UV serbest radikal ve katyonik kürlemenin karşılaştırılması
Ultraviyole (UV) kürleme kaplama, ilk olarak 1960'ların sonunda Almanya tarafından geliştirilen, yüksek verimlilik, enerji tasarrufu, kirlilik yaratmama, hızlı film oluşumu ve mükemmel kaplama performansı avantajlarına sahip yeni bir çevre dostu kaplamadır ve bu nedenle hızla geliştirilmiştir. 1994 yılında Çin 3,100-3,300 ton çeşitli UV ile kürlenebilen kaplama tüketmiş ve 1998 yılında tüketim 6,200-6,400 tona ulaşmış ve yıllık ortalama büyüme oranı 25%'den fazla olmuştur. UV kürleme, Serbest radikal kürleme ve katyonik kürleme olarak ikiye ayrılabilir. Yerli serbest radikal kürleme artık yaygın olarak kullanılmaktadır, katyonik kürleme de bir dizi literatürde incelenmiştir. Bununla birlikte, katyonik kürleme teknolojisinin spesifik kullanımı, yerli olarak rapor edilmemiştir; UV serbest radikal ve katyonik kürlemenin kullanımında ve performansında ikisi arasındaki farklar, aynı zamanda ilgili literatürde görülmemiştir.
1) UV radikal kürleme ve katyonik kürleme mekanizmalarının karşılaştırılması
UV ışınlaması altında, farklı fotobaşlatıcıların ayrışması farklı sonuçlar üretir, bazıları serbest radikaller üretir, bazıları katyonlar üretir, serbest radikaller veya katyonlar reaktif aktiviteye sahip ilgili zwitteriyonik ve reaktif seyrelticileri tetikleyebilir, polimerizasyon reaksiyonları meydana gelir, polimerin üç boyutlu ağ yapısının oluşumu.
UV ile başlatılan serbest radikal polimerizasyonunda, serbest radikal zincirinin devre dışı bırakılması veya sonlandırılması olasılığı daha fazladır ve ışık durduğunda polimerizasyona devam etme ve kürlenme olasılığı daha azdır. Bu arada oksijenin de serbest radikallerle reaksiyona girerek daha kararlı peroksi radikalleri oluşturması kolaydır, dolayısıyla oksijen polimerizasyonun engellenmesinde rol oynar. Katyonik polimerizasyon sürecinde (az sayıda serbest radikal de üretilir, ancak esas olarak katyonla başlatılan kürleme vardır), çünkü katyonlar ikisi arasında bağlanamaz, oksijenle reaksiyona girmez. Zincir transfer reaksiyonu meydana gelse bile, yeni bir katyonik aktif merkez üretilecek, böylece katyonik kürlenme reaksiyonu devam edecektir
2) Serbest radikal formülasyonları ve katyonik formülasyonların kürlenme hızı karşılaştırma testi
İster kağıt ister alüminyum üzerinde olsun, serbest radikal formülasyonu katyonik formülasyondan daha hızlı kürlenir. Bunun nedeni şudur.
UV ışınlaması ile katyonik başlatıcı, süper asit aktif merkez ile sonuçlanır, sistemdeki alkali safsızlıkların varlığı nedeniyle, aktif merkez önce alkali tarafından nötralize edilir, bu da katyonik polimerizasyon mantosunun hızına neden olur.
Katyonik bir kürleme başlatıcısı olarak çoğunlukla aril iyodür (kükürt) iyonyum tuzu, UV ışınlaması, daha büyük hacim tarafından üretilen katyonik aktif merkez, karbon atomu üzerindeki epoksi grubuna saldırarak bimoleküler nükleofilik sübstitüsyona (Sw2), bölge direnci etkisi daha büyüktür ve serbest radikal polimerizasyonu bu bölge direnci etkisi yoktur, bu nedenle katyonik poli tabla hızı serbest radikalden daha yavaştır.
3) Oksijenin her ikisinin de kürlenme hızı üzerindeki etkisinin karşılaştırılması
Oksijen, serbest radikal kürlenme hızını önemli ölçüde etkilerken, katyon üzerindeki etkisi çok zayıftır. Oksijenin serbest radikal polimerizasyonu üzerindeki engelleyici etkisi mekanizma formülü ile görülebilir, çünkü O2'nin serbest radikal polimerizasyonunu başlatması zor olan peroksi radikali ROO- üretmek için radikal R- ile reaksiyona girmesi çok kolaydır. Radikal R- ve O: reaksiyon hız sabiti, R- ve monomer moleküllerinkinden 104 ila 105 kat daha büyüktür. Bu nedenle, kaplamada O2 mevcutsa, R- önce O2 ile reaksiyona girecek ve reaksiyon hızını büyük ölçüde yavaşlatarak tüketilecektir. Buna ek olarak, O2 zıt spin yönlerine sahip iki eşleşmemiş elektrona daha sahiptir ve kararlı bir triplet durumdur. Bununla birlikte, UV ışınlaması altında, çok aktif hale gelecek ve fotobaşlatıcının uyarılmış durumu ile birleşebilecek ve daha sonra fotobaşlatıcının temel durumuna ve O2'nin tek doğrusal durumuna ayrışabilecektir. reaksiyon hızı sabiti k, 109 büyüklük mertebesine kadar Kaw, böylece fotobaşlatıcının verimliliğini azaltır. Katyonik kürleme işlemi sırasında O2, başlatıcı tarafından üretilen güçlü asit aktif merkezi ile reaksiyona girmez. Bu nedenle, kaplamada eser miktarda O2 bulunsa bile, katyonik sistem üzerinde çok az etkisi varken, serbest radikal kürleme üzerinde büyük bir engelleme etkisine sahip olacaktır.
