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紫外光固化材料表面物化性质的表征与研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-14  浏览次数:788

要:紫外光固化材料的表面性能指标有很多,如光泽、硬度、耐磨性、表面能等。目前在该领域中,快速成型技术、固相微萃取技术等的发展对涂层的表面润湿性、再涂覆性以及吸附性能提出了更高的要求,而这与固化涂层的表面能及表面化学结构组成等有着密切的关系。因此已有很多研究者针对这些方面做了相关工作。本文综述了有关光固化材料表面物理化学性质的研究方法和测试技术(如ATR-FTIR红外反射分析技术和XPS分析),并讨论了紫外光固化材料的组成物质等其他条件对固化材料表面性能的影响。关键词:紫外光固化;表面能;ATR-FTIR;XPS;特征官能团;元素

0引言由于紫外光固化技术具有高效、节能、污染小等优点,现已广泛应用于涂料、胶粘剂、印刷业等行业。随着紫外光固化技术研究的不断深入、应用领域的不断扩大,人们对紫外光固化体系有了比较深刻的认识。然而目前关注较多的是光固化材料的本体性质,例如其固化时的体积收缩,固化材料的热性能、机械性能等。然而,在紫外光固化技术许多应用领域,如UV固化涂料、UV印刷油墨、快速成型技术、固相微萃取中,固化材料的表面性质扮演着更重要的角色,因为它直接关系到固化产品的美观性、尺寸精度、萃取选择性和灵敏度等。与表面相关的特征有:表面的润湿性、光泽、硬度和耐磨性等。其中针对光泽、硬度、耐磨性等指标,已有较多研究。本文将围绕光固化材料表面物理化学性质的表征及影响因素,综述相关领域的研究进展。

1表面物化性质研究方法

紫外光固化材料的表面能、表面特征官能团、元素组成和状态等信息有利于研究表面的物化性质,而对于物化性质的把握有助于认识固化材料表面性能差异或优劣的根本原因。因此,以上信息具有一定的实际意义和研究价值。下面分别介绍几种重要的光固化材料表面性质的研究方法。

1.1表面能测定

固化层的表面能可以反映出其表面润湿性能的优劣,是表面性能的一个重要指标。液体的表面自由能即表面张力可以通过实验的方法直接测得。固体的表面自由能不能通过实验直接测得,只能借助于与固体表面有关的一些方法来推算。已有文献报道通过测定标准探针物质在涂层表面接触角的方

其中F1、F2分别为(γp)构成:和。其具体原理和方法如下:根据Fowkes理论,有机化合物(包括固体和液体)的表面张力主要是由表面张力的色散分量(γd)和极性分量(γP)构成:

方程从色散力的角度给出了接触角的表达式:

将(2)与YoungE方程相结合,得出方程:

方程(2)、(3)式中,极性力分别为二碘甲烷的色散力、极性力和表面张力,为水的色散力和表面张力,分别为固体的色散力和极性力。因此,如果分别为固体的色散力和极性力。因此,如果有两种液体,它们的表面张力及其色散分量和极性分量都是已知的,则测出这两种液体在待测固体表面的接触角便可以最终得出固体的表面能。该文中用水和二碘甲烷(此法中常用的标准液体)测量,其中,水的表面张力和色散分量分别为72.8mN/M和21.8mN/M(20℃);二碘甲烷的表面张力和色散分量分别为50.8mN/M和49.5mN/M注:本站部分资料需要安装PDF阅读器才能查看,如果你不能浏览文章全文,请检查你是否已安装PDF阅读器!

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