Introdução de dados de monômeros UV comumente usados em jato de tinta UV
Há muitos tipos de monômeros de cura por luz UV, e o método de classificação também é complicado. Por exemplo, de acordo com o mecanismo da reação de cura, eles podem ser divididos em tipo de cura radical livre e tipo de cura catiônica; de acordo com o número de grupos funcionais envolvidos na reação, eles podem ser divididos em monofuncional, bifuncional, trifuncional e monômero multifuncional. Este artigo pretende usar os diagramas a seguir para classificar, na esperança de dar alguma inspiração ou ajuda aos amigos que estão envolvidos no projeto de formulação de jato de tinta UV.
Atualmente, os acrilatos e alguns monômeros contendo nitrogênio são amplamente usados em jatos de tinta curáveis por UV. Portanto, este artigo também se concentra em resumir esses monômeros.
Os amigos que estão familiarizados com o design de formulações para jato de tinta sabem que o odor do monômero, a diluição e o ponto Tg são os dados mais importantes.
Quais fatores geralmente estão relacionados ao odor dos monômeros (Odor) O peso molecular do acrilato é pequeno, mas quase não tem cheiro. Se você pensar bem, verá que são formadas ligações de hidrogênio entre as moléculas, o que dificulta a fuga, por isso estamos pensando se um monômero tem cheiro. Quanto maior a pressão de vapor, mais fácil é a emissão da substância, portanto, a concentração da substância que podemos receber é relativamente alta. Uma vez que a dose tenha sido aumentada, o sabor sairá facilmente. É claro que há outros fatores, como uma substância que seja fácil de decompor em temperatura ambiente. Os pequenos componentes moleculares odoríferos que escapam também terão odor. Os compostos que contêm grupos sulfidrila, bem conhecidos no setor de fotopolimerização, devem pertencer a essa categoria. Além disso, alguns odores são provenientes das reações adicionadas no processo de produção de um determinado material. Portanto, alguns fornecedores de monômeros fornecerão duas ou várias versões de monômeros, geralmente monômeros sem tolueno ou de alta pureza.
A viscosidade do monômero (viscoso), geralmente pensamos que quanto menor a viscosidade do monômero, melhor o desempenho da diluição. No sistema de acrilato, a maioria dos monômeros está em conformidade com essa regra. A viscosidade reflete a força da força intermolecular. Na mesma temperatura, quanto mais forte for a força intermolecular, maior será a viscosidade. A força de diluição não está relacionada apenas à viscosidade do monômero, mas também à polaridade do monômero. A viscosidade dos acrilatos, como as cadeias de carbono de comprimento médio (C8~C10), não é alta, mas às vezes é usada em formulações. Além de afetar a velocidade de cura e a dureza da camada de filme, o maior perigo oculto é que a polaridade da parte da cadeia de carbono é relativamente pequena, e a força intermolecular entre o monômero e ele mesmo é pequena, portanto, ele também pode interagir com as moléculas da resina. A força também é pequena, e é provável que a resina não possa ser bem dissolvida após a adição de mais, ou seja, a compatibilidade com o sistema de tinta pode ser problemática.
Tg é a temperatura de transição vítrea. O significado desse parâmetro é entendido de acordo com a física dos polímeros. É o valor crítico da temperatura em que os elos da cadeia do polímero podem girar livremente. É diferente do ponto de fusão e do ponto de ebulição de moléculas pequenas. Não é uma mudança repentina de temperatura endotérmica e exotérmica, mas uma ampla faixa de mudanças de temperatura. Para facilitar a caracterização, o valor geralmente é obtido em um determinado ponto dessa faixa. Obviamente, os dados de caracterização têm uma grande relação com o método de medição, portanto, a mesma amostra em diferentes condições de teste pode variar muito, portanto, os dados de Tg apresentados no artigo a seguir são apenas uma referência. Agora que entendemos o significado de Tg, também podemos ter uma compreensão um pouco mais profunda de um conceito mais importante de "três estados e duas transições" em materiais poliméricos (estritamente falando, isso é para polímeros amorfos).
