流(liu)變(bian)和(he)拉(la)曼(man)光譜的(de)再(zai)次(ci)碰撞(zhuang)——UV膠的固化(hua)
流(liu)變(bian)和(he)拉(la)曼(man)光譜的(de)再(zai)次(ci)碰撞(zhuang)
UV膠的固化(hua)

流(liu)變(bian)學已(yi)成為(wei)UV固化(hua)動(dong)力(li)學研(yan)究中較(jiao)為(wei)常(chang)用(yong)的表(biao)征方法。流(liu)變(bian)學中的(de)參數(shu)—動(dong)態彈性模量(liang)G'對形(xing)態結構極(ji)其敏(min)感(gan),能(neng)夠(gou)很(hen)好(hao)的反(fan)映(ying)體系(xi)在輻(fu)射固化(hua)交聯過(guo)程中雙(shuang)鍵(jian)密度和(he)內(nei)部結構發(fa)生(sheng)的變(bian)化(hua),因(yin)此(ci)實時監測(ce)G'的變(bian)化(hua)可(ke)以(yi)從(cong)體系(xi)結構的(de)角(jiao)度反(fan)映(ying)固化(hua)程度。
UV固化(hua)本質是(shi)壹種化學反(fan)應(ying),材(cai)料(liao)暴露(lu)在特定的UV輻(fu)射下(xia)會引發(fa)自(zi)由基反(fan)應(ying),導(dao)致(zhi)機械結構發(fa)生(sheng)明顯變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)UV固化(hua)還(hai)可以(yi)通過(guo)拉(la)曼(man)光譜進(jin)壹(yi)步(bu)監測(ce),這些(xie)化(hua)學變(bian)化(hua)將(jiang)會通過(guo)特征峰的(de)生(sheng)成或降低(緩(huan)慢或(huo)快(kuai)速(su)變(bian)化(hua))反(fan)映(ying)在拉(la)曼(man)光譜中。
流(liu)變(bian)儀(yi)與拉(la)曼(man)光譜相(xiang)結合,可以(yi)同時(shi)獲得材(cai)料的(de)化學結構和(he)物理(li)性質的信息(xi),將(jiang)這些(xie)信息(xi)關聯(lian)起(qi)來(lai)以獲得在材(cai)料加(jia)工(gong)、反(fan)應(ying)機理(li)方面(mian)更加(jia)深(shen)入(ru)的(de)洞悉。UV固化(hua)系統(tong)和(he)拉(la)曼(man)光譜儀(yi)均(jun)可(ke)通(tong)過(guo)安東帕(pa)MCR系(xi)列流(liu)變(bian)儀(yi)軟件(jian)進行觸發(fa),從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)同(tong)步(bu)監測(ce)整(zheng)個UV固化(hua)過(guo)程中的(de)粘(zhan)彈性(xing)力(li)學行(xing)為(wei)和(he)光譜數(shu)據(ju)。

Omnicure S1500紫(zi)外(wai)固化(hua)系統(tong),配備5mm光纖。Cora5001拉(la)曼(man)光譜儀(yi),配備特制的聯(lian)用(yong)拉(la)曼(man)探(tan)頭——HT fiber probe 785。MCR流(liu)變(bian)儀(yi),使(shi)用(yong)帕爾(er)貼(tie)罩(zhao)(H-PTD)和(he)25mm石(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)平(ping)板。
UV固化(hua)系統(tong)和(he)拉(la)曼(man)儀(yi)均(jun)連接(jie)至(zhi)MCR流(liu)儀(yi)中,從(cong)而(er)UV輻(fu)射源和(he)拉(la)曼(man)光譜儀(yi)都(dou)可以(yi)通(tong)過(guo)流(liu)變(bian)儀(yi)進行(xing)自動(dong)觸發(fa),保(bao)障(zhang)原(yuan)位測量(liang)的同(tong)步(bu)性(xing)。
UV源與(yu)特制的聯(lian)用(yong)拉(la)曼(man)探(tan)頭

