A resistência à abrasão é uma propriedade crucial para muitos produtos curados, como revestimentos, adesivos e compósitos. Ele determina a durabilidade e a vida útil desses materiais, especialmente em aplicações em que são submetidos a desgaste mecânico. Como fornecedor líder de fotoinitiador, entendemos a importância de melhorar a resistência à abrasão de produtos curados. Nesta postagem do blog, exploraremos como os fotoinitiadores podem desempenhar um papel significativo na consecução desse objetivo.
Entendendo os fotoinitiadores
Os fotoinitiadores são substâncias que iniciam o processo de polimerização quando expostas à luz, normalmente ultravioleta (UV) ou luz visível. Quando os fotoinitiadores absorvem fótons do comprimento de onda apropriado, eles passam por uma reação química que gera espécies reativas, como radicais livres ou cátions. Essas espécies reativas reagem com monômeros ou oligômeros na formulação, fazendo com que eles se conectem e formem uma rede de polímeros ligados cruzados.
Existem dois tipos principais de fotoinitiadores: fotoinitiadores de radicais livres e fotoinitiadores catiônicos.Fotoinitiador de radicais livresgerar radicais livres após a irradiação, que reagem com ligações duplas de carbono - carbono insaturadas em monômeros. Por outro lado,Fotoinitiador catiônico de alto desempenhoeFotoinitiador catiônico estável térmicoGere cátions que podem iniciar a polimerização de monômeros com grupos funcionais, como epóxidos e éteres de vinil.
Mecanismos de melhoria da resistência à abrasão
Aumento da densidade cruzada - Link
Uma das principais maneiras pelas quais os fotoinitiadores podem melhorar a resistência à abrasão é aumentar a densidade cruzada - link da rede de polímeros curados. Uma densidade de ligação cruzada - link significa que as cadeias poliméricas são mais fortemente ligadas, formando uma estrutura mais rígida e resistente.
Os fotoinitiadores de radicais livres podem iniciar a polimerização de monômeros multifuncionais, que possuem vários grupos reativos. Quando esses monômeros polimerizam, eles formam uma rede altamente cruzada. Por exemplo, em uma formulação de revestimento curado UV, usando um fotoinitiador de radicais livres com um monômero de acrilato trifuncional, pode resultar em um revestimento com uma densidade cruzada de link cruzada mais alta em comparação com um acrilato monofuncional. Esse aumento da densidade de ligação cruzada torna o revestimento mais resistente à abrasão, pois pode suportar melhor as forças aplicadas durante o desgaste.
Os fotoinitiadores catiônicos também têm a capacidade de aumentar a densidade cruzada - link. A polimerização catiônica de monômeros de epóxido pode levar à formação de uma rede tridimensional com alta densidade de ligação cruzada. O processo de polimerização catiônica é menos sensível à inibição de oxigênio em comparação com a polimerização de radicais livres, permitindo uma ligação cruzada mais eficiente, especialmente em filmes finos ou revestimentos.
Aumentar a dureza da superfície
Os fotoinitiadores podem contribuir para um aumento na dureza da superfície de produtos curados, que está intimamente relacionado à resistência à abrasão. É menos provável que uma superfície mais difícil seja arranhada ou desgastada pelo contato com outros materiais.
Quando um fotoinitiador inicia o processo de polimerização, a rede de polímero resultante pode ter uma alta temperatura de transição de vidro (TG). Um TG alto significa que o polímero está em um estado mais rígido à temperatura ambiente, resultando em uma superfície mais difícil. Por exemplo, em um adesivo curado UV, usando um fotoinitiador que promove a polimerização de monômeros com altas características de TG pode levar a um adesivo com melhoridade da superfície e, portanto, melhor resistência à abrasão.
Alguns fotoinitiadores também podem promover a formação de um gradiente na densidade cruzada - liga perto da superfície do produto curado. Uma densidade cruzada de ligação cruzada na superfície cria uma "pele" mais difícil que protege o material subjacente da abrasão.
Compatibilidade com abrasão - Aditivos resistentes
Os fotoinitiadores podem melhorar a compatibilidade entre a matriz polimérica e os aditivos resistentes à abrasão. Abrasão - Aditivos resistentes, como nanopartículas de sílica, alumina ou nanotubos de carbono, podem ser incorporados à formulação para melhorar a resistência à abrasão. No entanto, para que esses aditivos sejam eficazes, eles precisam estar bem - dispersos na matriz polimérica.
Os fotoinitiadores podem influenciar a viscosidade e a reatividade da formulação durante o processo de polimerização. Ao selecionar cuidadosamente um fotoinitiador, podemos garantir que os aditivos sejam dispersos uniformemente e que a matriz de polímero possa se ligar efetivamente aos aditivos. Isso melhora o desempenho geral do produto curado em termos de resistência à abrasão. Por exemplo, em um compósito Curado UV, um fotoinitiador que permite uma boa dispersão de nanopartículas de sílica pode resultar em um composto com maior resistência à abrasão devido ao efeito combinado da rede de polímeros e das nanopartículas duras.
Selecionando o fotoinitador certo
Características de comprimento de onda e absorção
A escolha do fotoinitiador depende da fonte de luz usada para cura. Diferentes fotoinitiadores têm diferentes espectros de absorção e precisam corresponder ao espectro de emissão da fonte de luz. Para a cura UV, existem fotoinitiadores que absorvem as regiões UVA (320 - 400 nm), UVB (280 - 320 nm) e UVC (100 - 280 nm).
