Kurze Beschreibung der wasserstoffbindenden Photoinitiatoren und ihrer zwei Hauptkategorien
Schnelle Antwort: In den meisten UV-Systemen werden Photoinitiatoren anhand eines ausgewogenen Verhältnisses von Wellenlängenübereinstimmung, Durchhärtung, Farbkontrolle und Liniengeschwindigkeit ausgewählt. Käufer vergleichen in der Regel ein kombiniertes Paket anstelle eines einzelnen Produkts.
Wasserstoff einfangende Photoinitiatoren, auch als Typ-II-Photoinitiatoren bezeichnet, werden im Allgemeinen von aromatischen Ketonstrukturen dominiert und umfassen auch bestimmte dickringige aromatische Kohlenwasserstoffe. Sie haben bestimmte lichtabsorbierende Eigenschaften, und der passende Co-Initiator, d. h. der Wasserstoffdonator, hat selbst keine Absorption im langwelligen UV-Bereich. Wasserstoff einfangende Photoinitiatoren absorbieren UV-Energie und gehen im angeregten Zustand bimolekulare Wechselwirkungen mit dem Co-Initiator ein, wobei reaktive Radikale entstehen. Tertiäre Amine werden häufig als Co-Initiatoren für die Kopplung mit wasserstoffeinfangenden Photoinitiatoren verwendet. Im folgenden Diagramm wird der Wirkungsprozess am Beispiel des Fotoinitiators Benzophenon beschrieben.
Erstens, Benzophenon + tertiäres Amin-Photoinitiatorsystem
Benzophenon (BP) Fotoinitiator ist in der Regel farblos oder leicht gelbe Kristalle, Löslichkeit in gängigen Lösungsmitteln ist relativ gut, die maximale Absorptionswellenlänge von etwa 340nm, und die Mitteldruck-Quecksilber-Lampe Emissionswellenlänge entsprechen. Hier sollten wir auf den Unterschied zwischen Benzophenon-Photoinitiator und Benzophenon-UV-Absorber achten, ihre Struktur ist relativ ähnlich, die maximale Absorptionswellenlänge von Benzophenon-UV-Absorber liegt im Allgemeinen bei 330 nm. Die Synthese von BP ist einfach und ein kostengünstiger Fotoinitiator, aber die Fotoinitiatoraktivität ist im Allgemeinen nicht so gut wie die von HMPP, HCPK und anderen häufig verwendeten Crack-Fotoinitiatoren. Die Aushärtungsgeschwindigkeit von BP-Photoinitiatoren ist relativ langsam, und es kann leicht zu einer Vergilbung der ausgehärteten Beschichtung kommen, die durch die Verwendung großer Mengen tertiärer Amin-Co-Initiatoren noch verstärkt wird.
Als Fotoinitiator für die Wasserstoffbindung hat BP auch seine Vorteile. Zunächst einmal können seine niedrigen Kosten und sein niedriger Preis in einigen Formulierungen mit geringem Mehrwert und niedrigen Qualitätsanforderungen verwendet werden. So zum Beispiel für dekorative Druckknopfbeschichtungen und farbige Substratlacke. Um die Kosten, Vergilbung, Aushärtungsgeschwindigkeit und andere Faktoren auszugleichen, wird BP oft in Kombination mit anderen Crack-Photoinitiatoren, BP und aktive Amin-Kombination Anwendung, aktive Amin hat die Funktion des Antioxidans Polymerisation, so dass die Oberfläche von BP + aktive Amin-System antioxidative Polymerisation Wirkung ist besser. Es sollte jedoch beachtet werden, dass, wenn die Menge der BP groß ist, ist es leicht zu der unteren Schicht der Lichtabschirmung führen.
BP hat viele substituierte Derivate, die wirksame Photoinitiatoren sind. Das wichtigste Derivat ist das Michler-Keton (MK), ein 4,4-Bis(dialkylamino)-Substituent von BP, dessen allgemeine Struktur in der linken Abbildung dargestellt ist.
Michler's Keton relativ zu BP, absorbieren Licht Wellenlänge rot verschoben zehn Nanometer, hat eine starke Absorption von 365nm ultraviolettem Licht. Weil es tertiäre Aminstruktur enthält, so Michanon kann auch als Fotoinitiator allein verwendet werden, aber die Effizienz ist nicht voll entwickelt. Wie MK und BP in Verbindung mit der Photopolymerisation von Acrylaten, festgestellt, dass die Einleitung Aktivität ist viel höher als MK / tertiären Amin-System und BP / tertiären Amin-System, die Polymerisationsrate ist etwa 10-mal die beiden letzteren.
