信息摘要：
對于光固化的配方來說，一定需要有一個UV光源來激發(fā)配方中的光引發(fā)劑，產(chǎn)生自由基或者陽離子，然后才能引發(fā)劑聚合反應(yīng)的進(jìn)行，從而完成從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。因此，對于光
對于光固化的配方來說，一定需要有一個UV光源來激發(fā)配方中的光引發(fā)劑，產(chǎn)生自由基或者陽離子，然后才能引發(fā)劑聚合反應(yīng)的進(jìn)行，從而完成從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。因此，對于光固化應(yīng)用，UV光源是一個必須的硬件配置。今天我們就來談?wù)刄V光源，以及對光源的測量。
光源和能量的關(guān)系
光引發(fā)劑是一種光照下不穩(wěn)定的分子，其分子中含有低離解能的化學(xué)鍵，可以在UV光的照射下發(fā)生斷裂而形成自由基。紫外光所發(fā)射出來的是一定波長的光子，而光子的能量和其波長密切相關(guān)。通過著名的普朗克-愛因斯坦關(guān)系公式(Planck–Einstein Relation)，我們可以得到單個光子的能量值：
光子的能量和其波長成反比，波長越短，能量越高。使特定化學(xué)鍵產(chǎn)生離解的能量和某一波長范圍的UV光相關(guān)，離解能越高，所需UV輻照的波長就越短。對于不同化學(xué)鍵的鍵能，其所需UV光的波長關(guān)系如圖1所示。
UV的波段和特點
對于UV光，通常被分為UVA，UVB和UVC三個波段(圖2)。對于光固化來講， UV光源的發(fā)射波長一定要和光引發(fā)劑的吸收波長相匹配，才能發(fā)生光引發(fā)劑的裂解而生產(chǎn)自由基。這個匹配，可以通過對UV光源或光引發(fā)劑的調(diào)整和選擇來達(dá)到。
對于UV光還有一些其他的分類方法。根據(jù)ISO21348中對太陽輻射中UV光部分的分類如圖3所示。除了ISO21348對UV的分類叫法以外，還有一個稱呼叫做UVV，這個稱呼將UVA的上限擴(kuò)充到了450nm，不過這一稱呼缺乏標(biāo)準(zhǔn)的定義，因此在不同場合可能會有差別。
UV的穿透力
不同波長的光(更加準(zhǔn)確的說法是電磁射線)穿透力是不同的，波長越長的光穿透能力越強(qiáng)，波長越短的光穿透能力越弱。對于UV涂料油墨來說，UVC和UVB幾乎完全被表層的涂料油墨所吸收，穿透的深度在1-2微米，甚至更少。因此吸收波長在這個范圍內(nèi)的光引發(fā)劑更加適合表面固化。而長波長的UVA，以及UVV具有深得多的穿透深度，可以達(dá)到5-100微米，通常可以達(dá)到涂料油墨的底層，即基材界面。吸收波長在這個范圍內(nèi)的光引發(fā)劑更加適合深層固化。在實際配方中，通常會是不同光引發(fā)劑的組合，從而同時達(dá)到良好的表面固化和深層固化。
UV汞燈
光固化應(yīng)用中被廣泛使用的汞燈，更加準(zhǔn)確的稱呼叫做中壓汞燈，其使用已經(jīng)有數(shù)十年的歷史。汞燈所發(fā)射的光譜除了涵蓋整個UV光譜區(qū)域，而且還包含可見光以及紅外的部分。因此汞燈所發(fā)生的紫外光可以涵蓋幾乎所有傳統(tǒng)商業(yè)化光引發(fā)劑的吸收光譜區(qū)域，從而達(dá)到很好的固化效果。
中壓汞燈所消耗的能量中，只有28%被轉(zhuǎn)換為紫外光，其中UVC占14%左右，UVA和UVB各占7%左右。剩下的70%左右能量均被轉(zhuǎn)換為了可見光和紅外，而這一部分和UV固化沒有直接的幫助。不過，紅外有時對固化也會有一些正面的影響，因為熱可以降低體系的粘度，從而促進(jìn)自由基的移動來加快反應(yīng)。
通過在中壓汞燈中添加其他的鹵化金屬可以改變汞燈的發(fā)射光譜及能量分布。在汞燈中摻入鹵化鎵之后，可以強(qiáng)化UVA和UVV部分的輸出，而UVC部分會有所降低，從而對深層固化有利。摻入鹵化鐵可以對UVA的350-390nm波段有顯著的增加，而UVB和UVC部分有所降低，這種情況也對深層固化有利。
