热分析-DSC 利用DSC搭配UV光照装置分析光固化涂料的固化行为
光固化涂料因其快速固化、低挥发性和环保特性，被广泛应用于涂层、3D 列印、电子封装等领域。然而，不同配方的光固化涂料在固化行为上的差异，对其最终性能影响甚大。
因此，如何准确评估涂料的固化特性，对于材料的开发与应用至关重要。
本研究利用热示差扫描量热仪（DSC, Differential Scanning Calorimetry）搭配光照装置及特定波长滤玻片，来分析不同条件下光固化涂料的固化动力学与热焓变化，为材料的配方设计提供重要的参考数据。
使用仪器&设备
- DSC（Hitachi DSC200）
- 光照装置（LED or UV灯源）
- 滤波片（254, 313, 365, 385, 395, 405, 436nm可选择）
- 光固化涂料A、B样品
- DSC样品铝盘
◆ 测试条件
- 在DSC炉体外接LED光源，并透过滤玻片控制特定波长，模拟应用环境。
- 记录样品A与样品B在不同照射条件下的DSC曲线，分析其放热峰（exothermic peak）、总固化热焓
（enthalpy of curing）及固化时间。 - 比较A、B样品在不同波长光源下的反应速率与总热焓变化，以评估其固化行为差异。
固相衍生化（SPD）工作流程
▲图二 Sample A DSC+光照装置测试结果
▲图三 Sample B DSC+光照装置测试结果
◆ 固化热焓（ΔH）比较
固化热焓是指材料在固化过程中释放或吸收的能量大小，反映了化学键形成的数量和强度。- 为何固化热焓高代表更紧密的结构？
当样品B的固化热焓（ΔH）高于样品A时，表示样品B的固化过程中发生了更剧烈的交联反应（Cross-linking），形成
了更高密度的三维网状结构。
这种紧密结构带来以下优势：
✅ 耐磨性与耐刮性提升：紧密交联的网状结构提升材料的硬度，使膜层能够抵抗外力刮擦与磨损。
✅ 附着力提升：高热焓代表化学反应更加完整，促使膜层与基材表面形成更强的化学键或凡德瓦力，使附着力更强。
◆ 固化时间与结构稳定性
固化时间是指材料从液态转变为固态的过程所需时间，反映了化学反应进行的速率与完整性。
- 为何固化时间长有助于形成更加稳定和均匀的结构？
如果固化过程过于快速，分子之间的交联反应可能未充分进行，导致结构不完整或产生内应力，降低膜层的稳定性与
机械性能。
机械性能。
固化时间较长时，分子有足够时间进行缓慢而充分的排列与交联，从而形成更均匀、稳定的结构，带来以下优势：
✅ 提升耐用性：均匀的交联结构分散内部应力，减少缺陷与微裂缝的产生，使膜层更耐用。
✅ 提升可靠性：化学键分布稳定、内应力较低，使膜层的物理性能更一致，适用于不同环境条件下的应用。
◆ 不同波长对固化行为的影响
经过滤波片调控波长后，发现特定波长（如365 nm 或 405 nm）对样品的固化影响显著。
- 样品A在365 nm时固化速率最高，显示其配方适合此波长的光源，能有效触发光聚合反应。
- 样品B则可能在405 nm条件下表现较佳，显示其光起始剂的最佳吸收范围不同。
这些数据显示，不同涂料的配方对光源波长的依赖性不同，因此选择适合的光源条件是确保固化效果的关键。
结论
此应用透过DSC搭配LED光源与滤波片技术，成功分析光固化涂料在不同条件下的固化行为，并得出以下结论：- DSC测试可准确获取光固化涂料的固化热焓（ΔH）与固化时间，作为材料配方优化的关键参数。
- 不同配方的光固化涂料在特定波长的光照条件下，固化效率与最终固化程度可能存在显著差异。
- 此方法可作为光固化材料开发的参考，帮助研发人员选择适当的光源与配方，以提升应用效能。
透过DSC技术，研发人员能够更精确地掌握光固化涂料的动力学特性，进一步优化材料设计，满足不同应用需求。
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