La resistenza all'abrasione è una proprietà cruciale per molti prodotti guariti, come rivestimenti, adesivi e compositi. Determina la durata e la durata della durata di questi materiali, specialmente nelle applicazioni in cui sono soggetti a usura meccanica. Come principale fornitore di fotoiniziatori, comprendiamo l'importanza di migliorare la resistenza all'abrasione dei prodotti curati. In questo post sul blog, esploreremo come i fotoiniziatori possono svolgere un ruolo significativo nel raggiungere questo obiettivo.
Comprensione dei fotoiniziatori
I fotoiniziatori sono sostanze che iniziano il processo di polimerizzazione se esposte alla luce, in genere ultravioletta (UV) o luce visibile. Quando i fotoiniziatori assorbono i fotoni della lunghezza d'onda appropriata, subiscono una reazione chimica che genera specie reattive, come radicali liberi o cationi. Queste specie reattive reagiscono quindi con monomeri o oligomeri nella formulazione, facendole collegare insieme e formare una rete polimerica collegata.
Esistono due tipi principali di fotoiniziatori: fotoiniziatori radicali liberi e fotoiniziatori cationici.Fotoiniziatore radicale liberoGenera radicali liberi all'irradiazione, che reagiscono con doppi legami in carbonio insaturi di carbonio nei monomeri. D'altra parte,Fotoiniziatore cationico ad alte prestazioniEFotoiniziatore cationico stabile termicoGenera cationi che possono iniziare la polimerizzazione di monomeri con gruppi funzionali come epossidi e eteri in vinile.
Meccanismi di miglioramento della resistenza all'abrasione
Cross: miglioramento della densità di collegamento
Uno dei modi principali dei modi i fotoiniziatori possono migliorare la resistenza all'abrasione è aumentare la densità di collegamento incrociata della rete polimerica curata. Una densità di collegamento a croce più alta significa che le catene polimeriche sono più strettamente legate insieme, formando una struttura più rigida e resistente.
I fotoiniziatori radicali liberi possono iniziare la polimerizzazione di monomeri multifunzionali, che hanno più gruppi reattivi. Quando questi monomeri polimerizzano, formano una rete altamente incrociata. Ad esempio, in una formulazione di rivestimento purificata UV, l'uso di un fotoiniziatore radicale libero con un monomero acrilato trifunzionale può comportare un rivestimento con una densità di collegamento trasversale più elevata rispetto a un acrilato monofunzionale. Questo aumento della densità di collegamento trasversale rende il rivestimento più resistente all'abrasione in quanto può resistere meglio alle forze applicate durante l'usura.
I fotoiniziatori cationici hanno anche la capacità di aumentare la densità di collegamento incrociato. La polimerizzazione cationica dei monomeri epossidici può portare alla formazione di una rete tridimensionale con alta densità di collegamento. Il processo di polimerizzazione cationica è meno sensibile all'inibizione dell'ossigeno rispetto alla polimerizzazione dei radicali liberi, consentendo un collegamento incrociato più efficiente, specialmente in pellicole o rivestimenti sottili.
Aumento della durezza superficiale
I fotoiniatori possono contribuire ad un aumento della durezza superficiale dei prodotti curati, che è strettamente correlato alla resistenza all'abrasione. Una superficie più dura è meno probabile che venga graffiata o logorata dal contatto con altri materiali.
Quando un fotoiniziatore avvia il processo di polimerizzazione, la rete polimerica risultante può avere un'alta temperatura di transizione del vetro (TG). Un TG elevato significa che il polimero è in uno stato più rigido a temperatura ambiente, risultando in una superficie più dura. Ad esempio, in un adesivo cure UV, usando un fotoiniziatore che promuove la polimerizzazione di monomeri con caratteristiche TG elevate può portare a un adesivo con una migliore durezza superficiale e quindi una migliore resistenza all'abrasione.
Alcuni fotoiniziatori possono anche promuovere la formazione di un gradiente nella densità di collegamento a croce vicino alla superficie del prodotto curato. Una densità di collegamento a croce più alta in superficie crea una "pelle" più dura che protegge il materiale sottostante dall'abrasione.
Compatibilità con abrasione - additivi resistenti
I fotoiniziatori possono migliorare la compatibilità tra la matrice polimerica e gli additivi resistenti a abrasione. Abrasione - Gli additivi resistenti come nanoparticelle di silice, allumina o nanotubi di carbonio possono essere incorporati nella formulazione per migliorare la resistenza all'abrasione. Tuttavia, affinché questi additivi siano efficaci, devono essere ben dispersi nella matrice polimerica.
I fotoiniziatori possono influenzare la viscosità e la reattività della formulazione durante il processo di polimerizzazione. Selezionando attentamente un fotoiniziatore, possiamo garantire che gli additivi siano uniformemente dispersi e che la matrice polimerica possa legarsi efficacemente agli additivi. Ciò migliora le prestazioni complessive del prodotto curato in termini di resistenza all'abrasione. Ad esempio, in un composito cure UV, un fotoiniziatore che consente una buona dispersione di nanoparticelle di silice può provocare un composito con una maggiore resistenza all'abrasione dovuta all'effetto combinato della rete polimerica e delle nanoparticelle dure.
Selezione del fotoiniziatore giusto
Caratteristiche di lunghezza d'onda e assorbimento
La scelta del fotoiniziatore dipende dalla sorgente luminosa utilizzata per la cura. Photoliziatori diversi hanno diversi spettri di assorbimento e devono abbinare lo spettro di emissione della sorgente luminosa. Per la cura UV, ci sono fotoiniziatori che assorbono nelle regioni UVA (320 - 400 nm), UVB (280 - 320 nm) e UVC (100 - 280 nm).
