Vergelijking tussen UV-uitharding met vrije radicalen en uitharding met kationen
Ultraviolet (UV) uithardende coating is een nieuwe milieuvriendelijke coating die eind jaren zestig voor het eerst werd ontwikkeld door Duitsland en die de voordelen heeft van hoge efficiëntie, energiebesparing, niet-vervuilend, snelle filmvorming en uitstekende coatingprestaties. In 1994 verbruikte China 3.100-3.300 ton verschillende soorten UV-uithardende coatings en in 1998 bedroeg het verbruik 6.200-6.400 ton, met een gemiddelde jaarlijkse groei van meer dan 25%. UV-uitharding kan worden onderverdeeld in vrije radicale uitharding en kationische uitharding twee. Binnenlandse vrije radicale uitharding wordt nu algemeen gebruikt, kationische uitharding is ook beoordeeld in een aantal literatuur. Echter, het specifieke gebruik van kationische uitharding technologie, is de binnenlandse niet gemeld; UV-vrije radicale en kationische uitharding in het gebruik en de prestaties van de verschillen tussen de twee, maar ook niet hebben gezien van de relevante literatuur.
1) Vergelijking tussen UV-radicale uitharding en uitharding door kationen
Onder UV-straling produceert de afbraak van verschillende fotoinitiatoren verschillende resultaten, sommige produceren vrije radicalen, sommige produceren kationen, vrije radicalen of kationen kunnen de bijbehorende zwitterionische en reactieve verdunningsmiddelen met reactieve activiteit activeren, polymerisatiereacties treden op, de vorming van driedimensionale netwerkstructuur van het polymeer.
Bij UV-geïnitieerde polymerisatie met vrije radicalen is er meer kans op deactivering of beëindiging van de vrije radicale keten en is er minder kans op voortzetting van de polymerisatie en uitharding wanneer het licht stopt. Ondertussen kan zuurstof ook gemakkelijk reageren met vrije radicalen om stabielere peroxi-radicalen te genereren, dus zuurstof speelt een rol bij het blokkeren van de polymerisatie. In het kationische polymerisatieproces (er worden ook een klein aantal vrije radicalen gegenereerd, maar voornamelijk kation-geïnitieerde uitharding), omdat de kationen niet kunnen worden gekoppeld tussen de twee zal niet reageren met zuurstof. Zelfs als de kettingovergangsreactie optreedt, zal een nieuw kationisch actief centrum worden gegenereerd, zodat de kationische uithardingsreactie doorgaat
2) Vergelijkingstest vrije radicale formuleringen en kationische formuleringen op uithardingssnelheid
Of het nu op papier of aluminium is, de vrije radicale formulering hardt sneller uit dan de kationische formulering. Dit komt omdat.
Door de aanwezigheid van alkalische onzuiverheden in het systeem wordt het actieve centrum eerst geneutraliseerd door alkali, wat resulteert in de snelheid van de kationische polymerisatiemantel.
Als kationische uithardingsinitiator meestal aryljodide (zwavel) ioniumzout, UV-bestraling, de kationische actieve centrum gegenereerd door het grotere volume, het aanvallen van de epoxygroep op het koolstofatoom, bimoleculaire nucleofiele substitutie (Sw2), de site weerstandseffect groter is, en vrije radicale polymerisatie niet bestaat deze site weerstandseffect, zodat de kationische poly tabel snelheid langzamer is dan de vrije radicaal.
3) Vergelijking van het effect van zuurstof op de uithardingssnelheid van beide
Zuurstof beïnvloedt de uithardingssnelheid van vrije radicalen aanzienlijk, terwijl het effect op het kation zeer zwak is. Het blokkerende effect van zuurstof op vrije radicale polymerisatie kan worden afgelezen aan de formule van het mechanisme, omdat O2 heel gemakkelijk reageert met radicaal R- om peroxideradicaal ROO- te produceren, dat moeilijk vrije radicale polymerisatie kan starten. De reactiesnelheidsconstante van radicaal R- en O: is 104 tot 105 keer groter dan die van R- en monomeermoleculen. Als er dus O2 aanwezig is in de coating, zal R- eerst reageren met O2 en worden verbruikt, waardoor de reactiesnelheid sterk wordt vertraagd. Bovendien heeft O2 nog twee ongepaarde elektronen met tegengestelde spinrichtingen en is het een stabiele triplettoestand. Onder UV-straling wordt het echter zeer actief en kan het combineren met de aangeslagen toestand van de fotoinitiator, om vervolgens te ontleden in de grondtoestand van de fotoinitiator en de enkelvoudige lineaire toestand van O2. zijn reactiesnelheidsconstante k, tot 109 orden van grootte Kaw, waardoor de efficiëntie van de fotoinitiator afneemt. Tijdens het kationische uithardingsproces reageert O2 niet met het sterk zure actieve centrum dat door de initiator wordt geproduceerd. Daarom zal O2, zelfs als er een klein beetje aanwezig is in de coating, een groot blokkerend effect hebben op het uitharden met vrije radicalen, terwijl het weinig effect heeft op het kationische systeem.
