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精确表征UV涂料的固化过程——Curing Scan应用
2023-05-16     来源:大昌华嘉科学仪器部   >>进入该公司展台 

介绍

由于UV涂料的的优点:初始固化速度可以在几秒内、环境友好(少量VOC)、基本无溶剂,在许多工业中,UV可固化涂料已经逐步替代溶剂基涂料。并且,UV涂料具有耐染色、耐磨损和耐溶剂等出色的物理性质。


本文中,我们利用CURINSCAN Classic测量UV涂料的固化过程。


测试原理

CURINSCAN Classic使用光学方法执行纳米迁移率分析(Nanoscale Mobility Analysis-NMA)并测量颗粒(聚合物,聚集体,颜料…)布朗运动。仪器结构如下图所示。



散斑图像的波动速度与散射体的运动直接相关,因此与材料的粘弹性性质直接相关。对散斑图像的波动速度分析,可以确定一个特征频率,流动性因子Fluidity Factor (FF)。FF值越高,散斑图像变化越快,对应于液体样品(粒子快速运动)。相应的,低FF值表示散斑图像的慢速变化,代表类固体行为。


例如,图2显示了涂料干燥过程中颗粒布朗运动速度与对应的FF值。溶剂中粒子运动速度较快,FF值较高;当随着干燥过程颗粒布朗运动速度降低,响应的FF值会随之下降。


因此,CURINSCAN可以精确地监测薄膜的形成和涂层的干燥动力学,并获取特征时间点。利用这个技术,我们可以准确的判断一个涂膜的干燥/固化程度。


实验方法

CurinScan经典的开放式结构可以搭配任何“点型”紫外线灯和监测紫外线固化。紫外线斑可根据需要的实验条件进行调整。CurinScan经典配备了一个带通滤波器,因此紫外线既不干扰也不改变

仪器的信号。

• CurinScan波长:655nm

• CurinScan滤光带:650-660 nm

• 紫外灯波长:365 nm

• 紫外灯滤光带:280-400 nm

• 紫外灯到样品的距离:5厘米


涂膜厚度100微米,基材为玻璃,在干燥过程中使用350mW/cm2的紫外功率照射涂层3次。


结果与讨论

图4显示了UV涂料的流动性因子FF随时间的变化。


从上图可以识别出3个干燥阶段。在14s之前,未照亮涂层前,信号基本没有变化。随着每次照亮,流动性因子快速下降,意味着样品每次被照射时发生高度聚合。每次照射时,由于涂层温度短暂升高,流动性因子会升高。


结论

CURINSCAN是一种原位、无侵入、简便的方法,可以帮助涂料的快速研发,主要应用包括:

1. 确定固化方案:时间、功率

2. 监测固化动力学:确定固化步骤

3. 开发配方和重新配方:无溶剂,生物相容性…


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