精确表征UV涂料的固化过程——Curing Scan应用

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. 确定最佳固化方案：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…