O entendimento do estado vítreo é semelhante ao vidro que já vimos. O vidro é, na verdade, não cristalizado, mas, à temperatura ambiente, é um sistema "sólido", mas, a rigor, deveria ser "líquido", só que as condições de temperatura restringem alguns movimentos de suas moléculas. No caso de um polímero amorfo, quando ele está em um estado vítreo, o "segmento" não pode se mover, e ele está no chamado estado bloqueado. Nesse momento, o sistema é tão duro quanto o vidro.
O estado de alta elasticidade é, na verdade, um estado em que o "segmento da cadeia" pode se mover livremente, mas a cadeia inteira do polímero ainda não pode deslizar. Nesse momento, o sistema tem boa elasticidade.
O estado de fluxo viscoso é o estado no qual a cadeia do polímero pode se mover, semelhante ao nosso líquido comum. Obviamente, no caso do polímero reticulado, a tensão não aumentará quando ele atingir a temperatura de fluxo viscoso, afinal, o movimento da cadeia do polímero é limitado.
"Duas transições" é a conexão entre "estado" e "estado", incluindo principalmente o estado vítreo e o estado viscoelástico. Não é difícil entender que, quando o estado vítreo está em uma faixa de temperatura mais baixa, ou seja, quando o ponto Tg de que estamos falando é muito baixo, ele pode estar em um estado viscoelástico à temperatura ambiente. "Não é possível passar". Portanto, ao projetar a fórmula da tinta dura, esperamos que o ponto Tg seja alto, o que "secará completamente" e a dureza da superfície também será alta; ao projetar a fórmula da tinta macia, é um pouco mais difícil, e esperamos que o Tg da camada de filme curado possa estar na região elástica. Esperamos que a Tg da camada de filme curado esteja na região elástica, para que ela tenha melhores propriedades de tração.
Índice de refração: geralmente, quanto maior o índice de refração, melhor o brilho, porque a luz é mais fácil de ser refratada para frente e para trás na superfície. Além disso, o alto índice de refração também pode ajudar a melhorar a cobertura do pigmento, mas se não for muito alto, esse efeito positivo é quase insignificante.
Discutiremos esses parâmetros mais adiante.
2. Monômero de acrilato monofuncional comumente usado em jato de tinta UV
2.1 Acrilatos monofuncionais com cadeias de carbono saturadas de diferentes comprimentos
O diagrama da estrutura e a tabela de dados e estrutura do acrilato de cadeia de carbono saturado parcialmente puro são os seguintes:
Na Tabela 2-1, podemos observar que a Tg de homopolímeros com diferentes comprimentos de cadeia de carbono varia muito. À medida que o número de átomos de carbono aumenta, o valor de Tg primeiro diminui e depois aumenta. Quando o número de átomos de carbono aumenta até um determinado valor, ele constitui um "segmento de cadeia" mais longo, e continuar aumentando equivale ao próximo "segmento de cadeia", de modo que a Tg muda de acordo. Vejamos vários acrilatos com isômeros de n-butilo, iso-butilo e terc-butilo. Descobrimos que o n-butilo tem o ponto de Tg mais baixo e o terc-butilo tem o mais alto, o que significa que o impedimento estérico tem o efeito oposto. O movimento do "segmento da cadeia" tem uma influência maior.
Além disso, observamos a Tg dos dois isômeros de éster decílico. É possível observar que o comprimento de um "segmento de cadeia" é aproximadamente C5. Se o valor for maior, o ponto de Tg será mais alto.
Como aplicamos esse acrilato com diferentes cadeias de carbono à tinta?
