Waarom een composiet fotoinitiator gebruiken bij het formuleren met lichtuitharding?
Snel antwoord: In de meeste UV-systemen worden foto-initiatoren geselecteerd op basis van een afweging tussen golflengte, doorharding, kleurcontrole en lijnsnelheid. Kopers vergelijken doorgaans een gemengd pakket in plaats van één afzonderlijk product.
Fotoinitiatoren zijn een zeer belangrijk bestanddeel van fotocurabele formules en zijn een bron van vrije radicalen. Overmatig gebruik van fotoinitiatoren brengt echter veel problemen met zich mee, zoals meer migrerende stoffen, verminderde weerbestendigheid, onvoldoende uitgeharde laagdikte en hogere kosten.
Experimenten hebben aangetoond dat het gebruik van samengestelde fotoinitiatoren in fotuithardingsformules de bovenstaande problemen effectief kan overwinnen, wat veel voordelen met zich meebrengt. Het is vooral belangrijk dat betere uithardingsresultaten kunnen worden verkregen.
In de experimenten werden vier veelgebruikte fotoinitiatoren gebruikt: 184, 1173, TPO en 819. Chemisch gezien behoren ze tot twee klassen verbindingen: α-hydroxyketonen en acylfosfineoxiden.
| Engelse naam | Naam product | CAS-nummer |
| HCPK | fotoinitiator 184 | 947-19-3 |
| HMPP | fotoinitiator 1173 | 7473-98-5 |
| TPO | fotoinitiator TPO | 75980-60-8 |
| BAPO | fotoinitiator 819 | 162881-26-7 |
De uithardingsapparatuur die in het experiment wordt gebruikt is een Oriel 100-watt kwiklamp (het emissiespectrum wordt getoond in afbeelding 2) en de laagdikte wordt geregeld op 50 μm.
De uithardingsgraad werd gedetecteerd met Fourier transform infrarood spectroscopie (FTIR) om de verandering van de karakteristieke absorptiepiek van de onverzadigde dubbele binding van acrylaat op 810cm-1 te volgen. De 750-780cm-1 band werd ook gebruikt als referentiepiek omdat deze niet verandert tijdens het gehele uithardingsproces.
De formule voor het berekenen van de omzettingssnelheid van dubbele bindingen (Reacted Acrylate Unsaturation, RAU) is:
Waar RL de verhouding tussen de absorptiepiek van de dubbele binding van acrylaat en de referentiepiek in vloeibare toestand; en RC de verhouding tussen de absorptiepiek van de dubbele binding van acrylaat en de referentiepiek na UV-uitharding.
De belangrijkste absorptie van HCPK (fotoinitiator 184) ligt in het golflengtegebied van 240-250 nm en de absorptiepiek ligt in het 320-335 nm gebied. Een andere hydroxyketon fotoinitiator, HMPP (Darocur 1173), heeft een vergelijkbare absorptie in het 320-335 nm bereik met een piek bij 265-280 nm. Met alleen een combinatie van deze twee fotoinitiatoren is het al mogelijk om beter gebruik te maken van de output van de UV-lamp (Figuur 2).
De spectra van TPO en BAPO (fotoinitiator 819) verschillen aanzienlijk van de vorige twee, fotoinitiator TPO heeft een sterke absorptie in het bereik van 360-395 nm, en BAPO heeft een sterkere absorptie in het bereik van 360-410 nm. De toevoeging van de laatste twee fotoinitiatoren kan beter gebruik maken van de andere twee belangrijkste golflengtebanden van de kwiklamp bij 370 en 408 nm.
In het eerste experiment werd ter vergelijking dezelfde hoeveelheid (gewichtsverhouding) 184 en samengestelde fotoinitiator gebruikt. Onder de bestraling van UV-licht met dezelfde energie van 4,5 mJ/cm2 is de omzettingssnelheid van de dubbele binding van de formule met 184 24,8%, terwijl die van de samengestelde fotoinitiatorformule maar liefst 79,6% is.
Het tweede experiment is het gebruik van 6% van 184 en composiet fotoinitiator onder de bestralingsenergie van 4,5mJ/cm2, de omzettingssnelheid van de eerste dubbele binding is 18,9%, en de laatste is zo hoog als 67,2%. Het verschil is zeer significant.
