與傳統的材料相比,在紫外線照射下固化的涂料和膠粘劑擁有很多的優點。它們的溶劑含量遠遠低于傳統的產品,甚至為零。固化時間快,經常在一秒以內,由此大大提高了中間處理的速度。此外,由于固化過程不需要外部熱源,這樣大大降低熱應力對基材的影響。
固化材料的力學性能影響因數
安東帕的MCR系列流變儀能夠提供精確和可靠的測量,甚至可以測量快的紫外固化反應。MCR流變儀配置帕爾貼溫控和玻璃底板組合,同時結合帕爾貼溫控上罩,這樣可以實現準確的溫度控制,并隔絕外界條件對樣品溫度的影響。
為了實現流變數據與紫外照射時間的精確匹配,紫外光源是直接由流變儀軟件控制,能夠根據反應組分的特性定制多元化的照射方案(持續照射,重復照射以及初始照射)。
流變儀和紫外光源
測試采用安東帕的MCR流變儀,配置帕爾帖控溫系統和可更換的玻璃底板,讓樣品從底部接受紫外照射。同時,為了實現樣品精確的溫度控制以及紫外線防護,我們使用了主動式的帕爾貼控溫上罩。
測試時的紫外光強度可以通過調節光圈值來實現,100%光圈值代表紫外強度12W/cm2,1%光圈值代表紫外強度0.12W/cm2。紫外波長譜(如下圖)的改變可以通過不同的濾光器來實現。
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測試參數
經過對所有固化過程的研究,恒定頻率,恒定應變的振蕩測試能反映紫外固化的過程。我們可以通過控制測量過程法向力值保持為0N(±滯后值)來補償樣品可能發生的收縮或者膨脹。
需要設置至少兩個測量段,第一個測量段,不帶紫外照射下測試10~30秒,獲取樣品固化前的測量數據,第二個測量段,除了流變測量參數外,還包含紫外光源信號設定。.
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結論
圖2是紫外固化膠在紫外線強度從1%增加到50%復合模量|G*|的變化曲線。虛線表示紫外照射開始;前30秒的測量作為參考。三個試驗均顯示紫外照射下復合模量出現快速增加,區別在于不同的紫外強度:紫外強度越高,固化反應越快,復合模量越早達到終值,甚至可以觀察到對固化后材料硬度的細微影響。
圖3是三種不同的紫外固化涂料在兩個不同的紫外強度(空心點對應強度1%,實心點對應強度10%)下的測試曲線。流變儀軟件自動算出凝膠點(見下表)。
涂料包含了不同份數的反應引發劑,紫外照射持續10s就可以觸發反應。這次關掉照射,還可以繼續固化。紫外照射的強度從1%增加到10%,固化反應時間大概縮短至原來的1/5。從圖上看,涂料1和2的曲線非常相似,就連固化后的特性也很接近。
通過MCR流變儀結合帕爾貼控溫玻璃單元和紫外光源研究各種照射(如,動態力學熱圖像分析)對材料的影響是可行的。
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