2025 La guida completa ai principi dell'applicazione dei fotocatalizzatori ai radicali liberi
Essendo il fotoiniziatore una delle materie prime chiave della formula di fotopolimerizzazione, ci sono alcuni principi comuni a cui prestare attenzione quando si formulano le applicazioni, come ad esempio: l'abbinamento del principio con la sorgente luminosa, l'abbinamento del principio con il pigmento, l'abbinamento del principio con lo spessore del rivestimento, il principio del dosaggio, altri principi (principio di solubilitร , principio di combinazione, principio di sicurezza, principio del prezzo) e cosรฌ via. Indipendentemente dal tipo di principio di abbinamento, l'obiettivo finale รจ lo stesso: progettare una formulazione del prodotto efficace dal punto di vista dei costi. Le diverse formulazioni della progettazione dei requisiti del fotoiniziatore sono anche molto diverse, la selezione del fotoiniziatore specifico, il dosaggio e la combinazione di esperimenti specifici da determinare, soprattutto ora sempre piรน prodotti personalizzati, le diverse prestazioni della formulazione del prodotto richiedono il fotoiniziatore corrispondente ad esso.
Principi di corrispondenza con la sorgente luminosa: l'attuale sorgente luminosa dell'industria della fotopolimerizzazione รจ costituita principalmente da lampade a mercurio; l'intensitร spettrale principale delle lampade a mercurio convenzionali a media pressione รจ riportata nella Tabella 3, mentre la Figura 10 รจ lo spettro di emissione UV delle lampade a mercurio a media pressione; dalla Tabella 3 e dalla Figura 10 si puรฒ notare che la lampada a mercurio ha un'intensitร di emissione di onde luminose diversa tra 220 e 1300 nm. Le lampade ad alogenuri metallici sono una classe di lampade a mercurio che possono aumentare l'intensitร di specifiche lunghezze d'onda aggiungendo metalli diversi alla lampada a mercurio per modificare le lunghezze d'onda di emissione della lampada. In pratica, vengono spesso utilizzate in combinazione con le tradizionali lampade al mercurio a media pressione. Pertanto, quando si progetta una formula di fotopolimerizzazione, รจ necessario considerare innanzitutto il tipo di sorgente luminosa e scegliere il fotoiniziatore con la lunghezza d'onda corrispondente alle diverse sorgenti luminose per massimizzare l'efficienza dell'utilizzo del fotoiniziatore. Ad esempio, la lunghezza d'onda di assorbimento della luce del fotoiniziatore ฮฑ-idrossichetone รจ di per sรฉ breve, con la tradizionale lampada al mercurio a media pressione puรฒ soddisfare le esigenze di produzione, ma la lunghezza d'onda di assorbimento della luce del fotoiniziatore acilfosfina ossigeno e del fotoiniziatore tioxantrone รจ piรน lunga, puรฒ raggiungere i 370nm-400nm, se si sceglie la lampada di ferro (potenziamento specifico della banda 370nm-390nm), rispetto alla tradizionale lampada al mercurio a media pressione Se si sceglie la lampada di ferro (potenziamento specifico della banda 370nm-390nm), l'effetto di polimerizzazione puรฒ essere ottenuto relativamente bene rispetto alla tradizionale lampada al mercurio a media pressione.
Al giorno d'oggi, la tecnologia delle sorgenti luminose UV-LED sta diventando sempre piรน matura, in particolare il costo di commercializzazione delle sorgenti luminose a banda 365nm, 385nm, 395nm, 405nm sta diventando sempre piรน basso, e presenta molti vantaggi rispetto alle sorgenti luminose a lampada di mercurio, quali: risparmio energetico, protezione ambientale, alta efficienza, salute, lunga durata, ecc. Poichรฉ le sorgenti luminose UV-LED sono sorgenti luminose a lunghezza d'onda singola, rispetto alle lampade a mercurio, la selettivitร del fotoiniziatore รจ notevolmente ridotta. Pertanto, per la selezione del fotoiniziatore della sorgente luminosa UV-LED รจ necessario prestare maggiore attenzione al problema, nel caso in cui la progettazione della formula di fotopolimerizzazione della sorgente luminosa UV-LED non sia perfetta, l'uso della combinazione di sorgente luminosa UV-LED + lampada a mercurio puรฒ anche essere di diverso grado per raggiungere lo scopo del risparmio energetico e della protezione ambientale.
