Seleção de fotoiniciadores em formulações de revestimento UV
Os fotoiniciadores de radicais livres são divididos em duas categorias principais, de acordo com o mecanismo de ação do fotoiniciador para produzir radicais ativos, a saber, fotoiniciadores de radicais livres do tipo clivagem (também conhecidos como fotoiniciadores do tipo I) e fotoiniciadores de radicais livres do tipo captura de hidrogênio (também conhecidos como fotoiniciadores do tipo II). Os fotoiniciadores do tipo clivagem comumente usados são, em sua maioria, aril-alquil-cetonas do ponto de vista estrutural; os tipos comuns são 184, 2959, 651, 907, 369, 1173, 819, TPO, MBF, 754, etc. Os fotoiniciadores de captura de hidrogênio comumente usados são, em sua maioria, benzofenonas ou cetonas aromáticas heterocíclicas do ponto de vista estrutural, com graus comuns como BP, ITX e 2-EA. Os co-iniciadores comuns são principalmente aminas reativas e benzoatos de amina terciária. Este artigo combinará o desempenho dos fotoiniciadores e os casos de uso para explicar brevemente a seleção de fotoiniciadores na formulação de revestimentos de cura por luz (UV).
PrimeiroO princípio de correspondência entre o espectro de absorção do fotoiniciador e o espectro de emissão da fonte de luz.
As fontes de luz disponíveis comercialmente são lâmpadas de mercúrio, lâmpadas de LED, lâmpadas de indução e lâmpadas de haleto metálico. Na seleção de fotoiniciadores, de acordo com o espectro de emissão da fonte de luz, escolha uma absorção maior do espectro de iniciadores.
Exemplos de aplicação. Nas formulações de esmaltes, os tubos de lâmpadas comuns para unhas são lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de LED. As lâmpadas fluorescentes têm um espectro de emissão de 370-420nm e as lâmpadas de LED têm um espectro de emissão de cerca de 365nm/395nm. Os espectros de emissão de ambas as lâmpadas pertencem à região de comprimento de onda longo e exigem a seleção de iniciadores que absorvam a luz em comprimentos de onda mais longos. Como a Tabela 1 mostra os picos de absorção de vários fotoiniciadores comuns, se você precisar obter o efeito de iniciação desejado, deverá escolher um fotoiniciador com um pico de absorção acima de 365 nm, como TPO, 819, etc. No teste real, o efeito de cura de todos os fotoiniciadores TPO e 819 é bom, e o efeito previsto é consistente.
SegundoSeleção de fotoiniciadores de cura profunda para sistemas coloridos.
No sistema colorido, especialmente no sistema escuro, o próprio pigmento absorverá parte da energia UV, fazendo com que a luz UV não consiga penetrar no filme de tinta, a camada profunda do fotoiniciador não consiga absorver energia suficiente para desencadear a polimerização e, por fim, cause uma cura profunda deficiente. Quanto mais claro for o filme, menor será a adesão e mais grave será o enrugamento da superfície, afetando as propriedades físicas e químicas do filme de tinta. No processo de fotopolimerização, quanto maior for o comprimento de onda da luz ultravioleta, mais forte será sua penetração e mais fácil será atingir as camadas mais profundas do filme, enquanto as ondas curtas não são fáceis de atingir as camadas mais profundas do filme. Isso dificulta o início da polimerização ou da cura incompleta nas camadas mais profundas do filme de tinta se não houver um fotoiniciador de ondas longas para absorver a energia das ondas longas. Em sistemas coloridos, portanto, a escolha de um fotoiniciador profundo é essencial. Com relação à Tabela 1 acima, os fotoiniciadores de onda longa, como o TPO/819/651, podem ser escolhidos para funcionar melhor com fotoiniciadores de onda curta, como o 184/1173.
Como na tinta colorida UV de camada única, o sistema preto é propenso à baixa adesão e ao fenômeno de queda da tinta da grade 100. Depois de adicionar 1,5% de 819 à formulação, a adesão do filme de tinta aumentou significativamente, indicando que o 819 desempenha um papel facilitador para a cura profunda. Além disso, no sistema preto/branco, no composto 907/ITX+184 e no composto 369/ITX+184, o efeito é excepcional.
TerceiroPara a seleção do fotoiniciador do sistema de cura por luz amarelada, existem requisitos.
No sistema de verniz e branco, a resistência ao amarelamento é um indicador importante do desempenho do filme de tinta. Além da seleção de uma boa resistência ao amarelamento da resina, o monômero e os fotoiniciadores também precisam prestar atenção aos problemas de amarelamento. A presença de um substituinte na estrutura conjugada do fotoiniciador, como a N-dimetilamina, resultará em uma tendência maior de amarelamento por irradiação; da mesma forma, a presença de um substituinte na estrutura da amina ativa também levará a um aumento do amarelamento.
A Tabela 2, à esquerda, mostra a comparação do índice de amarelamento de várias formulações de fotoiniciadores após a solidificação com propoxido de triacrilato de pentaeritritol como corpo principal e nenhum fotoiniciador como referência em branco. Como pode ser visto na tabela, 184, 1173, 754 e MBF são fotoiniciadores que amarelam menos, para a principal opção de formulações de verniz e sistema branco.
QuartoO desempenho da solubilidade no diluente ativo e no oligômero.
A boa solubilidade é um pré-requisito importante para a seleção de fotoiniciadores na formulação; quanto melhor for a compatibilidade, mais estável será o sistema de formulação. A figura à esquerda mostra a solubilidade de alguns fotoiniciadores em solventes e monômeros comuns.
Quintoa escolha do fotoiniciador UV-LED.
A fonte de luz UV-LED é um equipamento de cura que vem crescendo rapidamente nos últimos anos, pois economiza energia e não agride o meio ambiente, não danifica o substrato e é muito popular, portanto, na cura UV-LED, a escolha dos fotoiniciadores também está recebendo cada vez mais atenção ao uso. As formulações de cura por UV-LED na seleção de fotoiniciadores também devem ser combinadas com os princípios mencionados acima, em primeiro lugar, para selecionar o pico de absorção e o espectro de emissão da fonte de luz correspondente ao fotoiniciador.
O espectro de emissão da fonte de luz UV-LED entre 360-405nm, em 365nm, 375nm, 385nm, 395nm, 405nm na intensidade mais alta, pertence à região de ondas longas, e deve dar prioridade ao uso de fotoiniciadores de ondas longas. Por meio de testes adicionais, vários fotoiniciadores com as maiores taxas de absorção foram encontrados a 365 nm, 385 nm e 395 nm, respectivamente. Em termos de eficácia, o DETX e o EMK são fotoiniciadores adequados para fontes de luz UV-LED.
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