金有铠-EB固化技术的物理基础

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1、EB固化技术的物理基础中国感光学会辐射固化专业委员会金有铠一、何谓EBEB表示电子束，是取之于英文ElectronBeam第一个字母即成为电子束的缩写。与UV取之于英文Ultra-Violet一样。因此UV表示紫外线，而EB代表着电子束。所谓EB固化也即是电子束固化。二、EB的物理定义这里所称谓的电子束，是指具有一定能量（运动的）电子在空间聚集在一起沿着同一方向运动的电子流。要强调的是运动着的，那就必须同一方向的，在空间运动，也就是说不需要载体。因此它就根本上与我们众所周知的在导体中运动的电功学上称谓的电流完全不同。虽然它们都是由电子形成。由导体作

2、载体的电流能照明，能取暖，能致冷、能致动。然而她不能使活性预聚体系固化。就像河水与雨滴一样，河水可以行船、养鱼、发电、而雨水却可以滋润庄稼浇灌树木花草，洗刷建筑。这就是说电功学上的电流与EB所表示的电子束虽然都是由电子组成，由于其组成的形态不同，功能也就不同。要指出的是电功学上的电流由于它必须依赖导体作为载体，因此一般地说，必须有一个闭环的导体形成的回路电流才可流动，一旦载体开环，电流就没有了。而EB因为是空间中运动的电子束，不需要有载体，因此就物质空间上说它是一个开环。辐射固化正是利用电子在开环中的性能引发活性预聚体产生交联聚合。三、EB和UV统

3、称辐射固化。其实EB和UV都是一种辐射能量的载体。UV只不过是波长在200nm-400nm之间的一种电磁波。我们通常使用的UV能源取之于UV灯管，而此灯管之所以发出UV，而是通过其它的能量（电能）将灯管中的气体分子原子激发，这些被激发的原子（不稳定）反回基态时必须释放出被激时所吸收的能量，释放的方式以辐射电磁波的形式回到基态。选择适当的分子，给予足够的能量使其激发就可以得到设定辐射电磁波的波长，如果选择其辐射电磁波的波长在200nm-400nm之间就成为UV源。其实地球上天然能源太阳能就是多以电磁波形式辐射到地球，只不过其辐射电磁波在400-800

4、之间大部分可直达地球，而又可被人类眼睛所感观而已。而以紫外、红外、X射线、γ射线以及各种宇宙线等等或是被地球大气层散射或是被吸收。其实波长越短的电磁波在其与物质作用时也显现出微粒性。在辐射化学的研究中就把波长为入的电磁波以能量为hυ(h/λ)光子来考虑。而快速运动带电粒子（速度越近光速越显现）也表现出波的性能，如衍射、绕射和干涉，譬如高能电子束也可称为β射线。所以，UV和EB都可统称辐射固化，而在涂料和油墨的涂层固化的作用机理上不尽相同，EB是UV的补充和延展。四、EB固化对电子束的要求在EB固化中，电子束必须具备以下的性能。ò具有足够穿透厚约10

5、0μM、密度接近1的被辐射物的能力，而且在穿透如此厚度之后仍然具有能使辐射物引发聚合反应的能量。、ò必须有足够高能电子浓度，使被辐射照物产生链引发，致链增长最终形成交联聚合物，要想在时间上和速度上抵制其它引起链终止的因素如氧阻聚，或相反粒子的复合等，具有一定浓度（电子流强度）是必须的。这里我们必须引入辐射化学中三个重要的物理量。①.电子束能量E（ev电子伏）-25-191ev=0.446×10KWH（千瓦小时）1ev=1.602×10J（焦耳）-61ev=1.6021×10Gy（戈瑞）这是电子伏对应于电能，热能和吸收剂量三个关系式。众所周知，凡是具

6、有质量的物体，只要给以作用力就能得到加速度F=ma(Ft=mv.2E=1/2mv)由于电子的质量M太小，体积也很小，因此要想单纯的以机械力给电子加速而获得足够能量实际是难以实现的。然而因为电子是带电的粒子，而任何带电粒子在电场中都可受电场作功而获得能量。因此使电子获得能量最便捷的方法就是使电子在电场中加速。其已获得的能量以下式表示：E=e×V式中：e表示带电粒子的电荷量V表示带电粒子所处电场的电压此处强调的是，电子获得的能量是其所处电场处E1的电压，而不是形成电场E0的电压。带电粒子在电场中获得的能量数值，用以下单位表示。ev（电子伏特）Kev(千

7、电子伏特)Mev(兆电子伏特)而不是电压单位（V）伏特，高能物理中还有Gev、Tev。②.吸收剂量（D）Gy（戈瑞）dE/dm吸收剂量表示被辐照物质单位质量吸收辐照能量的多少。因为辐射能量在被辐照的介质中引起的物理和化学变化与介质的吸收剂量是密切相关的。这里必须一提是吸收剂量中能量密度和能量强度是不同的概念，就电子束能量而言，如电子束能量：E=neV=ne·V=e·nV但其物理含义不同。E=ne·V表示n个电子在v伏特电场作用下的能量。而E=e·nV表示一个电子在nV电场作用下的能量。一个极高能量的电子，在穿透介质时，恐怕会引起更为复杂的我们所不希

8、望的物理化学变化。因此，并不是能量越高越好。③.辐射化学产额G值分子数/100evmd/JG值表示被辐照的物质，每吸收10