紅外(IR，Infra-Red)烘道常用于UV涂裝工藝中，我們通常所知的主要目的和作用是：

      * 增加涂料的流平時(shí)間和流平效果；

      * 加快部分含有溶劑的涂料的溶劑揮發(fā)從而避免溶劑殘留在固化的涂層中影響后續(xù)的物性；

      * 高溫可以加快分子運(yùn)動(dòng)；

紅外烘道的作用只有這些嗎？

      當(dāng)然不是！讓我們跟隨賀利氏日本公司的河村紀(jì)代子(Kiyoko Kawamura)和足利一男(Kazuo Ashikaga)的研究，探索紅外照射對(duì)UV固化的其他影響。
 

實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

       試驗(yàn)中采用了長(zhǎng)于2微米波長(zhǎng)的紅外線來(lái)從外部激活分子的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗械挠袡C(jī)分子對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)范圍都有吸收，并且所吸收的紅外能量會(huì)有效地激發(fā)分子的運(yùn)動(dòng)。所采用的原材料包括，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、聚酯丙烯酸酯(商品牌號(hào)M-8100)，甲氧基聚氧乙烯丙烯酸酯(商品牌號(hào)AM-90G)，環(huán)己烷二甲氧基單丙烯酸酯(CHDMMA)，以及光引發(fā)劑Irgacure127 (Hydroxyl Methyl Phenyl Propane Dimer，HMPP-D)和Irgacure 184 (Hydroxyl Cyclohexyl Phenyl Ketone，HCPK)。

一起來(lái)看看實(shí)驗(yàn)結(jié)果吧

       對(duì)于TMPTA的固化，要達(dá)到相同的抗刮性，采用IR預(yù)照射后再進(jìn)行UV固化的固化速度得到了顯著提高(Fig. 1)。

       經(jīng)過(guò)IR預(yù)照射后再進(jìn)行UV固化的丙烯酸酯雙鍵轉(zhuǎn)換率比未經(jīng)IR預(yù)照射的要高15%-20%。在涂層的底層和面層的雙鍵轉(zhuǎn)換率幾乎相同(Fig. 2)。

       在聚合物轉(zhuǎn)化方面，是否進(jìn)行IR預(yù)照射的影響不大。但是，所得到聚合物的數(shù)均分子量(Mn)卻受是否IR預(yù)照射的很大影響，隨著IR預(yù)照射強(qiáng)度的增加，數(shù)均分子量持續(xù)降低，這個(gè)原因是IR預(yù)照射使得引發(fā)劑產(chǎn)生了更多的自由基(Fig. 3)。

光裂解產(chǎn)物

       通過(guò)IR預(yù)照射，產(chǎn)生了更多的光裂解產(chǎn)物，這一結(jié)果說(shuō)明，光引發(fā)劑Irgacure127 在IR預(yù)照射之后的引發(fā)效率更高了。通過(guò)IR預(yù)照射，引發(fā)劑的分子運(yùn)動(dòng)加劇，其UV吸收效率或轉(zhuǎn)換效率更高，從而增加了其電子激發(fā)狀態(tài)并產(chǎn)生了更多的引發(fā)成分(Fig. 4)。

陽(yáng)離子固化體系

       在陽(yáng)離子固化體系中采用IR照射同樣會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于自由基固化體系中的積極效果。經(jīng)過(guò)IR預(yù)照射之后，抗刮性得到了提高，而IR后照射則加快了陽(yáng)離子固化體系的后固化速度。

        另外，UV固化后通過(guò)IR后照射，可以大大加快由于固化產(chǎn)生的收縮而引起的薄膜卷曲的釋放效果。采用50微米PET 薄膜，涂層厚度10微米，配方為HCPK/TMPTA=5/100，UV固化條件為L(zhǎng)H10 w/H-燈，輸出功率240瓦/厘米，固化速度5米/分鐘，IR功率6.4kw，所得到的薄膜卷曲釋放情況如下圖(左邊為未經(jīng)IR后照射，右邊為被IR后照射的)。

                剛固化后                        5分鐘后                       25分鐘后