2025 The Complete Guide To Principles of free radical photoinitiator application (Guia completo dos princípios da aplicação de fotoiniciadores de radicais livres)
Como o fotoiniciador é uma das principais matérias-primas na fórmula de fotopolimerização, há alguns princípios comuns aos quais se deve prestar atenção ao formular aplicações, tais como: combinar o princípio com a fonte de luz, combinar o princípio com o pigmento, combinar o princípio com a espessura do revestimento, princípio de dosagem, outros princípios (princípio de solubilidade, princípio de combinação, princípio de segurança, princípio de preço) e assim por diante. Independentemente do tipo de princípio de correspondência, o objetivo final é o mesmo: projetar uma formulação econômica do produto. As diferentes formulações do design dos requisitos do fotoiniciador também são muito diferentes, a seleção específica do fotoiniciador, a dosagem e a combinação de experimentos específicos para determinar, especialmente agora, cada vez mais produtos personalizados, o desempenho diferente da formulação do produto exige o fotoiniciador correspondente.
Princípios de correspondência com a fonte de luz: a fonte de luz atual do setor de fotopolimerização é composta principalmente por lâmpadas de mercúrio, a intensidade espectral principal das lâmpadas de mercúrio convencionais de média pressão, conforme mostrado na Tabela 3, e a Figura 10 é o espectro de emissão de UV das lâmpadas de mercúrio de média pressão, da Tabela 3 e da Figura 10, que podem ser vistas na lâmpada de mercúrio em 220nm-1300nm, que são diferentes intensidades de ondas de luz de emissão. As lâmpadas de haleto metálico são uma classe de lâmpadas de mercúrio que podem aumentar a intensidade de comprimentos de onda específicos adicionando diferentes metais à lâmpada de mercúrio para alterar os comprimentos de onda de emissão da lâmpada. Na prática, elas são frequentemente usadas em conjunto com lâmpadas convencionais de mercúrio de média pressão. Portanto, ao projetar uma fórmula de fotopolimerização, devemos primeiro considerar o tipo de fonte de luz e escolher o fotoiniciador com o comprimento de onda correspondente para diferentes fontes de luz a fim de maximizar a eficiência da utilização do fotoiniciador. Por exemplo, o comprimento de onda de absorção de luz do fotoiniciador α-hidroxicetona é curto, com a lâmpada convencional de mercúrio de média pressão pode atender às necessidades de produção, mas o comprimento de onda de absorção de luz do fotoiniciador de oxigênio acilfosfina e do fotoiniciador de tioxantrona é maior, podendo chegar a 370 nm-400 nm, Se a lâmpada de ferro for selecionada (aumento específico da banda de 370 nm a 390 nm), em comparação com a lâmpada convencional de mercúrio de média pressão Se a lâmpada de ferro for selecionada (aumento específico da banda de 370 nm a 390 nm), o efeito de polimerização poderá ser obtido relativamente bem em comparação com a lâmpada convencional de mercúrio de média pressão.
Atualmente, a tecnologia de fonte de luz UV-LED está se tornando cada vez mais madura, especialmente o custo de comercialização da fonte de luz de banda de 365nm, 385nm, 395nm, 405nm está ficando cada vez mais baixo, e tem muitas vantagens em comparação com a fonte de luz de lâmpada de mercúrio, como: economia de energia, proteção ambiental, alta eficiência, saúde, longa vida útil, etc., o que faz com que as pessoas aumentem o investimento na formulação da fonte de luz UV-LED. Como as fontes de luz UV-LED são fontes de luz de comprimento de onda único, em comparação com as lâmpadas de mercúrio, as fontes de luz UV-LED para a seletividade do fotoiniciador são bastante reduzidas. Portanto, para a seleção do fotoiniciador da fonte de luz UV-LED, é necessário prestar mais atenção para corresponder ao problema. No caso de o projeto da fórmula de fotopolimerização da fonte de luz UV-LED não ser perfeito, o uso da combinação de fonte de luz UV-LED + fonte de luz de lâmpada de mercúrio também pode ter diferentes graus para atingir o objetivo de economia de energia e proteção ambiental.