Het derde experiment gebruikte respectievelijk 4% 184 en 3% samengestelde fotoinitiator, wat betekent dat de laatste formulering met samengestelde fotoinitiator een lagere hoeveelheid fotoinitiator gebruikte. Bij dezelfde bestralingsenergie (4,5mJ/cm2) is de omzetting van dubbele bindingen bij de eerste formulering 50,9%, terwijl die bij de tweede formulering 66,8% is, wat hoger is.
Het vierde experiment gebruikte respectievelijk 6% 184 en 4,5% samengestelde fotoinitiator. Wanneer de stralingsenergie gelijk blijft (4,5mJ/cm2), is de omzettingssnelheid van de eerste 58,3% en die van de laatste 67,9%. Het derde en vierde experiment laten zien dat de omzettingssnelheid van dubbele bindingen hoger kan zijn voor de formulering van de composiet fotoinitiator, zelfs met een kleinere hoeveelheid.
De experimentele resultaten tonen aan dat het gebruik van samengestelde fotoinitiatoren de initiatie-efficiëntie van fotoinitiatoren sterk kan verbeteren. Hoewel in de bovenstaande experimenten slechts één fotoinitiator (fotoinitiator 184) als referentieobject werd vergeleken en de bestralingsapparatuur alleen met een kwiklamp werd uitgevoerd, kunnen de resultaten ook voldoende de voordelen van samengestelde fotoinitiatoren illustreren.
We weten dat het gebruik van fotoinitiatoren in de formule niet beter is, omdat te veel fotoinitiator ultraviolet licht absorbeert, wat de penetratie-efficiëntie van ultraviolet licht tijdens diepe uitharding sterk beïnvloedt, waardoor de uithardingsdiepte wordt beïnvloed.
Het gebruik van deze composiet fotoinitiator kan niet alleen de kosten van formuleringen verlagen, maar ook een betere diepe uitharding, minder fotoinitiatorresten en lagere kosten realiseren.
Een praktische selectieprocedure voor projecten met betrekking tot foto-initiatieven.
Wanneer technische inkopers of formuleerders foto-initiatoren beoordelen, is het meest bruikbare beoordelingskader doorgaans de uithardingskwaliteit in combinatie met de geschiktheid voor de toepassing: welke verpakking hardt betrouwbaar uit, behoudt een acceptabel uiterlijk en werkt nog steeds onder de omstandigheden van de lamp, de laagdikte en het substraat van het daadwerkelijke proces.
- Zorg er eerst voor dat de verpakking bij de lamp past: Kwiklampen, UV-leds en systemen met zichtbaar licht kunnen dezelfde foto-initiatoren zeer verschillend rangschikken.
- Controleer de diepteharding en de oppervlakteharding afzonderlijk: Een film die aan de bovenkant droog aanvoelt, kan eronder nog steeds zwak zijn.
- Breng de vergeling in evenwicht met de reactiviteit: De sterkste uithardingsmethode is niet altijd de beste commerciële keuze als het risico op verkleuring of migratie onaanvaardbaar wordt.
- Gebruik de uiteindelijke formule als referentiepunt: De hoeveelheid pigment, de samenstelling van het monomeer en de filmdikte kunnen allemaal de schijnbare rangschikking van dezelfde initiator beïnvloeden.
Aanbevolen productreferenties
- CHLUMINIT TPO-L: Een sterke referentie met lage vergeling voor op LED's georiënteerde UV-systemen.
- CHLUMINIT TMO: Een waardevol vergelijkingspunt wanneer discussies over minder vergeling of vervanging van TPO aan de orde komen.
- CHLUMINIT 819: Handig wanneer een formule een sterkere absorptie en diepere uithardingsondersteuning nodig heeft.
- CHLUMINIT 184: Een klassieke referentiewaarde voor snelle oppervlakteharding in veel UV-systemen, gebaseerd op vrije radicalen.
Veelgestelde Vragen voor kopers en formuleringsdeskundigen
Waarom worden gemengde foto-initiatorpakketten zo vaak gebruikt?
Omdat het ene product vergeling of lamppassing goed kan tegengaan, terwijl een ander product de uithardingsdiepte of de lijnsnelheid verbetert, is het totaalpakket vaak sterker dan elk afzonderlijk product.
Moet een onvolledige uitharding altijd worden opgelost door meer initiator toe te voegen?
Niet automatisch. De werkelijke beperking kan eerder liggen bij de lamp, de filmdikte, de pigmentkleuring of de rest van het reactiesysteem, dan bij een te lage dosering.
Neem nu contact met ons op!
Als je Price nodig hebt, vul dan je contactgegevens in op het formulier hieronder. We nemen dan meestal binnen 24 uur contact met je op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.