离子聚合光引发剂通常有芳香重氮盐、芳香硫鎓盐和碘鎓盐、二茂铁盐类以及三芳基硫盐等几种，可用于环氧树脂、乙烯基醚等低聚物和单体的聚合，不存在氧阻聚的问题且停止光照后仍能继续聚合但是水、胺等碱性物质的存在对其有阻聚作用，并且聚合后产生的强酸会引起管材的腐蚀。（1）芳香重氮盐是应用比较早的一类阳离子光引发剂，大多用作引发环氧化合物的光聚合反应，它光解产生路易斯酸，路易斯酸与氢供体(水或醇)反应生成强的质子酸，引发阳离子聚合。但以芳香重氮盐作为引发剂的光固化体系，贮存稳定性一般较差，且光引发后会放出氮气。（2）芳香硫鎓盐和碘鎓盐是使用最为广泛的阳离子光引发剂之一，其引发速率一般较慢，具有优异的稳定性，在没有光照的条件下，即使在高阳离子聚合活性的单体中也很稳定，光引发性能也较好。但芳香硫鎓盐和碘鎓盐毒性较大。它们的最大吸收波长在远紫外区，在近紫外区没有吸收，故还需要添加光增感剂或光敏染料进行增感。（3）芳茂铁盐类阳离子光引发剂在近紫外区有较强的吸收，并且其吸收波长可延长至可见光区。由于芳茂铁盐在常温下引发阳离子聚合反应时，阳离子活性游离基的产生时间通常较长，光反应很难获得较高的转化率，故通常通过外界加热的方式提高产生阳离子活性游离基的速度，使反应转化率提高。UV固化装置是能够发出可利用的强紫外线的一种机械设备，其种类和样式因其所光固的产品不同而有所不同，UV固化装置由光源系统、控制系统和箱体等几个部分构成。一、光源系统它由UV灯管、灯罩、变压器(镇流器)、电容器(触发器)组成。1UV灯管 目前市场上的UV灯分高压汞灯和金属卤素灯两种。国内设备普遍采用高压汞灯，进口设备有一部分采用金属卤素灯。UV灯功率的选择至关重要。UV灯的功率即UV灯光的辐射能量，也称穿透力。首先，它一定要满足光引发剂最大吸收波长及功率密度的要求。若UV灯的功率不够，即使光照时间再长，光引发剂不能完全产生活性自由基或阳离子，光固化体系也达不到完全固化。一般要满足80120Wcm的要求，但功率越大热量也会越大，因此要根据固化物和固化速度不同来选择功率。另外，UV灯的最大寿命一般为800 1000小时，达到后即应更换，因为到此时段的UV灯所发射的紫外光线的强度变弱，会影响固化效果。2.反射罩 反射罩的类型有聚焦型、非聚焦型和多面反射型。一般采用的是聚焦型。这种反射罩的结构特点是反射的UV光线能量集中，光固化的效率高，利于体系深层完全固化。3变压器 变压器的选择必须与UV灯的功率相配，即变压器必须有足够的输出电压，以保证UV灯能全功率工作。如果输出电压过高会使灯管烧毁；而输出电压过低，灯管又不能全功率工作，从而使紫外线输出强度不足。4电容器 电容的选择应与灯管和变压器相配套，根据变压器的输出电压选择所用电容的耐压程度。如果选择不当则会使电容击穿，影响到UV固化装置的正常工作。二、控制系统它是用来控制整个光固机工作的系统。三、箱体 箱体的大小是根据