Sélection des photo-initiateurs dans les formulations de vernis UV
Les photo-initiateurs de radicaux libres sont divisés en deux catégories principales selon le mécanisme d'action du photo-initiateur pour produire des radicaux actifs, à savoir les photo-initiateurs de radicaux libres de type clivage (également connus sous le nom de photo-initiateurs de type I) et les photo-initiateurs de radicaux libres de type capture d'hydrogène (également connus sous le nom de photo-initiateurs de type II). Les photo-initiateurs de type clivage couramment utilisés sont principalement des arylalkylcétones du point de vue structurel, les qualités courantes étant 184, 2959, 651, 907, 369, 1173, 819, TPO, MBF, 754, etc. Les photo-initiateurs capturant l'hydrogène couramment utilisés sont principalement des benzophénones ou des cétones aromatiques hétérocycliques du point de vue de la structure, avec des qualités courantes telles que BP, ITX et 2-EA. Les co-initiateurs courants sont principalement des amines réactives et des benzoates d'amines tertiaires. Cet article combine les performances des photo-initiateurs et les cas d'utilisation pour expliquer brièvement la sélection des photo-initiateurs dans la formulation des revêtements photopolymérisables (UV).
Premièrele spectre d'absorption du photo-initiateur et le principe de correspondance entre le spectre d'émission de la source lumineuse.
Les sources lumineuses disponibles dans le commerce sont les lampes à mercure, les lampes LED, les lampes à induction et les lampes à halogénures métalliques. Lors de la sélection des photo-initiateurs, il convient, en fonction du spectre d'émission de la source lumineuse, de choisir une absorption plus importante du spectre des initiateurs.
Exemples d'application. Dans les formules de vernis à ongles, les lampes à ongles les plus courantes sont les lampes fluorescentes et les lampes LED. Les lampes fluorescentes ont un spectre d'émission de 370-420nm et les lampes LED ont un spectre d'émission d'environ 365nm/395nm. Les deux spectres d'émission des lampes appartiennent à la région des grandes longueurs d'onde et nécessitent la sélection d'initiateurs qui absorbent la lumière à des longueurs d'onde plus importantes. Le tableau 1 présente les pics d'absorption de divers photo-initiateurs courants. Pour obtenir l'effet d'amorçage souhaité, il convient de choisir un photo-initiateur dont le pic d'absorption est supérieur à 365 nm, tel que le TPO, le 819, etc. Dans le test réel, tous les photo-initiateurs TPO et 819 ont un bon effet de durcissement, et l'effet prévu est cohérent.
DeuxièmeSélection de photo-initiateurs pour les systèmes colorés à durcissement profond.
Dans le système coloré, en particulier le système sombre, le pigment lui-même absorbe une partie de l'énergie UV, ce qui empêche la lumière UV de pénétrer dans le film de peinture, la couche profonde du photo-initiateur ne peut pas absorber suffisamment d'énergie pour déclencher la polymérisation et, en fin de compte, le durcissement en profondeur est médiocre. Plus le film est léger, plus l'adhérence est faible, plus les plis de la surface sont importants, ce qui affecte les propriétés physiques et chimiques du film de peinture. Dans le processus de photopolymérisation, plus la longueur d'onde de la lumière ultraviolette est grande, plus sa pénétration est forte et plus il est facile d'atteindre les couches profondes du film, tandis que les ondes courtes n'atteignent pas facilement les couches profondes du film. Il est donc difficile d'initier une polymérisation ou un durcissement incomplet dans les couches profondes du film de peinture s'il n'y a pas de photo-initiateur à ondes longues pour absorber l'énergie des ondes longues. Dans les systèmes colorés, le choix d'un photo-initiateur profond est donc essentiel. En se référant au tableau 1 ci-dessus, les photo-initiateurs à ondes longues tels que TPO/819/651 peuvent être choisis pour mieux fonctionner avec les photo-initiateurs à ondes courtes tels que 184/1173.
Comme dans la peinture couleur monocouche UV, le système noir est sujet à une mauvaise adhérence et au phénomène de décollement de la peinture de la grille 100. Après avoir ajouté 1,5% de 819 à la formulation, l'adhérence du film de peinture a augmenté de manière significative, ce qui indique que le 819 joue un rôle de facilitateur pour le durcissement en profondeur. En outre, dans le système noir/blanc, 907/composé ITX+184 et 369/composé ITX+184, l'effet est remarquable.
TroisièmementIl existe des exigences en matière de sélection du photo-initiateur pour le système de durcissement à la lumière jaunissante.
Dans le système de vernis et de blanc, la résistance au jaunissement est un indicateur important de la performance du film de peinture. Outre la sélection d'une bonne résistance au jaunissement de la résine, du monomère et des photo-initiateurs, il convient également de prêter attention aux problèmes de jaunissement. La présence d'un substituant dans la structure conjuguée du photo-initiateur, comme la N-diméthylamine, entraînera une plus grande tendance au jaunissement sous irradiation ; de même, la présence d'un substituant dans la structure de l'amine active entraînera également une augmentation du jaunissement.
Le tableau 2 à gauche montre la comparaison de l'indice de jaunissement de diverses formulations de photo-initiateurs après solidification avec du propoxyde de triacrylate de pentaérythritol comme corps principal et aucun photo-initiateur comme référence vierge. Comme on peut le voir dans le tableau, 184, 1173, 754, MBF sont des photo-initiateurs moins jaunissants, pour le choix principal de formulations de vernis et de systèmes blancs.
Quatrièmela performance de solubilité dans le diluant actif et l'oligomère.
Une bonne solubilité est une condition préalable importante pour la sélection des photo-initiateurs dans la formulation, plus la compatibilité est bonne, plus le système de formulation est stable. La figure de gauche montre la solubilité de certains photo-initiateurs dans des solvants et des monomères courants.
Cinquièmele choix du photo-initiateur UV-LED.
La source de lumière UV-LED est un équipement de durcissement en plein essor ces dernières années, en raison de son économie d'énergie, de son respect de l'environnement et du fait qu'elle n'endommage pas le substrat, elle est très populaire, de sorte que le choix des photo-initiateurs pour le durcissement par UV-LED fait également l'objet d'une attention croissante. Les formulations de durcissement par UV-LED dans la sélection des photo-initiateurs doivent également être combinées avec les principes mentionnés ci-dessus, tout d'abord, pour sélectionner le pic d'absorption et le spectre d'émission de la source lumineuse correspondant au photo-initiateur.
Le spectre d'émission de la source de lumière UV-LED se situe entre 360 et 405nm, à 365nm, 375nm, 385nm, 395nm, 405nm à l'intensité la plus élevée, ce qui appartient à la région des ondes longues, et devrait donner la priorité à l'utilisation de photo-initiateurs à ondes longues. Des tests supplémentaires ont permis de trouver plusieurs photo-initiateurs présentant les taux d'absorption les plus élevés à 365 nm, 385 nm et 395 nm respectivement. En termes d'efficacité, le DETX et l'EMK sont des photo-initiateurs appropriés pour les sources de lumière UV-LED.
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