Se a fonte de luz emitir principalmente a luz UVA, um fotoinitador com forte absorção na região UVA deve ser selecionado. Isso garante iniciação eficiente do processo de polimerização, levando a um produto bem curado com boa resistência à abrasão. Por exemplo, em um sistema de cura LED UV que emite luz a 365 nm, um fotoinitador com um pico de absorção alto em torno de 365 nm seria ideal.
Reatividade e velocidade de cura
A reatividade e a velocidade de cura do fotoinitiador também são fatores importantes. Um fotoinitiador altamente reativo pode iniciar rapidamente o processo de polimerização, resultando em um tempo de cura mais curto. Isso é benéfico em aplicações industriais, onde é necessária alta produção de velocidade.
No entanto, em alguns casos, um fotoinitiador de cura mais lento pode ser preferido. Um processo de cura mais lento pode permitir um melhor nivelamento e fluxo da formulação antes que ele cura, o que pode levar a um produto curado mais uniforme e de defeito. Essa uniformidade pode contribuir para melhorar a resistência à abrasão. Por exemplo, em um revestimento curado de grande área UV, um fotoinitiador com uma velocidade de cura moderada pode ser usada para garantir a aplicação adequada do revestimento e um acabamento superficial liso.
Estabilidade e armazenamento
A estabilidade do fotoinitiador é crucial para a prateleira - a vida da formulação. Os fotoinitiadores devem estar estáveis em condições normais de armazenamento para evitar polimerização prematura. Alguns fotoinitiadores podem ser sensíveis ao calor, luz ou umidade, o que pode afetar seu desempenho.
Como fornecedor de fotoinitiador, oferecemos produtos com boa estabilidade. Por exemplo, nossoFotoinitiador catiônico estável térmicofoi projetado para suportar temperaturas elevadas durante o armazenamento e processamento sem degradação significativa, garantindo um desempenho consistente para melhorar a resistência à abrasão de produtos curados.
Estudos de caso
UV - revestimentos curados para aplicações automotivas
Na indústria automotiva, os revestimentos Curados UV são amplamente utilizados para seus tempos de cura rápida e excelente desempenho. Um fabricante automotivo líder estava procurando melhorar a resistência à abrasão de seu casaco claro.
Recomendamos uma combinação de umFotoinitiador catiônico de alto desempenhoe um fotoinitiador de radicais livres. O fotoinitiador catiônico foi usado para iniciar a polimerização de monômeros de epóxido, que forneceu uma densidade de ligação cruzada alta - e boa adesão ao substrato. O fotoinitiador de radicais livres foi usado com monômeros de acrilato para melhorar a dureza da superfície do revestimento.
O revestimento claro resultante melhorou significativamente a resistência à abrasão, como demonstrado por testes padrão de abrasão. O revestimento pode suportar vários ciclos de esfregar com um material abrasivo sem mostrar sinais significativos de desgaste, garantindo um acabamento longo e duradouro e de alta qualidade para as peças automotivas.
UV - adesivos curados para dispositivos eletrônicos
Os dispositivos eletrônicos geralmente requerem adesivos com boa resistência à abrasão para proteger os componentes contra danos mecânicos. Um fabricante de smartphones estava enfrentando problemas com a resistência à abrasão de seu adesivo de ligação.
Sugerimos o uso de um fotoinitiador de radicais livres que era compatível com uma mistura de monômeros de acrilato com diferentes funcionalidades. O fotoinitiador permitiu a formação de um adesivo altamente cruzado com um TG alto. O adesivo também foi formulado com nanopartículas de sílica como um aditivo resistente à abrasão.
O novo adesivo havia melhorado a dureza da superfície e a resistência à abrasão. Pode suportar os processos repetidos de montagem e desmontagem durante a fabricação e reparo dos smartphones sem perder sua força de ligação ou ser danificado pela abrasão.
Conclusão
Os fotoinitiadores desempenham um papel vital na melhoria da resistência à abrasão de produtos curados. Ao melhorar a densidade cruzada - link, aumentar a dureza da superfície e melhorar a compatibilidade com aditivos resistentes à abrasão, os fotoinitiadores podem melhorar significativamente o desempenho de revestimentos, adesivos e compósitos.
Como fornecedor de fotoinitiador, estamos comprometidos em fornecer fotoiniciadores de alta qualidade que atendem às necessidades específicas de nossos clientes. Nossa gama deFotoinitiador de radicais livres, Assim,Fotoinitiador catiônico de alto desempenho, eFotoinitiador catiônico estável térmicoOferece soluções para várias aplicações.
Se você estiver interessado em melhorar a resistência à abrasão de seus produtos curados, convidamos você a entrar em contato conosco para uma consulta. Nossa equipe de especialistas pode ajudá -lo a selecionar o fotoinitiador mais adequado para sua formulação e fornecer suporte técnico ao longo do processo.
Referências
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- Dietliker, K. (1991). Química e tecnologia da formulação UV e EB para revestimentos, tintas e tintas. Volume 3: Fotoinitiadores para polimerização de radicais livres e catiônicos. Sita Technology Ltd.
- Webster, DC (2004). Polimerização fotoinitiada: avanços nos sistemas de iniciação e novo comportamento fotoinitiante. Progresso em revestimentos orgânicos, 50 (2), 219 - 228.