Correspondência do princípio da cor: o princípio de correspondência do fotoiniciador com a cor refere-se principalmente ao pico de absorção de UV do fotoiniciador e à correspondência da janela de transmissão de cor, a chamada janela de transmissão refere-se à absorção de luz do pigmento/tintura é uma banda de onda de luz relativamente fraca, essa banda é propícia à transmissão de luz UV, portanto, mais ação sobre o fotoiniciador. Se o pico de absorção de UV do fotoiniciador não for bem combinado com a janela de transmissão do pigmento/tintura, o pigmento/tintura competirá com o fotoiniciador para absorver o comprimento de onda correspondente da luz UV, resultando em uma diminuição da eficiência do fotoiniciador, juntamente com o impacto da agregação de bloqueio de oxigênio, o que pode levar seriamente à ausência de polimerização do produto. Além disso, na prática, a escolha do fotoiniciador também precisa corresponder à cobertura do pigmento, à dosagem, ao tamanho da partícula, etc, Tais como: a forte cobertura do pigmento é uma absorção de luz relativamente forte, de modo que o fotoiniciador precisa usar parte da mesma concentração de produtos com alta absorbância, mas também é apropriado aumentar a quantidade de fotoiniciador; a dosagem do pigmento correspondente à quantidade de iniciador também precisa ser aumentada adequadamente; o tamanho da partícula do pigmento não favorece a penetração da luz, de modo que o iniciador deve ser selecionado a partir de produtos com alta absorbância na mesma concentração ou a quantidade de iniciador deve ser aumentada adequadamente.
Princípio de correspondência com a espessura do revestimento: inevitavelmente, o problema da espessura do revestimento é encontrado na aplicação prática, o fotoiniciador para revestimentos espessos deve garantir que o princípio da seleção de profundidade leve em conta a camada superficial, o uso de fotoiniciador de comprimento de onda longo e a combinação de fotoiniciador de comprimento de onda relativamente curto, a quantidade de iniciador combinado também precisa fazer os ajustes correspondentes de acordo com a espessura do produto final. Para revestimentos finos, deve-se prestar atenção especial à questão do bloqueio de oxigênio. Na seleção de fotoiniciadores, pode-se considerar preferível ter um certo efeito de bloqueio de antioxidação do fotoiniciador do tipo captura de hidrogênio e do fotoiniciador do tipo craqueamento usados em conjunto com o aumento adequado da quantidade adicionada, a combinação mais típica de 184 + BP, mas a quantidade adicionada não deve ser excessiva, pois o excesso é propenso ao fenômeno da blindagem de luz.
Princípio de dosagem: seja uma fonte de luz de lâmpada de mercúrio ou uma fonte de luz UV-LED, o fotoiniciador no processo de aplicação real, além de considerar a correspondência com a fonte de luz, também precisa considerar o impacto da absorbância, a quantidade de aditivo e outros fatores. A quantidade de adição para atender às necessidades de polimerização como um princípio básico, o fotoiniciador de alta atividade pode ser adicionado para reduzir a quantidade apropriada, o fotoiniciador de baixa atividade pode aumentar a quantidade apropriada, mas também o fotoiniciador de alta atividade e o fotoiniciador de baixa atividade podem ser usados em conjunto, ou seja, para atender às necessidades de polimerização e equilibrar o custo da fórmula. Aumentar a quantidade de fotoiniciador pode, de fato, melhorar a velocidade de cura, mas não adicionar mais é melhor, adicionar demais trará muitos problemas, como a ocorrência do fenômeno de blindagem de luz, o grau de acoplamento de radicais livres aumentado, a temperatura instantânea de polimerização muito alta, resultando em deformação do substrato sensível ao calor, a velocidade de polimerização muito rápida na adesão do produto tem um impacto negativo, o encolhimento do volume aumenta a deformação do produto, a redução do peso molecular do produto final, o declínio geral das propriedades mecânicas, o aumento dos custos de matéria-prima, o declínio da resistência ao envelhecimento, o agravamento do amarelamento do produto final etc.A redução da quantidade de fotoiniciador pode trazer problemas diretos de polimerização insuficiente, aumento do consumo de energia, falha no desempenho do produto final, etc.