4) Vergelijking van het effect van temperatuur op uithardingssnelheid
De temperatuurregeling is ook een belangrijke factor. Om het effect van de temperatuur op de uithardingssnelheid van beide te onderzoeken, werden de bovenstaande twee formuleringen bij verschillende temperaturen uitgehard en de uithardingssnelheid van zowel de vrije radicale als de kationische formuleringen nam toe met de temperatuurstijging. Dit komt omdat de fotoinitiator de kleinste initiatiesnelheid heeft in het fotogeïnitieerde polymerisatieproces en de langzame stap is in het controleren van de reactie. Verhoogde temperatuur is bevorderlijk voor de initiator om de activeringsenergie te verkrijgen die nodig is voor ontleding en snelle generatie van vrije radicalen of kationen, en de temperatuur is bevorderlijk voor het openen van de n-binding of ring in de dubbele binding van het polymerisatiesysteem, waardoor de polymerisatiereactie op gang komt, zodat de uithardingssnelheid van de coating wordt versneld. De initiator is echter gemakkelijk thermisch te ontbinden, dus de uithardingstemperatuur wordt over het algemeen onder 80 ℃ gehouden.
5) Vergelijking van de algehele prestatie van de coating
Kationische uitharding systeem dan vrije radicale uitharding systeem hechting is uitstekend, vooral de kationische systeem in aluminium heeft bereikt 100% hechting. De reden voor dit verschil, omdat van de vrije radicale uitharding mechanisme en kationische uitharding mechanisme kan worden gezien in de vrije radicale polymerisatie, monomeer of zwitterionische afstand van de van der Waals kracht afstand vóór uitharding tot de covalente binding afstand na uitharding, en uithardingssnelheid, zodat de volumekrimp is duidelijk, wat resulteert in hoge interne spanning en slechte hechting. Hoewel bij de polymerisatie van epoxyverbindingen dezelfde volumekrimp optreedt als gevolg van de afstand tussen de van der Waals-krachtactie en de covalente binding na uitharding, opent de ring in het monomeer zich bij polymerisatie van het epoxymonomeer om een ketenstructuureenheid te vormen die groter is dan de moleculaire structuur van het monomeer, waardoor een deel van de volumekrimp wordt gecompenseerd. Hierdoor wordt een deel van de volumekrimp gecompenseerd. Als gevolg hiervan is de adhesie tussen de kationisch uitgeharde film en het substraat aanzienlijk verbeterd vergeleken met die van vrije radicalen. Bij vergelijking van de oplosmiddelbestendigheid van vrije radicalen en kationisch uitgeharde coatings is het verschil significant, en de oplosmiddelbestendigheid van kationisch uitgeharde coatings wordt na verloop van tijd sterk verbeterd. Het reactiemechanisme van de vrije radicalen laat zien dat in het vrije radicalen polymerisatieproces de oplosmiddelbestendigheid niet veel verandert met het verstrijken van de tijd, omdat de uithardingssnelheid van de vrije radicalen snel is en de coating binnen en buiten in korte tijd kan drogen. Kationische polymerisatie is anders, wanneer de UV-lichtbron verwijderd, de kationische actieve centrum in het systeem zal niet worden twee gecombineerd en verdwijnen, zelfs als er een kettingovergang reactie (zie kationische uithardingsmechanisme formule), zal ook in de ketenbeëindiging op hetzelfde moment, zal er een nieuwe kationische actieve centrum. Daarom, na UV-bestraling, de eerste in een relatief korte periode van tijd tot een uitharding film op het oppervlak van de coating te vormen, "oppervlakte droog" te bereiken, nadat de coating verlaat de UV-lichtbron, de binnenste coating film bestaat nog steeds in grote hoeveelheden kationen, blijven de ring reactie met epoxyverbindingen, vanaf het oppervlak en binnen, de vorming van een polymere vernet geheel te openen, om te drogen. Daarom wordt met de verlenging van de tijd de oplosmiddelbestendigheid van de kationisch uitgeharde coatingfilm sterk verbeterd.
6) Conclusie
UV vrije-radicale uitharding en kationische uitharding uithardingssnelheid met de toename in temperatuur, en de vrije-radicale uitharding snelheid is groter dan de kationische uitharding snelheid.
vrije radicale uithardingssnelheid, volumekrimp, slechte hechting, kationische uitharding volumekrimp is klein, uitstekende hechting.
Zuurstof heeft een significante coalescentie blokkerende werking op vrije radicale uitharding. Kationische uitharding zonder zuurstof blokkerende effect, maar er is een "donkere reactie", met de verlenging van de tijd, de oplosmiddelbestendigheid sterk verbeterd;.
Vergelijking tussen de twee, vrije radicale uitharding is geschikt voor adhesievereisten zijn niet erg hoog, maar vereist snelle uitharding van inkten en coatings, kationische uithardingstechnologie is geschikt voor hoge adhesievereisten van inkten en coatings.
Producten uit dezelfde serie