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中山大学杨建文:UV LED在固化应用方向的趋势与前景

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-09-16   来源:中国半导体照明网  浏览次数:517
辐射固化是利用紫外光(UV) 或 电子束(EB)为能量源,引发具有化学反应活性的液态配方快速转变为交联固态的过程。 分为光固化(UV固化)和电子束固化(EB固化)。UV/EB辐照下,材料由液态瞬间转变为交联固态的过程。UV/EB辐照下,材料由可溶性固态转变为不可溶交联固态的过程。UV固化技术更为成熟和普及。
 
在近日由长治市人民政府、国家半导体照明工程研发及产业联盟(CSA)和山西云时代技术有限公司共同主办的“第二届紫外LED长治产业发展峰会”上,中山大学副教授杨建文分享了UV LED在固化应用方向的趋势与前景。
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辐射固化技术具有环境友好、高效性、适应性广、经济、节能等特点,能耗不足溶剂型烤漆的10%。随着能源消耗量逐年增加,未来能源需求更大;新法规出台,限制更加严格;客户产品质量要求不断提高。UV/EB 涂料正合时宜。
 
辐射固化技术可以说是耀眼的低碳明星,以光固化替代传统热固化,可减少CO2排放90%以上。EB固化能量150~300 keV;EB固化过程对能量的利用率高达60%;传统热固化仅2~3 %左右。
 
辐射固化技术并非无所不能,但却无所不在。UV/EB固化油墨、光固化胶粘剂、UV/EB固化纤维增强复合材料、UV/EB 固化涂料等,广泛应用与OLED制造、印刷电子、LCD平板显示器核心制造、风电/光伏/光热产业等领域。
 
2019中国UV固化市场达到209亿元,涂料UV固化技术悄然进入生活,比如纸张、卡纸、板材涂装,真空电镀UV涂料,塑胶涂料,手机、DC、LCD、空调、冰箱、电器外壳涂装等。
 
UV/EB固化技术高端应用新领域涉及UV固化汽车涂料与修补漆、UV/EB卷材涂层(盘绕)、光固化与3D打印、航天航空器与UV/EB技术、UV固化喷墨印刷、FPD光学涂布、软OLED 薄膜封闭处理、UV喷墨印刷OLED显示器、UV/EB固化与PDLC - Smart glass、UV地坪涂料和涂装、电子产业、通讯光纤、光固化CIPP、UV固化锂电池材料、风电叶片等。
 
从Hg UV 固化到UV LED固化可以说是光固化技术的革命性转换,UV LED相对于Hg UV具有更节能、更安全、没有汞的潜在污染问题、光强输出更稳定、节省生产空间、发热升温缓解、更利于深层固化等优势。
UV LED 固化已成功应用于胶印、丝印油墨印刷(部分),玻璃塑料粘接、压敏胶带生产、喷墨印刷、3D打印(SLA、CLIP、DLP)、部分板材涂装固化(UV底漆基本适用)、UV LED甲油胶(全面采用)、通讯光线涂装(部分实现)等领域。
 
当前,UV LED 固化技术还存在短板,比如UV LED光固化表面氧阻聚问题,UV LED光源发射波长与现有光引发剂吸收波长匹配性较低,导致光引发效率较低,光解产生活性自由基速率不高,容易受到氧分子结合而阻聚。表面氧阻聚是当前UV LED光固化应用过程主要制约障碍之一。
 
杨建文表示,为解决当前UV LED固化的核心短板问题,需要从化学材料与光源两个角度努力。目前,化学材料的优选已接近极限,材料创新发展满意度不高。结果是氧阻聚仍未妥善解决,限制UV LED固化只在小范围内应用。配方厂家、涂装用户期盼UV LED光源能有进一步突破。比如提高UVB LED单珠功率,增大输出光强(期望>800 mW/cm2),但需进一步解决散热问题。优化封装和模组,提高聚焦光强。如多刀线性共焦,提高聚焦光强,且易散热。扩展365 UV LED、UVB LED发射波长分布宽度等。
 
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