Principio di corrispondenza con il colore: il principio di corrispondenza tra fotoiniziatore e colore si riferisce principalmente al picco di assorbimento UV del fotoiniziatore e alla corrispondenza della finestra di trasmissione del colore; la cosiddetta finestra di trasmissione si riferisce all'assorbimento della luce del pigmento/colorante รจ una banda d'onda luminosa relativamente debole, questa banda รจ favorevole alla trasmissione della luce UV, quindi agisce maggiormente sul fotoiniziatore. Se il picco di assorbimento UV del fotoiniziatore non รจ ben abbinato alla finestra di trasmittanza del pigmento/colorante, il pigmento/colorante entrerร in competizione con il fotoiniziatore per assorbire la corrispondente lunghezza d'onda della luce UV, con conseguente diminuzione dell'efficienza del fotoiniziatore, unita all'impatto dell'aggregazione di blocco dell'ossigeno, che puรฒ seriamente portare all'assenza di polimerizzazione del prodotto. Inoltre, nella pratica, la scelta del fotoiniziatore deve anche corrispondere alla copertura del pigmento, al dosaggio, alla dimensione delle particelle, ecc, ad esempio: una forte copertura del pigmento comporta un assorbimento relativamente forte della luce, per cui il fotoiniziatore deve utilizzare prodotti ad alta assorbanza alla stessa concentrazione, ma รจ anche opportuno aumentare la quantitร di fotoiniziatore; anche il dosaggio del pigmento corrispondente alla quantitร di iniziatore deve essere aumentato in modo appropriato; la dimensione delle particelle del pigmento non รจ favorevole alla penetrazione della luce, per cui l'iniziatore deve essere selezionato da prodotti ad alta assorbanza alla stessa concentrazione, oppure la quantitร di iniziatore deve essere aumentata in modo appropriato.
Principio di corrispondenza con lo spessore del rivestimento: nell'applicazione pratica si incontra inevitabilmente il problema dello spessore del rivestimento, il fotoiniziatore per i rivestimenti spessi deve garantire che il principio della selezione della profonditร tenga conto dello strato superficiale, l'uso di fotoiniziatori a lunga lunghezza d'onda e la combinazione di fotoiniziatori a lunghezza d'onda relativamente corta, la quantitร di iniziatore combinato deve anche fare le regolazioni corrispondenti in base allo spessore del prodotto finale. Per i rivestimenti sottili รจ necessario prestare particolare attenzione alla questione del blocco dell'ossigeno; nella selezione dei fotoiniziatori si puรฒ ritenere preferibile avere un certo effetto di blocco anti-ossidazione del fotoiniziatore di tipo a cattura di idrogeno e del fotoiniziatore di tipo cracking, utilizzati in combinazione con l'opportuno aumento della quantitร aggiunta, la combinazione piรน tipica รจ 184 + BP, ma la quantitร aggiunta non deve essere eccessiva, troppo รจ soggetta al fenomeno della schermatura della luce.
Principio di dosaggio: che si tratti di una sorgente di luce a lampada di mercurio o di una sorgente di luce UV-LED, il fotoiniziatore nel processo di applicazione effettivo, oltre a considerare la corrispondenza con la sorgente di luce, deve anche considerare l'impatto dell'assorbanza, la quantitร di additivo e altri fattori. La quantitร di additivo per soddisfare le esigenze di polimerizzazione come principio di base, il fotoiniziatore ad alta attivitร puรฒ essere aggiunto per ridurre la quantitร di appropriato, il fotoiniziatore a bassa attivitร puรฒ aumentare la quantitร di appropriato, ma anche il fotoiniziatore ad alta attivitร e il fotoiniziatore a bassa attivitร possono essere utilizzati insieme, cioรจ per soddisfare le esigenze di polimerizzazione e bilanciare il costo della formula. Aumentare la quantitร di fotoiniziatore puรฒ effettivamente migliorare la velocitร di polimerizzazione, ma non aggiungerne di piรน รจ meglio, aggiungerne troppo comporta molti problemi, quali: il verificarsi di fenomeni di schermatura della luce, l'aumento del grado di accoppiamento dei radicali liberi, la temperatura istantanea di polimerizzazione troppo alta con conseguente deformazione del substrato sensibile al calore, la velocitร di polimerizzazione troppo veloce sull'adesione del prodotto ha un impatto negativo, il ritiro volumetrico aumenta la deformazione del prodotto, la riduzione del peso molecolare del prodotto finale, la diminuzione delle proprietร meccaniche complessive, l'aumento dei costi delle materie prime, la diminuzione della resistenza all'invecchiamento, l'aggravamento dell'ingiallimento del prodotto finale, ecc.ridurre la quantitร di fotoiniziatore puรฒ comportare problemi diretti di polimerizzazione insufficiente, aumento del consumo di energia, fallimento delle prestazioni del prodotto finale, ecc.
