Auswahl von Fotoinitiatoren in UV-Lackformulierungen
Radikalische Photoinitiatoren werden je nach dem Wirkungsmechanismus des Photoinitiators zur Erzeugung aktiver Radikale in zwei Hauptkategorien unterteilt, nämlich in Photoinitiatoren vom Spaltungstyp (auch als Photoinitiatoren vom Typ I bezeichnet) und in Photoinitiatoren vom Wasserstoffeinfangstyp (auch als Photoinitiatoren vom Typ II bezeichnet). Bei den üblicherweise verwendeten Spaltphotoinitiatoren handelt es sich von der Struktur her meist um Arylalkylketone; die gebräuchlichsten Sorten sind 184, 2959, 651, 907, 369, 1173, 819, TPO, MBF, 754, usw. Die üblicherweise verwendeten wasserstoffbindenden Photoinitiatoren sind strukturell gesehen meist Benzophenone oder heterozyklische aromatische Ketone mit den üblichen Qualitäten wie BP, ITX und 2-EA. Die üblichen Co-Initiatoren sind hauptsächlich reaktive Amine und tertiäre Aminbenzoate. In diesem Artikel werden die Leistung von Fotoinitiatoren und Anwendungsfälle kombiniert, um die Auswahl von Fotoinitiatoren bei der Formulierung von lichthärtenden (UV-)Beschichtungen kurz zu erläutern.
ErsteDas Absorptionsspektrum des Photoinitiators und das Emissionsspektrum der Lichtquelle passen sich dem Prinzip an.
Im Handel erhältliche Lichtquellen sind Quecksilberlampen, LED-Lampen, Induktionslampen und Metallhalogenidlampen. Bei der Auswahl der Photoinitiatoren ist entsprechend dem Emissionsspektrum der Lichtquelle eine größere Absorption des Spektrums der Initiatoren zu wählen.
Anwendungsbeispiele. In Nagellackformulierungen werden häufig Leuchtstofflampen und LED-Lampen verwendet. Leuchtstofflampen haben ein Emissionsspektrum von 370-420nm und LED-Lampen ein Emissionsspektrum von etwa 365nm/395nm. Beide Lampenemissionsspektren gehören zum langwelligen Bereich und erfordern die Auswahl von Initiatoren, die Licht bei längeren Wellenlängen absorbieren. Tabelle 1 zeigt die Absorptionsspitzen verschiedener gängiger Fotoinitiatoren. Wenn Sie den gewünschten Initiierungseffekt erzielen wollen, sollten Sie einen Fotoinitiator mit einer Absorptionsspitze über 365 nm wählen, z. B. TPO, 819 usw. Im tatsächlichen Test ist die Aushärtungswirkung aller Photoinitiatoren TPO und 819 gut, und die vorhergesagte Wirkung ist konsistent.
ZweiteFarbige Systeme, Auswahl von tief härtenden Photoinitiatoren.
In einem farbigen System, insbesondere in einem dunklen System, absorbiert das Pigment selbst einen Teil der UV-Energie, was dazu führt, dass das UV-Licht nicht in den Lackfilm eindringen kann und die tiefe Schicht des Fotoinitiators nicht genug Energie absorbieren kann, um die Polymerisation auszulösen, was letztlich zu einer schlechten Aushärtung führt. Je heller der Film ist, desto geringer ist die Haftung, desto stärker ist die Faltenbildung auf der Oberfläche, was sich auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Farbfilms auswirkt. Bei der Lichthärtung gilt: Je länger die Wellenlänge des ultravioletten Lichts ist, desto stärker ist seine Durchdringung und desto leichter erreicht es die tieferen Schichten des Films, während kurze Wellen die tieferen Schichten des Films nicht so leicht erreichen. Dies erschwert die Einleitung der Polymerisation oder die unvollständige Aushärtung in den tieferen Schichten des Lackfilms, wenn kein langwelliger Photoinitiator vorhanden ist, der die Energie der langen Wellen absorbiert. Bei farbigen Systemen ist daher die Wahl eines Tiefenphotoinitiators von entscheidender Bedeutung. Unter Bezugnahme auf die obige Tabelle 1 können langwellige Fotoinitiatoren wie TPO/819/651 so gewählt werden, dass sie besser mit kurzwelligen Fotoinitiatoren wie 184/1173 zusammenarbeiten.
