與傳統(tǒng)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(yōu)點(diǎn)。它們的溶劑含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的產(chǎn)品,甚至為零。固化時(shí)間快,經(jīng)常在一秒以內(nèi),由此大大提高了中間處理的速度。此外,由于固化過(guò)程不需要外部熱源,這樣大大降低熱應(yīng)力對(duì)基材的影響。
固化材料的力學(xué)性能影響因數(shù)
安東帕的MCR系列流變儀能夠提供精確和可靠的測(cè)量,甚至可以測(cè)量快的紫外固化反應(yīng)。MCR流變儀配置帕爾貼溫控和玻璃底板組合,同時(shí)結(jié)合帕爾貼溫控上罩,這樣可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度控制,并隔絕外界條件對(duì)樣品溫度的影響。
為了實(shí)現(xiàn)流變數(shù)據(jù)與紫外照射時(shí)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(jù)反應(yīng)組分的特性定制多元化的照射方案(持續(xù)照射,重復(fù)照射以及初始照射)。
流變儀和紫外光源
測(cè)試采用安東帕的MCR流變儀,配置帕爾帖控溫系統(tǒng)和可更換的玻璃底板,讓樣品從底部接受紫外照射。同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)樣品精確的溫度控制以及紫外線防護(hù),我們使用了主動(dòng)式的帕爾貼控溫上罩。
測(cè)試時(shí)的紫外光強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)節(jié)光圈值來(lái)實(shí)現(xiàn),100%光圈值代表紫外強(qiáng)度12W/cm2,1%光圈值代表紫外強(qiáng)度0.12W/cm2。紫外波長(zhǎng)譜(如下圖)的改變可以通過(guò)不同的濾光器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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測(cè)試參數(shù)
經(jīng)過(guò)對(duì)所有固化過(guò)程的研究,恒定頻率,恒定應(yīng)變的振蕩測(cè)試能反映紫外固化的過(guò)程。我們可以通過(guò)控制測(cè)量過(guò)程法向力值保持為0N(±滯后值)來(lái)補(bǔ)償樣品可能發(fā)生的收縮或者膨脹。
需要設(shè)置至少兩個(gè)測(cè)量段,第一個(gè)測(cè)量段,不帶紫外照射下測(cè)試10~30秒,獲取樣品固化前的測(cè)量數(shù)據(jù),第二個(gè)測(cè)量段,除了流變測(cè)量參數(shù)外,還包含紫外光源信號(hào)設(shè)定。.
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結(jié)論
圖2是紫外固化膠在紫外線強(qiáng)度從1%增加到50%復(fù)合模量|G*|的變化曲線。虛線表示紫外照射開(kāi)始;前30秒的測(cè)量作為參考。三個(gè)試驗(yàn)均顯示紫外照射下復(fù)合模量出現(xiàn)快速增加,區(qū)別在于不同的紫外強(qiáng)度:紫外強(qiáng)度越高,固化反應(yīng)越快,復(fù)合模量越早達(dá)到終值,甚至可以觀察到對(duì)固化后材料硬度的細(xì)微影響。
圖3是三種不同的紫外固化涂料在兩個(gè)不同的紫外強(qiáng)度(空心點(diǎn)對(duì)應(yīng)強(qiáng)度1%,實(shí)心點(diǎn)對(duì)應(yīng)強(qiáng)度10%)下的測(cè)試曲線。流變儀軟件自動(dòng)算出凝膠點(diǎn)(見(jiàn)下表)。
涂料包含了不同份數(shù)的反應(yīng)引發(fā)劑,紫外照射持續(xù)10s就可以觸發(fā)反應(yīng)。這次關(guān)掉照射,還可以繼續(xù)固化。紫外照射的強(qiáng)度從1%增加到10%,固化反應(yīng)時(shí)間大概縮短至原來(lái)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(guò)MCR流變儀結(jié)合帕爾貼控溫玻璃單元和紫外光源研究各種照射(如,動(dòng)態(tài)力學(xué)熱圖像分析)對(duì)材料的影響是可行的。
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