Zweitens: Thioxanthron + tertiäres Amin als photoinitiierendes System
Thioxanthon wird auch als wasserstoffgreifender Photoinitiator verwendet, und seine maximale Absorptionswellenlänge kann 380~420nm erreichen, und der Extinktionskoeffizient ist auch höher, etwa 102 Größenordnungen, was die Lichtwellenenergie von 365nm und 405nm der Lichtquelle voll ausnutzen kann, was viel effektiver als Benzophenon-Photoinitiator ist. In Bezug auf den Initiierungsmechanismus ist das Thioxanthron-Fotoinitiatorsystem dem Benzophenonsystem ähnlich. Die Strukturformeln von Thioxanthon (TX) und seinen verschiedenen Derivaten sind nachstehend aufgeführt.
Thioxanthon ist ein hellgelbes Pulver mit sehr schlechter Löslichkeit in den meisten Lösungsmitteln, so dass es sich nur schwer in Harzsystemen dispergieren lässt. Die meisten von ihnen haben gute Löslichkeits- und Dispersionseigenschaften, und die Absorption und photochemische Aktivität können verbessert werden. Zu den üblichen substituierten TX gehören 2-Chlorthianthron (CTX), CPTX, Isopropylthioanthron (ITX) und 2,4-Diethylthioanthron (DETX) usw. Die Löslichkeit von CTX ist immer noch nicht zufriedenstellend und wurde nach und nach durch die beiden letztgenannten ersetzt.
Die Thianthron-Substituenten müssen mit geeigneten aktiven Aminen gepaart werden, um eine effiziente photoinitiierende Aktivität zu erzielen. Es wurde festgestellt, dass Ethyl-4-dimethylaminobenzoat (EDAB) der am besten geeignete reaktive Amin-Co-Initiator für die Verwendung mit Thianthron ist, der nicht nur hochaktiv ist, sondern auch eine weniger starke Vergilbung aufweist. ITX hat sich aufgrund seiner relativ günstigen Kosten auf dem Markt durchgesetzt.
Eine praktische Auswahlroute für fotochemisch initiierte Projekte
Wenn technische Einkäufer oder Formulierer Photoinitiatoren prüfen, ist der nützlichste Entscheidungsrahmen normalerweise die Aushärtungsqualität plus die Anwendungsanpassung: welches Paket zuverlässig aushärtet, ein akzeptables Erscheinungsbild behält und unter den Bedingungen von Lampe, Schichtdicke und Substrat des tatsächlichen Prozesses noch funktioniert.
- Ordne zuerst das Paket der Lampe zu: Quecksilberdampflampen, UV-LEDs und sichtbare Lichtsysteme können dieselben Photoinitiatoren sehr unterschiedlich einstufen.
- Prüfen Sie Härtungstiefe und Oberflächenhärtung separat: Ein Film, der sich oberflächlich trocken anfühlt, kann darunter dennoch schwach sein.
- Gelbvergilbung ausgleichen mit Reaktivität: Die stärkste UV-Härtungsroute ist nicht immer die beste kommerzielle Wahl, wenn Farbe oder Migrationsrisiko inakzeptabel werden.
- Verwenden Sie die endgültige Formel als Maßstab: Pigment beladung, Monomerpaket und Filmdicke können alle die scheinbare Rangfolge desselben Initiators verändern.
Empfohlene Produktreferenzen
- CHLUMINIT 819: Nützlich, wenn eine Formulierung eine stärkere Penetration und eine tiefere Aushärtungsunterstützung benötigt.
- CHLUMINIT 1173: Ein praktischer Vergleichspunkt für die klassische Kurzwellen-UV-Initiierung.
- CHLUMINIT ITX: Eine nützliche Langwellen-Unterstützungsroute in vielen Druckfarbenpaketen.
- CHLUMINIT CQ: Eine direkte Referenz für Diskussionen über Härtung mit sichtbarem Licht und Farbempfindlichkeit.
Häufig gestellte Fragen für Käufer und Formulierer
Warum sind gemischte Photoinitiatorpakete so verbreitet?
Da ein Produkt die Vergilbung oder die Lampenpassform gut kontrollieren kann, während ein anderes die Aushärtungstiefe oder die Leistung bei hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit verbessert, ist das Gesamtpaket oft stärker als eine einzelne Sorte.
Sollte eine unvollständige Heilung immer durch Zugabe von mehr Initiator behoben werden?
Nicht automatisch. Die eigentliche Einschränkung kann die Lampe, die Filmdicke, die Pigmentierung oder das restliche reaktive System sein, anstatt einer einfachen Unterdosierung.
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