Bernhard Steyrer et al. usaram uma impressora 3D (DLP) de 405 nm para comparar os espectros de absorção de UV de Ivocerin (Bis (4-metoxibenzoil) dietilgermânio, BAPO (819) e TPO-L (os espectros de absorção de UV de três fotoiniciadores são mostrados na Figura 11, sob as mesmas condições, Ivocerin e BAPO têm maior absorção em comparação com TPOL sob as mesmas condições). O Ivocerin e o BAPO apresentaram alta atividade de fotoiniciador em baixas concentrações e, quando a adição de fotoiniciador foi aumentada, o Ivocerin e o BAPO apresentaram uma proteção contra a luz mais evidente, o que afetou negativamente o desempenho do produto final.
Outros princípios (princípio da solubilidade, princípio da combinação, princípio da segurança, princípio do preço).
Princípio da solubilidade, diferentes resinas monoméricas têm solubilidade diferente para fotoiniciadores, diferentes fotoiniciadores têm solubilidade diferente na mesma resina ou monômero, e a solubilidade do mesmo iniciador na mesma resina ou monômero também pode ser diferente em diferentes épocas. A solubilidade dos fotoiniciadores geralmente pode ser resolvida ajustando-se o tipo de resina e monômero, bem como a quantidade de fotoiniciador adicionada. Atualmente, a solubilidade dos fotoiniciadores de radicais livres comerciais convencionais são variedades relativamente ruins: 369, 819, PBZ, etc.
Princípio de combinação: cada fotoiniciador tem suas vantagens e desvantagens exclusivas, como o amplamente utilizado 1173, embora a atividade de fotoiniciação seja alta, barata e tenha boa compatibilidade com o monômero de resina, mas seu comprimento de onda de absorção de luz é curto, o fundo de revestimento espesso é seco e deficiente, tem odor e é fácil de volatilizar. Em um entendimento completo das vantagens e desvantagens de cada fotoiniciador e, em seguida, combinados de forma eficaz com o uso dos resultados, muitas vezes é possível obter 1 + 1 > 2. A combinação com o uso do princípio geral de comprimentos de onda complementares, tipos de complementares, tipos de combinações clássicas simplificadas e comuns são: 184 + BP, TPO + 184, 819 + 1173, ITX + 907, BP + EMK, etc.
Princípios de segurança, os atuais fotoiniciadores comerciais são mais ou menos prejudiciais aos seres humanos, no uso do processo deve-se tentar evitar o uso de odor, voláteis, fáceis de sublimar o produto, além dos detritos gerados após a exposição, os resíduos e as questões de migração também devem ser considerados ao projetar a formulação, especialmente a aplicação final em embalagens de alimentos, embalagens de cosméticos, embalagens farmacêuticas e outros produtos em contato próximo com o corpo humano. Em comparação com os fotoiniciadores tradicionais de moléculas pequenas, os fotoiniciadores de moléculas grandes e os fotoiniciadores polimerizáveis são relativamente muito mais seguros e podem ser considerados para uso em alguns setores que são sensíveis aos requisitos de segurança. No momento, os fotoiniciadores comerciais de moléculas pequenas têm uma segurança relativamente alta 2959 e CQ (quinona de cânfora).
Princípio do preço, nos últimos anos, com o surgimento frequente de políticas de proteção ambiental, várias matérias-primas químicas mostraram graus variados de escassez, indústria de fotoiniciadores em 2017, existem produtos individuais disponíveis ao preço da situação, portanto, no projeto de formulação deve sempre prestar atenção às mudanças de preço no mercado e preparar um plano de backup. Embora a maximização dos lucros do produto seja a busca das pessoas, mas às vezes não é quanto mais barato o preço, maior o lucro, para garantir a qualidade do produto sob a premissa de tentar escolher um fotoiniciador de baixo custo para projetar produtos econômicos reconhecidos por todos.
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