L'effet de protection additionnelle de la combinaison de différents stabilisateurs de lumière

Réponse rapide : Pour le choix des monomères et résines UV, la question commerciale clé n'est pas « quel matériau est le meilleur en général » mais « quel conditionnement offre le bon équilibre entre fluidité, polymérisation, adhérence et durabilité dans l'application réelle ».

Les principales catégories de stabilisateurs de lumière utilisés pour les polymères organiques sont les absorbeurs d'UV, les stabilisateurs de lumière à base d'amines encombrées, les agents d'éclatement à l'état excité, les décomposeurs d'hydroperoxydes, etc. Ces différents types de stabilisateurs de lumière ont différents degrés d'effet sur l'amélioration de la stabilisation à la lumière des revêtements polymères. Dans la formulation actuelle de la stabilisation à la lumière des revêtements, les techniciens utilisent souvent une combinaison de deux ou plusieurs mécanismes différents de stabilisateurs de lumière pour obtenir un effet de stabilisation à la lumière plus efficace et plus durable sur le revêtement, qui a un effet additif de 1 + 1 > 2. Une combinaison plus classique est l'utilisation d'un absorbeur UV avec un stabilisateur de lumière à base d'amine encombrée (HALS). Le premier protège le vernis de la photo-oxydation à la source en filtrant la lumière UV nocive de la lumière solaire, mais il est difficile d'éviter la transformation au cours de sa propre action cyclique, avec des changements irréversibles tels que la décoloration et la photolyse, et la concentration efficace diminue progressivement et perd lentement son effet photostabilisant. Le HALS interrompt le processus de photo-oxydation en éliminant les radicaux libres et les peroxydes du revêtement afin de maintenir la brillance du revêtement et d'inhiber le jaunissement et la fragilisation. Cependant, les radicaux azote-oxygène générés par le HALS sont essentiellement colorés et peuvent absorber la lumière UV, ce qui risque d'entraîner un appauvrissement photolytique. La combinaison de l'absorbeur d'UV et du HALS peut jouer un rôle complémentaire pour se protéger mutuellement, car l'absorbeur d'UV filtre les rayons UV nocifs et protège les radicaux azote-oxygène de l'appauvrissement photolytique, tandis que le HALS piége les radicaux libres et les hydroperoxydes pour protéger les UVA de l'appauvrissement photolytique. L'absorbeur d'UV est protégé contre les radicaux libres et les peroxydes. En se complétant l'un l'autre, l'absorbeur d'UV et le HALS peuvent maintenir une concentration suffisamment élevée pendant le photovieillissement du vernis pendant une longue période afin d'améliorer l'effet de photostabilisation.

Le graphique de gauche montre l'évolution de la concentration des radicaux d'oxyde d'azote dans le film d'un revêtement en copolymère acrylate contenant des unités de styrène au cours du processus de photovieillissement. Dans le système contenant uniquement des HALS, les radicaux azote-oxygène tombent rapidement à des niveaux inférieurs après avoir connu des concentrations plus élevées pendant une courte période ; tandis que dans le système combiné avec un absorbeur UV au benzotriazole, les radicaux azote-oxygène à l'intérieur du film peuvent être maintenus à des concentrations plus élevées pendant une période de temps plus longue.

L'absorbeur UV seul, l'effet de photostabilisation du vernis n'est souvent pas idéal, car il est basé sur les caractéristiques de l'absorption de la lumière pour jouer l'efficacité de la décision. En combinant le HALS, qui a un effet de stabilisation de la lumière plus élevé, il est plus facile d'obtenir une amélioration significative de l'effet de stabilisation de la lumière.

Comme le montre la figure ci-dessus, l'effet de l'absorbeur d'UV en combinaison avec les HALS sur la stabilité à la lumière des revêtements en polyuréthane aliphatique. Dans le système contenant uniquement du benzotriazole UVA (Tinuvin234), le taux de perte de liaison de l'uréthane n'était que légèrement inférieur à celui de l'échantillon vierge à mesure que le temps de photovieillissement augmentait ; lorsque le HALS seul était utilisé, l'effet de stabilisation à la lumière était nettement amélioré ; lorsque le HALS était combiné à une quantité égale d'absorbeur UV, l'effet de stabilisation à la lumière était encore amélioré.

Vue pratique de l'approvisionnement et de la formulation des monomères et oligomères UV

La plupart des formulations UV les plus performantes sont construites en choisissant d'abord la résine de base, puis en ajustant le package de monomères réactifs en fonction du substrat, de la méthode de durcissement et des contraintes d'utilisation finale. Cela produit généralement un résultat plus stable que de choisir les matériaux uniquement en fonction de la viscosité ou du prix.

• Commencer à partir de la propriété cible finale : la dureté, la flexibilité, l'adhérence et le retrait indiquent rarement le même ensemble de matières premières.
• Filtrer l'ensemble du package réactif : les choix d'oligomères, de monomères et de photoinitiateurs interagissent fortement dans les systèmes UV.
• Utilisez la viscosité comme un outil, pas comme la seule règle de décision : le matériau le plus facile à travailler n'est pas toujours celui qui donne les meilleurs résultats après durcissement.
• Vérifier le substrat réel : Le plastique, le métal, les films d'étiquetage, les systèmes à base de gel et les revêtements peuvent présenter des équilibres très différents entre polarité et densité de polymérisation.

Références de produits recommandées

• CHLUMILS UV-123: Une référence HALS solide pour les écrans axés sur la résistance aux intempéries dans les revêtements et les polymères.
• CHLUMILS UV-5151: A practical stabilizer-package reference when broader light-aging protection is needed.
• CHLUMILS UV-770: Un banc d'essai familier de HALS lorsque la durabilité aux intempéries et la rétention de l'apparence sont à l'examen.
• CHLUMIUV BP-1: A useful UV-absorber reference when absorption-based light protection is being screened.

FAQ pour les acheteurs et les formulateurs

Un seul monomère ou résine UV peut-il résoudre tous les problèmes de formulation ?
En général, non. Les formules performantes sur le marché reposent sur la synergie de plusieurs composants qui permettent d'équilibrer le durcissement, l'adhérence, la fluidité et la durabilité.

Pourquoi faut-il analyser les monomères en même temps que les oligomères ?
Parce que les monomères peuvent modifier la viscosité, la vitesse de durcissement, le retrait et le comportement du substrat suffisamment pour altérer le classement final de la même résine squelettique.