Primeiramente, examinamos os dados de pressão de vapor. Os ésteres etílicos e butílicos com pesos moleculares menores geralmente têm um odor forte e raramente são usados em formulações de tinta. Embora os ésteres decílicos e os ésteres laurílicos com cadeias de carbono um pouco mais longas tenham viscosidade e Tg mais baixas, parece que podem ser aplicados à tinta macia para obter resistência à fricção e muito macia, mas não devemos ignorar sua polaridade. Esses monômeros não devem ser adicionados em excesso. Em geral, eles são usados como monômeros adicionais para plastificação interna. Os monômeros são amplamente usados na síntese de resinas adesivas, e a quantidade de adição não precisa ser muito grande. Um deles é a compatibilidade que acabamos de mencionar, e o outro é que, quando a quantidade de adição é grande, a cura é lenta. Esses monômeros também são usados na impressão 3D a jato de tinta e, devido à sua compatibilidade, eles dão aos modelos impressos uma aparência e um toque de cera.
Entre os monômeros mencionados acima, BA, 2-EHA, ISODA, 2-PHA, LA e SA estão disponíveis nos principais fabricantes de matérias-primas fotocuráveis.
2.2 Acrilatos monofuncionais com carbociclos não aromáticos
Além do grupo hidroxila alcoólico, outras partes do álcool antes da acrilação têm um anel formado por átomos de carbono. Os monômeros com anéis carbocíclicos também são usados no campo de jato de tinta, mas a quantidade é relativamente pequena. A seguir, discutiremos suas possíveis aplicações em termos de parâmetros estruturais.
A comparação desses três lado a lado se deve ao fato de que apenas os substituintes em diferentes posições no grupo ciclohexil são diferentes, e o efeito sobre a Tg do grupo ciclohexil é muito diferente. A diferença entre TMCHA e TBCHA e CHA pode ser de várias dezenas de graus Celsius. Pode-se observar que quanto mais substituintes rígidos, como grupos metil, forem substituídos diretamente no anel, mais "duro" será o polímero após a cura. De fato, a estrutura de anel saturado também tem a vantagem da resistência à água e do melhor amarelamento. A resistência à água é boa porque a polaridade dos grupos é baixa. De acordo com a experiência de "compatibilidade semelhante", o efeito hidrofóbico é óbvio. A boa resistência ao amarelamento se deve ao fato de não ser como os monômeros que contêm uma estrutura de anel aromático, que é facilmente oxidada por fatores complexos, como luz e calor no ambiente, no grupo metil substituído pelo anel aromático para formar uma estrutura de "quinona". A conjugação leva a um desvio para o vermelho de seu comprimento de onda de absorção, e há uma certa absorção de comprimento de onda na região da luz visível, de modo que o resultado do amarelamento pode ser visto macroscopicamente.
Em seguida, analisamos um grupo de acrilatos com estruturas bicíclicas ou policíclicas. Sem exceção, esses acrilatos têm uma Tg mais alta e uma taxa de cura relativamente mais rápida.
O mais conhecido é o acrilato de isobornila (IBOA), que tem um odor especial, semelhante ao do óleo de cânfora. A síntese desse tipo de monômero geralmente é obtida a partir da olefina correspondente por meio de catálise de ácido de Lewis para obter o grupo hidroxila e realizar a síntese com ácido acrílico. Considerações sobre esterificação, processo e custo impedem que a pureza desses produtos seja muito alta. Além disso, há uma série de acrilatos com anéis de diciclopentadieno (DCPA) e adamantano (Adamantane), mas o preço não é barato, os dados correspondentes são difíceis de coletar de forma abrangente e devem ser aplicados em campos especiais. Apenas a estrutura e alguns parâmetros são listados para referência.
Se precisar de COA, MSDS ou TDS de monômeros UV, envie-me um e-mail info@longchangchemical.com durante o horário comercial (das 8h30 às 18h UTC+8 de segunda a sábado) ou use o bate-papo ao vivo do site para obter uma resposta imediata.
Você pode clicar no próximo artigo para ler e entender O que é tinta UV? Qual é a diferença entre a tinta UV e a tinta comum?