圖1:UV膠固化(hua)反(fan)應(ying)過(guo)程中的(de)損(sun)耗模量(liang)(紅色(se))和(he)儲能(neng)模量(liang)(黑色(se))變(bian)化(hua)曲(qu)線
流(liu)變(bian)測(ce)量(liang)的結果如圖1所(suo)示(shi)。從(cong)測(ce)量(liang)結果可(ke)以看出,樣(yang)品最初(chu)表(biao)現出粘(zhan)彈性(xing)流(liu)體響應(ying),其損(sun)耗模量(liang)(G')大(da)於(yu)儲能(neng)模量(liang)(G')。隨(sui)後,在UV輻(fu)射下(xia)激發(fa)了固化(hua)反(fan)應(ying),從(cong)而(er)可以(yi)觀察(cha)到(dao)模量(liang)的快(kuai)速(su)變(bian)化(hua)。兩(liang)個模量(liang)的變(bian)化(hua)曲(qu)線的交(jiao)叉(cha)點意(yi)味著樣(yang)品從(cong)液(ye)體主(zhu)導(dao)狀(zhuang)態轉(zhuan)變(bian)為(wei)固體主(zhu)導(dao)狀(zhuang)態。然(ran)而(er),在5s的(de)UV輻(fu)射時(shi)間(jian)結束後(hou),固化(hua)反(fan)應(ying)繼(ji)續進行(xing),這可(ke)以(yi)從(cong)模量(liang)的持(chi)續增加(jia)中觀測(ce)到(dao)。

圖2:950cm-1和(he)1150cm-1的峰強(qiang)隨(sui)固化(hua)時間的(de)變(bian)化(hua)
圖2為(wei)兩(liang)個拉(la)曼(man)特征峰(950 cm-1和(he)1050 cm-1)的峰強(qiang)變(bian)化(hua)曲(qu)線。所選(xuan)的(de)這兩(liang)個特征峰具(ju)備壹定代(dai)表(biao)性(xing),因為(wei)大(da)多數(shu)其他(ta)特征峰的(de)行(xing)為(wei)與其中壹(yi)個相(xiang)似。在5s的(de)UV輻(fu)射下(xia),兩(liang)個特征峰都(dou)出現(xian)了峰強(qiang)的(de)驟降(jiang)。在UV輻(fu)射結束後(hou),950 cm-1的峰強(qiang)迅(xun)速(su)達到(dao)穩定水(shui)平(ping),標誌(zhi)著相(xiang)應(ying)基(ji)團(tuan)化(hua)學變(bian)化(hua)的(de)結束;而(er)1050 cm-1的峰強(qiang)是(shi)逐漸下(xia)降的(de),這與(yu)之(zhi)前圖1所(suo)示(shi)的模量(liang)逐漸增(zeng)大(da)相呼應(ying);其余(yu)特征峰強(qiang)度(du)的變(bian)化(hua)率(lv)都(dou)處於(yu)上(shang)述兩(liang)個特征峰之(zhi)間。
拉(la)曼(man)光譜中的(de)整(zheng)體化(hua)學信號變(bian)化(hua)與(yu)流(liu)變(bian)性(xing)能(neng)變(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)相(xiang)吻合,兩(liang)種技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)相互印證。然(ran)而(er),拉(la)曼(man)光譜中展示(shi)的信息(xi)非常(chang)豐富,不同(tong)特征峰的(de)強(qiang)度變(bian)化(hua)曲(qu)線代(dai)表(biao)不同(tong)化(hua)學基(ji)團(tuan)的(de)反(fan)應(ying)特性,因(yin)此(ci),可以獲得每(mei)壹個感(gan)興(xing)趣(qu)的化學基(ji)團(tuan)的(de)變(bian)化(hua)信息(xi)。拉(la)曼(man)光譜的(de)這壹(yi)特性,不僅(jin)是(shi)樣(yang)品整(zheng)體流(liu)變(bian)特性的(de)補(bu)充,還(hai)為(wei)深(shen)入(ru)了解(jie)不同(tong)反(fan)應(ying)基(ji)團(tuan)的(de)特性提供了可能(neng)性(xing)。

安東帕(pa)的(de)流(liu)變(bian)-拉(la)曼(man)聯(lian)用(yong)設(she)備已被(bei)證明對監測(ce)復雜(za)的(de)反(fan)應(ying)機理(li)非常(chang)有益(yi)。MCR系列流(liu)變(bian)儀(yi)還(hai)可以(yi)與不同(tong)激發(fa)波長(chang)的(de)Cora5001拉(la)曼(man)光譜儀(yi),以及不同(tong)的(de)UV固化(hua)系統(tong)(不同(tong)波長(chang)、汞(gong)燈(deng)、LED光源)相(xiang)結合,且(qie)流(liu)變(bian)儀(yi)可使(shi)用(yong)多種型號(如珀耳(er)帖(tie)或電加(jia)熱(re)),為(wei)各種應(ying)用(yong)提供最大(da)的靈(ling)活(huo)性。
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