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精確表征UV涂料的固化過程——Curing Scan應(yīng)用

精確表征UV涂料的固化過程——Curing Scan應(yīng)用
麥奇克/Microtrac  2023-05-16  |  閱讀:1697

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介紹

由于UV涂料的的優(yōu)點(diǎn):初始固化速度可以在幾秒內(nèi)、環(huán)境友好(少量VOC)、基本無溶劑,在許多工業(yè)中,UV可固化涂料已經(jīng)逐步替代溶劑基涂料。并且,UV涂料具有耐染色、耐磨損和耐溶劑等出色的物理性質(zhì)。


本文中,我們利用CURINSCAN Classic測(cè)量UV涂料的固化過程。


測(cè)試原理

CURINSCAN Classic使用光學(xué)方法執(zhí)行納米遷移率分析(Nanoscale Mobility Analysis-NMA)并測(cè)量顆粒(聚合物,聚集體,顏料…)布朗運(yùn)動(dòng)。儀器結(jié)構(gòu)如下圖所示。



散斑圖像的波動(dòng)速度與散射體的運(yùn)動(dòng)直接相關(guān),因此與材料的粘彈性性質(zhì)直接相關(guān)。對(duì)散斑圖像的波動(dòng)速度分析,可以確定一個(gè)特征頻率,流動(dòng)性因子Fluidity Factor (FF)。FF值越高,散斑圖像變化越快,對(duì)應(yīng)于液體樣品(粒子快速運(yùn)動(dòng))。相應(yīng)的,低FF值表示散斑圖像的慢速變化,代表類固體行為。


例如,圖2顯示了涂料干燥過程中顆粒布朗運(yùn)動(dòng)速度與對(duì)應(yīng)的FF值。溶劑中粒子運(yùn)動(dòng)速度較快,F(xiàn)F值較高;當(dāng)隨著干燥過程顆粒布朗運(yùn)動(dòng)速度降低,響應(yīng)的FF值會(huì)隨之下降。


因此,CURINSCAN可以精確地監(jiān)測(cè)薄膜的形成和涂層的干燥動(dòng)力學(xué),并獲取特征時(shí)間點(diǎn)。利用這個(gè)技術(shù),我們可以準(zhǔn)確的判斷一個(gè)涂膜的干燥/固化程度。


實(shí)驗(yàn)方法

CurinScan經(jīng)典的開放式結(jié)構(gòu)可以搭配任何“點(diǎn)型”紫外線燈和監(jiān)測(cè)紫外線固化。紫外線斑可根據(jù)需要的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行調(diào)整。CurinScan經(jīng)典配備了一個(gè)帶通濾波器,因此紫外線既不干擾也不改變

儀器的信號(hào)。

? CurinScan波長(zhǎng):655nm

? CurinScan濾光帶:650-660 nm

? 紫外燈波長(zhǎng):365 nm

? 紫外燈濾光帶:280-400 nm

? 紫外燈到樣品的距離:5厘米


涂膜厚度100微米,基材為玻璃,在干燥過程中使用350mW/cm2的紫外功率照射涂層3次。


結(jié)果與討論

圖4顯示了UV涂料的流動(dòng)性因子FF隨時(shí)間的變化。


從上圖可以識(shí)別出3個(gè)干燥階段。在14s之前,未照亮涂層前,信號(hào)基本沒有變化。隨著每次照亮,流動(dòng)性因子快速下降,意味著樣品每次被照射時(shí)發(fā)生高度聚合。每次照射時(shí),由于涂層溫度短暫升高,流動(dòng)性因子會(huì)升高。


結(jié)論

CURINSCAN是一種原位、無侵入、簡(jiǎn)便的方法,可以幫助涂料的快速研發(fā),主要應(yīng)用包括:

1. 確定固化方案:時(shí)間、功率

2. 監(jiān)測(cè)固化動(dòng)力學(xué):確定固化步驟

3. 開發(fā)配方和重新配方:無溶劑,生物相容性…


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