4) Sıcaklığın kürlenme hızı üzerindeki etkisinin karşılaştırılması
Sıcaklığın kontrolü de önemli bir faktördür. Sıcaklığın her ikisinin de kürlenme hızı üzerindeki etkisini incelemek için yukarıdaki iki formülasyon farklı sıcaklıklarda kürlenmiş ve hem serbest radikal hem de katyonik formülasyonların kürlenme hızı sıcaklıktaki artışla birlikte artma eğilimi göstermiştir. Bunun nedeni, fotobaşlatıcının fotobaşlatılmış polimerizasyon sürecinde en küçük başlatma hızına sahip olması ve reaksiyonu kontrol etmede yavaş adım olmasıdır. Artan sıcaklık, başlatıcının ayrışma ve serbest radikallerin veya katyonların hızlı üretimi için gerekli aktivasyon enerjisini elde etmesine elverişlidir ve sıcaklık, polimerizasyon sisteminin çift bağındaki n-bağının veya halkanın açılmasına elverişlidir, polimerizasyon reaksiyonunu tetikler, böylece kaplamanın kürlenme hızı hızlanır. Bununla birlikte, başlatıcının termal ayrışması kolaydır, bu nedenle kürleme sıcaklığı genellikle 80 ° C'nin altında kontrol edilir.
5) Kaplamanın genel performansının karşılaştırılması
Katyonik kürleme sisteminin serbest radikal kürleme sistemine göre yapışması mükemmeldir, özellikle alüminyumdaki katyonik sistem 100% yapışmasına ulaşmıştır. Bu farkın nedeni, serbest radikal kürleme mekanizması ve katyonik kürleme mekanizmasından serbest radikal polimerizasyonunda, monomer veya zwitteriyonik mesafeden kürlemeden önce van der Waals kuvveti mesafesinden kürlemeden sonra kovalent bağ mesafesine ve kürleme hızına kadar görülebilir, bu nedenle hacim büzülmesi açıktır, bu da yüksek iç gerilime ve zayıf yapışmaya neden olur. Van der Waals kuvveti etkisi ile kürlenme sonrası kovalent bağ arasındaki mesafenin neden olduğu aynı hacim büzülmesi epoksi bileşiklerinin polimerizasyonunda mevcut olsa da, diğer yandan, epoksi monomeri polimerize edildiğinde, monomerdeki halka, monomer moleküler yapısından daha büyük bir zincir yapı birimi oluşturmak için açılır ve hacim büzülmesinin bir kısmını telafi eder. Sonuç olarak, katyonik kürlenmiş film ile alt tabaka arasındaki yapışma, serbest radikallere kıyasla önemli ölçüde artar. Serbest radikal ve katyonik kürlenmiş kaplamaların çözücü direnci karşılaştırıldığında, fark önemlidir ve katyonik kürlenmiş kaplamaların çözücü direnci zamanla büyük ölçüde iyileşir. Serbest radikal reaksiyon mekanizması, serbest radikal polimerizasyon sürecinde, serbest radikal kürlenme hızının hızlı olması ve kaplamanın kısa bir süre içinde içte ve dışta kurutulabilmesi nedeniyle solvent direncinin zamanın uzamasıyla çok fazla değişmediğini göstermektedir. Katyonik polimerizasyon farklıdır, UV ışık kaynağı çıkarıldığında, sistemdeki katyonik aktif merkez iki birleşik olmayacak ve kaybolmayacaktır, zincir transfer reaksiyonu olsa bile (katyonik kürleme mekanizması formülüne bakınız), aynı zamanda zincir sonlandırmada da olacaktır, yeni bir katyonik aktif merkez olacaktır. Bu nedenle, UV ışınlamasından sonra, kaplamanın yüzeyinde bir kür filmi oluşturmak için nispeten kısa bir süre içinde ilk olarak, kaplama UV ışık kaynağından ayrıldıktan sonra "yüzey kuruluğu" elde etmek için, iç kaplama filmi hala büyük miktarlarda katyonlarda mevcuttur, epoksi bileşikleri ile halka reaksiyonunu açmaya devam edin, yüzeyden ve içeriden, polimerik çapraz bağlı bir bütünün oluşumu, kurumaya. Bu nedenle, sürenin uzatılmasıyla, katyonik kürlenmiş kaplama filminin solvent direnci büyük ölçüde iyileştirilir.
6) Sonuç
UV serbest radikal kürleme ve katyonik kürleme kürleme hızı sıcaklık artışıyla birlikte artar ve serbest radikal kürleme hızı katyonik kürleme hızından daha yüksektir.
serbest radikal kürleme hızı, hacimsel büzülme, zayıf yapışma, katyonik kürleme hacimsel büzülme küçüktür, mükemmel yapışma.
Oksijenin serbest radikal kürleme üzerinde önemli bir birleşme engelleme etkisi vardır. Oksijen engelleme etkisi olmayan katyonik kürleme, ancak bir "karanlık reaksiyon" vardır, zamanın uzamasıyla solvent direnci büyük ölçüde artmıştır;.
İkisi arasındaki karşılaştırma, serbest radikal kürleme, yapışma gereksinimleri çok yüksek olmayan, ancak mürekkeplerin ve kaplamaların hızlı kürlenmesini gerektiren, katyonik kürleme teknolojisi, mürekkeplerin ve kaplamaların yüksek yapışma gereksinimleri için uygundur.
Aynı seri ürünler