在深紫外LED灯珠固化进程中外表氧阻聚是一向困惑大家的问题:在空气中光固化时,氧阻聚效果常常致使涂层底层固化、外表未固化而发黏。
氧阻聚可致使涂层表层呈现很多羟基、羰基、过氧基等氧化性构造,然后影响涂层的长时间安稳性,乃至也许影响固化后漆膜的硬度、光泽度和抗划伤性等功能。为何?
一般物质的基态是单线态,O2 的安稳态却是三线态,有两个自旋方向相同的未成对电子。因而,它会与自由基的聚合反响竞赛而耗费自由基。
因为绝大多数光固化技术是在空气环境中进行的,并且首要的应用是涂料和油墨等具有极大外表/体积比的资料,所以O2 对光固化资料的自由基聚合反响有不容忽略的阻聚效果。
尤其涂膜厚度较薄时,油性有机系统中氧的浓度一般小于或等于2×10-3 mol/L,不只配方系统中溶解的氧分子阻挠聚合,在光引起进程中,跟着固化系统中氧分子的耗费,涂层外表空气中的氧也能够敏捷分散至固化涂层内,持续阻挠聚合。系统华夏溶解的氧浓度很低,较简单耗费掉。关于关闭系统,初级活性自由基耗费溶解氧的进程根本相当于聚合诱导期。相对而言,自外界不断分散至涂层内部的氧才是阻挠聚合的首要原因。氧阻聚也蕞简单发生在涂层的浅表层或全部较薄涂层内,因为这些区域内,环境中的氧分子分散更简单些。
随着科技的发展,深紫外LED灯珠替代原有的应用技术和产品有着广阔的市场应用前景,我们将深紫外LED与其替代的部分产品进行对比,其优势明显:
水龈灯:在医辽和食品领域,经常使用低压水龈灯杀菌,但是由于水龈容易对环境造成危害,所以研究人员一直希望找到性能优良的环保替代品。深紫外线是一种波长比较短的紫外线,杀灭细菌和病毒的效率比较高。尽管传统水龈灯的总输出功率大,单位面积输出光强却非常弱,只有280纳米紫外发光二极管的几百分之一。因此,深紫外280纳米波段LED比传统銾灯更适合近距离快速消毒,而且设备体积特别小巧。
传统紫外灯:传统紫外灯由于其工作原理的需要,与属于半导体产品的LED相比,体积非常庞大,需要高压启辉。此外,尽管传统水龈灯的总输出功率大,单位面积输出光强却非常弱,只有280纳米紫外发光二极管的几百分之一。因此,深紫外280纳米波段LED比传统銾灯更适合近距离快速消毒,而且设备体积特别小巧。
虽然深紫外LED灯珠在太阳光中能量占比仅5%,但在人类生活中应用广泛。目前,紫外光广泛应用于水净化、光固化和杀菌消毒等领域。传统的紫外光源一般是采用銾蒸气放电的激发态来产生紫外线,有着发热量大、功耗高、反应慢、寿命短和安全隐患等诸多缺陷。而新型的深紫外光源则采用发光二极管(LED)发光原理,相对于传统的銾灯拥有诸多的优点。其中,重要的优势在于其不含有毒銾元素。预示2020年将全方面禁止含有銾元素紫外灯的使用。因此,开发出一种全新的环保、高能紫外光源,成为了摆在人们面前的一项重要挑战。
由此,基于宽禁带半导体材料(氮化家、氮化家铝)的深紫外发光二极管(UV LED)成为这一新应用的不二选择。这一全固态光源体系校率高、体积小、寿命长,而且不过是拇指盖大小的芯片,就能发出比銾灯还要强的紫外光。这里面的奥秘主要取决于III族氮化物这种直接带隙半导体材料:导带上的电子与价带上的空穴复合时,产生光子。光子的能量则取决于材料的禁带宽度,所以科学家们可以通过调节氮化家铝(AlGaN)这种三元化合物中的元素组分来实现不同波长的发光。但是,要想实现UV LED的发光并不总是那么简单的事情。科学家们发现当电子和空穴复合时,并不总是一定产生光子,这一校率被称之为内量i子校率(IQE)。