Wie bei der UV-Einschichtfarbe ist das schwarze System anfällig für schlechte Haftung und das Phänomen, dass die Farbe vom 100er-Raster abfällt. Nach Zugabe von 1,5% 819 in die Formulierung stieg die Haftung des Lackfilms deutlich an, was darauf hindeutet, dass 819 die Tiefenhärtung erleichtert. Darüber hinaus ist die Wirkung im Schwarz/Weiß-System, 907/ITX+184-Verbindung und 369/ITX+184-Verbindung, hervorragend.
Drittegibt es Anforderungen an die Auswahl des Photoinitiators für das Vergilbungslicht-Härtungssystem.
In der Lack-und Weiß-System, Vergilbungsbeständigkeit ist ein wichtiger Indikator für die Leistung des Farbfilms, zusätzlich zu der Auswahl der guten Vergilbungsbeständigkeit des Harzes, Monomer, Fotoinitiatoren bringen Vergilbung Probleme müssen auch darauf achten, zu zahlen. Das Vorhandensein eines solchen Substituenten in der konjugierten Struktur des Photoinitiators wie N-Dimethylamin führt zu einer höheren Tendenz zur Vergilbung durch Bestrahlung; in ähnlicher Weise führt das Vorhandensein eines solchen Substituenten in der Struktur des aktiven Amins auch zu einer erhöhten Vergilbung.
Tabelle 2 auf der linken Seite zeigt den Vergleich des Vergilbungsindexes verschiedener Fotoinitiatorformulierungen nach der Verfestigung mit Pentaerythritoltriacrylatpropoxid als Hauptkörper und keinem Fotoinitiator als Blindreferenz. Wie aus der Tabelle hervorgeht, sind die Fotoinitiatoren 184, 1173, 754 und MBF die am wenigsten vergilbenden Fotoinitiatoren für die Hauptauswahl an Lack- und Weißsystemformulierungen.
Viertedie Löslichkeitsleistung im aktiven Verdünner und Oligomer.
Eine gute Löslichkeit ist eine wichtige Voraussetzung für die Auswahl von Fotoinitiatoren in der Formulierung; je besser die Kompatibilität, desto stabiler das Formulierungssystem. In der Abbildung links ist die Löslichkeit einiger Fotoinitiatoren in gängigen Lösungsmitteln und Monomeren dargestellt.
Fünftedie Wahl des UV-LED-Photoinitiators.
UV-LED-Lichtquelle ist eine schnell wachsende Aushärtung Ausrüstung in den letzten Jahren, wegen seiner energiesparenden und umweltfreundlichen, nicht das Substrat beschädigen ist sehr beliebt, so dass in UV-LED-Härtung bei der Wahl der Fotoinitiatoren werden auch mehr und mehr Aufmerksamkeit auf die Verwendung bezahlt. UV-LED-Härtung Formulierungen bei der Auswahl der Fotoinitiatoren sollte auch mit den oben genannten Grundsätzen kombiniert werden, vor allem, um die Absorptionsspitze und Lichtquelle Emissionsspektrum passend zu den Fotoinitiator zu wählen.
Das Emissionsspektrum der UV-LED-Lichtquelle liegt zwischen 360 und 405 nm, wobei 365nm, 375nm, 385nm, 395nm und 405nm die höchste Intensität aufweisen und zum langwelligen Bereich gehören. Bei weiteren Tests wurden mehrere Photoinitiatoren mit den höchsten Absorptionsraten bei 365nm, 385nm bzw. 395nm gefunden. Was die Wirksamkeit betrifft, so sind DETX und EMK geeignete Fotoinitiatoren für UV-LED-Lichtquellen.
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