楊建文教授:UV LED固化短板問題需從化學(xué)材料與光源兩角度破解.
輻射固化是利用紫外光(UV) 或 電子束(EB)為能量源，引發(fā)具有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)配方快速轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)固態(tài)的過程。分為光固化（UV固化）和電子束固化（EB固化）。UV/EB輻照下，材料由液態(tài)瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)固態(tài)的過程。UV/EB輻照下，材料由可溶性固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇芙宦?lián)固態(tài)的過程。UV固化技術(shù)更為成熟和普及。
在近日由長(zhǎng)治市人民政府、國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）和山西云時(shí)代技術(shù)有限公司共同主辦的“第二屆紫外LED長(zhǎng)治產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)”上，中山大學(xué)副教授楊建文分享了UV LED在固化應(yīng)用方向的趨勢(shì)與前景。
中山大學(xué)副教授 楊建文
輻射固化技術(shù)具有環(huán)境友好、高效性、適應(yīng)性廣、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等特點(diǎn)，能耗不足溶劑型烤漆的10%。隨著能源消耗量逐年增加，未來能源需求更大；新法規(guī)出臺(tái)，限制更加嚴(yán)格；客戶產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高。UV/EB 涂料正合時(shí)宜。
輻射固化技術(shù)可以說是耀眼的低碳明星，以光固化替代傳統(tǒng)熱固化，可減少CO2排放90%以上。EB固化能量150～300 keV；EB固化過程對(duì)能量的利用率高達(dá)60%；傳統(tǒng)熱固化僅2～3 %左右。
輻射固化技術(shù)并非無所不能，但卻無所不在。UV/EB固化油墨、光固化膠粘劑、UV/EB固化纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、UV/EB 固化涂料等，廣泛應(yīng)用與OLED制造、印刷電子、LCD平板顯示器核心制造、風(fēng)電/光伏/光熱產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域。
2019中國(guó)UV固化市場(chǎng)達(dá)到209億元，涂料UV固化技術(shù)悄然進(jìn)入生活，比如紙張、卡紙、板材涂裝，真空電鍍UV涂料，塑膠涂料，手機(jī)、DC、LCD、空調(diào)、冰箱、電器外殼涂裝等。
UV/EB固化技術(shù)高端應(yīng)用新領(lǐng)域涉及UV固化汽車涂料與修補(bǔ)漆、UV/EB卷材涂層（盤繞）、光固化與3D打印、航天航空器與UV/EB技術(shù)、UV固化噴墨印刷、FPD光學(xué)涂布、軟OLED 薄膜封閉處理、UV噴墨印刷OLED顯示器、UV/EB固化與PDLC - Smart glass、UV地坪涂料和涂裝、電子產(chǎn)業(yè)、通訊光纖、光固化CIPP、UV固化鋰電池材料、風(fēng)電葉片等。
從Hg UV 固化到UV LED固化可以說是光固化技術(shù)的革命性轉(zhuǎn)換，UV LED相對(duì)于Hg UV具有更節(jié)能、更安全、沒有汞的潛在污染問題、光強(qiáng)輸出更穩(wěn)定、節(jié)省生產(chǎn)空間、發(fā)熱升溫緩解、更利于深層固化等優(yōu)勢(shì)。
UV LED 固化已成功應(yīng)用于膠印、絲印油墨印刷（部分），玻璃塑料粘接、壓敏膠帶生產(chǎn)、噴墨印刷、3D打?。⊿LA、CLIP、DLP）、部分板材涂裝固化（UV底漆基本適用）、UV LED甲油膠（全面采用）、通訊光線涂裝（部分實(shí)現(xiàn)）等領(lǐng)域。
當(dāng)前，UV LED 固化技術(shù)還存在短板，比如UV LED光固化表面氧阻聚問題，UV LED光源發(fā)射波長(zhǎng)與現(xiàn)有光引發(fā)劑吸收波長(zhǎng)匹配性較低，導(dǎo)致光引發(fā)效率較低，光解產(chǎn)生活性自由基速率不高，容易受到氧分子結(jié)合而阻聚。表面氧阻聚是當(dāng)前UV LED光固化應(yīng)用過程主要制約障礙之一。
楊建文表示，為解決當(dāng)前UV LED固化的核心短板問題，需要從化學(xué)材料與光源兩個(gè)角度努力。目前，化學(xué)材料的優(yōu)選已接近極限，材料創(chuàng)新發(fā)展?jié)M意度不高。結(jié)果是氧阻聚仍未妥善解決，限制UV LED固化只在小范圍內(nèi)應(yīng)用。配方廠家、涂裝用戶期盼UV LED光源能有進(jìn)一步突破。比如提高UVB LED單珠功率，增大輸出光強(qiáng)（期望>800 mW/cm2），但需進(jìn)一步解決散熱問題。優(yōu)化封裝和模組，提高聚焦光強(qiáng)。如多刀線性共焦，提高聚焦光強(qiáng)，且易散熱。擴(kuò)展365 UV LED、UVB LED發(fā)射波長(zhǎng)分布寬度等。
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