UV汞灯及光源的基础知识1

UV汞灯及光源的基础知识1UV汞灯、UV LED光源 Lynn 对于光固化的配方来说，一定需要有一个UV光源来激发配方中的光引发剂，产生自由基或者阳离子，然后才能引发剂聚合反应的进行，从而完成从液态到固态的转化过程。因此，对于光固化应用，UV光源是一个必须的硬件配置。光引发剂是一种光照下不稳定的分子，其分子中含有低离解能的化学键，可以在UV光的照射下发生断裂而形成自由基。紫外光所发射出来的是一定波长的光子，而光子的能量和其波长密切相关。通过著名的普朗克-爱因斯坦关系公式(Planck–Einstein Relation)，我们可以得到单...

UV汞灯、UV LED光源 Lynn 对于光固化的配方来说，一定需要有一个UV光源来激发配方中的光引发剂，产生自由基或者阳离子，然后才能引发剂聚合反应的进行，从而完成从液态到固态的转化过程。因此，对于光固化应用，UV光源是一个必须的硬件配置。光引发剂是一种光照下不稳定的分子，其分子中含有低离解能的化学键，可以在UV光的照射下发生断裂而形成自由基。紫外光所发射出来的是一定波长的光子，而光子的能量和其波长密切相关。通过著名的普朗克-爱因斯坦关系公式(Planck–Einstein Relation)，我们可以得到单个光子的能量值：光子的能量和其波长成反比，波长越短，能量越高。使特定化学键产生离解的能量和某一波长范围的UV光相关，离解能越高，所需UV辐照的波长就越短。对于不同化学键的键能，其所需UV光的波长关系如图1所示。 UV的波段和特点对于UV光，通常被分为UVA，UVB和UVC三个波段(图2)。对于光固化来讲， UV光源的发射波长一定要和光引发剂的吸收波长相匹配，才能发生光引发剂的裂解而生产自由基。这个匹配，可以通过对UV光源或光引发剂的调整和选择来达到。对于UV光还有一些其他的分类方法。根据ISO21348中对太阳辐射中UV光部分的分类如图3所示。除了ISO21348对UV的分类叫法以外，还有一个称呼叫做UVV，这个称呼将UVA的上限扩充到了450nm，不过这一称呼缺乏标准的定义，因此在不同场合可能会有差别。 UV的穿透力不同波长的光(更加准确的说法是电磁射线)穿透力是不同的，波长越长的光穿透能力越强，波长越短的光穿透能力越弱。对于UV涂料油墨来说，UVC和UVB几乎完全被表层的涂料油墨所吸收，穿透的深度在1-2微米，甚至更少。因此吸收波长在这个范围内的光引发剂更加适合表面固化。而长波长的UVA，以及UVV具有深得多的穿透深度，可以达到5-100微米，通常可以达到涂料油墨的底层，即基材界面。吸收波长在这个范围内的光引发剂更加适合深层固化。在实际配方中，通常会是不同光引发剂的组合，从而同时达到良好的表面固化和深层固化。 UV汞灯光固化应用中被广泛使用的汞灯，更加准确的称呼叫做中压汞灯，其使用已经有数十年的历史。汞灯所发射的光谱除了涵盖整个UV光谱区域，而且还包含可见光以及红外的部分。因此汞灯所发生的紫外光可以涵盖几乎所有传统商业化光引发剂的吸收光谱区域，从而达到很好的固化效果。中压汞灯所消耗的能量中，只有28%被转换为紫外光，其中UVC占14%左右，UVA和UVB各占7%左右。剩下的70%左右能量均被转换为了可见光和红外，而这一部分和UV固化没有直接的帮助。不过，红外有时对固化也会有一些正面的影响，因为热可以降低体系的粘度，从而促进自由基的移动来加快反应。通过在中压汞灯中添加其他的卤化金属可以改变汞灯的发射光谱及能量分布。在汞灯中掺入卤化镓之后，可以强化UVA和UVV部分的输出，而UVC部分会有所降低，从而对深层固化有利。掺入卤化铁可以对UVA的350-390nm波段有显著的增加，而UVB和UVC部分有所降低，这种情况也对深层固化有利。 UV LED 在汞灯占据了固化领域几十年后中终于出现了一种新的UV光源，那就是UV LED。UV LED虽然仅仅在2000年才开始商业化，但它在光固化领域却发展迅速，在UV喷墨、牙科材料、粘合剂、印刷和光纤等诸多领域，已经得到了越来越广泛的应用。和汞灯多波长显著不同的是，UV LED属于单波长，其峰值波长的半宽(FWHM)在±(8-15)nm。现在固化应用中使用的UV LED光源的波长在405，395，385，和365nm，前面三个波长的强度差别不大，而365nm比前三者要低35-40%左右(见图5)。固化用的UV LED既没有红外的部分，也没有UVB或UVC的部分，而后者对于固化中的光引发剂选择十分重要。由于UVB特别是UVC对于表面固化十分重要，因此UV LED的表面固化就是一个大问题。当前对于UV LED有效的光引发剂包括酰基氧化膦，噻吨酮和4,4′-双(N,N-二烷基氨基)二苯甲酮等。 UV LED的发射光谱属于单波长，而汞灯的发射光谱可以被称为全波长范围，但UV LED的单波长的强度会高于汞灯的单个波长。同时由于UV LED没有红外发出，因此其属于冷光源，这对于光敏的基材特别有利。从上面的内容中，我们可以看出，不同的UV光源所发射的UV光谱各有特点，而且可能会完全不同，这对于光固化配方的设计，特别是光引发剂的选择，会有很大的影响，对光固化产品的最终固化效果也会大相径庭。 ORG150THTG 沃瑞森拥有自已强大的黏结数据库，有匹配各种功能黏结的推荐。配合世界知名品牌胶粘剂材料。给您最适合及高性价比的技术支持！精进自己服务他人版权声明我们注重分享，文章、图片来自网络，版权归原作者，如有异议，请告知小编0760-********，我们会及时删除。继续阅读

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