Bernhard Steyrer et al. hanno utilizzato una stampante 3D a 405 nm (DLP) per confrontare gli spettri di assorbanza UV di Ivocerin (Bis (4-metossibenzoil) dietilgermanio, BAPO (819) e TPO-L (gli spettri di assorbanza UV dei tre fotoiniziatori sono mostrati nella Figura 11, nelle stesse condizioni Ivocerin e BAPO hanno un'assorbanza piรน alta rispetto a TPOL nelle stesse condizioni). Ivocerin e BAPO hanno mostrato un'elevata attivitร fotoiniziatrice a basse concentrazioni, mentre quando l'aggiunta di fotoiniziatore รจ stata aumentata, Ivocerin e BAPO hanno mostrato una schermatura della luce piรน evidente, che ha influito negativamente sulle prestazioni del prodotto finale.
Altri principi (principio di solubilitร , principio di combinazione, principio di sicurezza, principio del prezzo).
Principio di solubilitร , resine monomeriche diverse hanno una diversa solubilitร nei confronti dei fotoiniziatori, fotoiniziatori diversi hanno una diversa solubilitร nella stessa resina o monomero e la solubilitร dello stesso iniziatore nella stessa resina o monomero puรฒ essere diversa anche in stagioni diverse. La solubilitร dei fotoiniziatori puรฒ spesso essere risolta regolando il tipo di resina e monomero e la quantitร di fotoiniziatore aggiunto. Attualmente, la solubilitร dei fotoiniziatori convenzionali a radicali liberi in commercio รจ relativamente scarsa: 369, 819, PBZ, ecc.
Principio di combinazione, ogni fotoiniziatore ha i suoi vantaggi e le sue carenze, come ad esempio l'ampiamente utilizzato 1173, anche se l'attivitร fotoiniziante รจ elevata, a buon mercato, e buona compatibilitร con la resina monomero, ma la sua lunghezza d'onda di assorbimento della luce รจ breve, il fondo di rivestimento spesso asciutto carente, odore, facile da volatilizzare. Comprendendo appieno i vantaggi e gli svantaggi di ciascun fotoiniziatore e combinandoli efficacemente con l'uso dei risultati, si puรฒ spesso ottenere 1 + 1 > 2. Combinazione con l'uso del principio generale delle lunghezze d'onda complementari, tipi di complementari, tipi di semplificati, combinazioni classiche comuni sono: 184 + BP, TPO + 184, 819 + 1173, ITX + 907, BP + EMK, ecc.
Principi di sicurezza, gli attuali fotoiniziatori commerciali sono piรน o meno dannosi per l'uomo, nell'uso del processo si dovrebbe cercare di evitare l'uso di odori, volatili, facili da sublimare il prodotto, oltre ai detriti generati dopo l'esposizione i residui e le questioni di migrazione dovrebbero anche essere considerati quando si progetta la formulazione, in particolare l'applicazione finale nel confezionamento di alimenti, confezioni cosmetiche, confezioni farmaceutiche e altri prodotti a stretto contatto con il corpo umano. Rispetto ai fotoiniziatori tradizionali a piccole molecole, i fotoiniziatori a grandi molecole e i fotoiniziatori polimerizzabili sono relativamente piรน sicuri e possono essere utilizzati in alcuni settori sensibili ai requisiti di sicurezza. Attualmente, i fotoiniziatori commerciali a piccole molecole hanno una sicurezza relativamente elevata 2959 e CQ (canfora chinone).
Principio del prezzo, negli ultimi anni, con il frequente emergere di politiche di protezione ambientale, varie materie prime chimiche hanno mostrato vari gradi di carenza, l'industria del fotoiniziatore nel 2017, ci sono singoli prodotti disponibili al prezzo della situazione, quindi nella progettazione della formulazione dovrebbe sempre prestare attenzione ai cambiamenti di prezzo nel mercato e preparare un piano di backup. Anche se la massimizzazione dei profitti dei prodotti รจ il perseguimento delle persone, ma a volte non รจ il piรน economico il prezzo piรน alto il profitto, per garantire la qualitร del prodotto sotto la premessa di cercare di scegliere fotoiniziatore a basso costo per progettare un costo-efficace prodotti riconosciuti da tutti.
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