Se la sorgente luminosa emette principalmente la luce UVA, dovrebbe essere selezionato un fotointiatore con un forte assorbimento nella regione UVA. Ciò garantisce un'inizio efficiente del processo di polimerizzazione, portando a un prodotto ben curato con una buona resistenza all'abrasione. Ad esempio, in un sistema di indurimento a LED UV che emette luce a 365 nm, sarebbe l'ideale un fotoiniziatore con un alto picco di assorbimento di circa 365 nm.
Reattività e velocità di cura
La velocità di reattività e cura del fotoiniziatore sono anche fattori importanti. Un fotoiniziatore altamente reattivo può iniziare rapidamente il processo di polimerizzazione, con conseguente tempo di indurimento più breve. Ciò è vantaggioso nelle applicazioni industriali in cui è richiesta la produzione ad alta velocità.
Tuttavia, in alcuni casi, si può preferire un fotointeo più lento. Un processo di indurimento più lento può consentire un migliore livellamento e flusso della formulazione prima di cure, il che può portare a un prodotto più uniforme e difetto, senza difetti. Questa uniformità può contribuire a una migliore resistenza all'abrasione. Ad esempio, in un rivestimento UV area UV di grande area, un fotoiniziatore con una velocità di cura moderata può essere utilizzato per garantire un'applicazione di rivestimento adeguata e una finitura superficiale liscia.
Stabilità e conservazione
La stabilità del fotoiniziatore è cruciale per lo scaffale - la vita della formulazione. I fotoiniatori devono essere stabili in normali condizioni di stoccaggio per prevenire la polimerizzazione prematura. Alcuni fotoiniziatori possono essere sensibili al calore, alla luce o all'umidità, il che può influire sulle loro prestazioni.
Come fornitore di fotoiniziatori, offriamo prodotti con buona stabilità. Ad esempio, il nostroFotoiniziatore cationico stabile termicoè progettato per resistere a temperature elevate durante lo stoccaggio e la lavorazione senza un significativo degrado, garantendo prestazioni costanti nel migliorare la resistenza all'abrasione dei prodotti guariti.
Casi studio
UV - rivestimenti curati per applicazioni automobilistiche
Nell'industria automobilistica, i rivestimenti cure UV sono ampiamente utilizzati per i loro tempi di cura rapidi e prestazioni eccellenti. Un produttore di automobili leader stava cercando di migliorare la resistenza all'abrasione del loro cappotto trasparente.
Abbiamo consigliato una combinazione di aFotoiniziatore cationico ad alte prestazionie un fotoiniziatore radicale libero. Il fotoiniziatore cationico è stato utilizzato per iniziare la polimerizzazione dei monomeri epossidici, che hanno fornito una densità di collegamento ad alta croce e una buona adesione al substrato. Il fotoiniziatore radicale libero è stato usato con monomeri acrilati per migliorare la durezza superficiale del rivestimento.
Il mantello chiaro risultante aveva significativamente migliorato la resistenza all'abrasione, come dimostrato dai test di abrasione standard. Il rivestimento potrebbe resistere a più cicli di sfregamento con un materiale abrasivo senza mostrare segni significativi di usura, garantendo una finitura lunga e duratura e di alta qualità per le parti automobilistiche.
UV - adesivi curati per dispositivi elettronici
I dispositivi elettronici richiedono spesso adesivi con una buona resistenza all'abrasione per proteggere i componenti dai danni meccanici. Un produttore di smartphone stava affrontando problemi con la resistenza di abrasione del loro adesivo legante.
Abbiamo suggerito di usare un fotoiniziatore radicale libero compatibile con una miscela di monomeri acrilati con funzionalità diverse. Il fotoiniziatore ha consentito la formazione di un adesivo altamente incrociato con un TG alto. L'adesivo è stato anche formulato con nanoparticelle di silice come additivo resistente all'abrasione.
Il nuovo adesivo aveva una migliore durezza superficiale e resistenza all'abrasione. Potrebbe resistere ai processi ripetuti di assemblaggio e smontaggio durante la produzione e la riparazione degli smartphone senza perdere la forza di legame o essere danneggiato dall'abrasione.
Conclusione
I fotoiniatori svolgono un ruolo vitale nel migliorare la resistenza all'abrasione dei prodotti guariti. Migliorando la densità di collegamento incrociata, l'aumento della durezza superficiale e il miglioramento della compatibilità con gli additivi resistenti, i fotoiniziatori possono migliorare significativamente le prestazioni di rivestimenti, adesivi e compositi.
Come fornitore di fotoiniziatori, ci impegniamo a fornire fotoiniziatori di alta qualità che soddisfano le esigenze specifiche dei nostri clienti. La nostra gamma diFotoiniziatore radicale libero,Fotoiniziatore cationico ad alte prestazioni, EFotoiniziatore cationico stabile termicoOffre soluzioni per varie applicazioni.
Se sei interessato a migliorare la resistenza all'abrasione dei tuoi prodotti curati, ti invitiamo a contattarci per una consultazione. Il nostro team di esperti può aiutarti a selezionare il fotoiniziatore più adatto per la tua formulazione e fornire supporto tecnico durante tutto il processo.
Riferimenti
- Bradley, DC e Bowman, CN (2001). Cinetica della polimerizzazione fotoinitativa. Progressi nella scienza dei polimeri, 26 (12), 1839-1910.
- Dietliker, K. (1991). Chimica e tecnologia della formulazione UV e EB per rivestimenti, inchiostri e vernici. Volume 3: fotoiniziatori per polimerizzazione radicale e cationica liberi. Sita Technology Ltd.
- Webster, DC (2004). Polimerizzazione fotoinitativa: progressi nei sistemi di iniziazione e nuovi comportamenti fotoinizianti. Progressi nei rivestimenti organici, 50 (2), 219 - 228.