Усъвършенствани съоръжения Ефективно производствоИнхибирането на повърхностния кислород по време на ултравиолетовото (UV) втвърдяване е проблем, който измъчва хората:
Когато се фоточувства във въздуха, инхибирането на кислорода често води до втвърдяване на покриващия слой, а повърхността - в нечувствителна и лепкава.
Инхибирането на кислорода може да доведе до голям брой оксидиращи структури, като хидроксилни, карбонилни и пероксилни групи в повърхността на покритието, които могат да повлияят на дългосрочната стабилност на покритието и могат дори да повлияят на твърдостта, гланца и устойчивостта на надраскване. втвърдения филм. производителност.
защо?
Основното състояние на общото вещество е синглетно състояние, а стабилното състояние на O2 е триплетното състояние и има два несвързани електрона със същата посока на въртене. Следователно, той се конкурира с полимеризацията на свободните радикали, за да консумират свободните радикали.
Тъй като повечето фоточувствителни процеси се извършват във въздушна среда, а основните приложения са материали с изключително големи съотношения повърхност / обем, като покрития и мастила, О2 има устойчивост на свободна радикална полимеризация на фоточувствителни материали. Gathering.
Особено когато дебелината на фолиото е тънка, концентрацията на кислород в маслената органична система обикновено е по-малка или равна на 2 × 10-3 mol / L, която не само инхибира полимеризацията на молекулите на разтворения кислород в системата за формулиране, но също така в процеса на втвърдяване по време на процеса на фотоинициация. Консумацията на кислородни молекули, кислородът във въздуха върху повърхността на покритието може също така бързо да дифундира в покритото покритие, като продължава да възпрепятства полимеризацията. Оригиналната концентрация на разтворен кислород в системата е много ниска и е сравнително лесна за консумация. За затворена система, процесът, при който първичните живи радикали консумират разтворен кислород, е по същество еквивалентен на периода на индуциране на полимеризацията. Относително казано, кислородът, който дифундира отвън към вътрешността на покритието, е основната причина за възпрепятстване на полимеризацията. Инхибирането на кислорода също е най-вероятно да се случи в повърхностните слоеве на покритието или в цялото по-тънко покритие, тъй като молекулите на кислорода в околната среда дифузират по-лесно в тези области.
Кислородът разрушава повърхностния режим - охлаждане, очистване и окисление. Специфичният механизъм е както следва:
унищожаване
Триплетът О2 в основното състояние може да реагира като гасител с фотоактивиран инициатор (означен с Phi), за да се образува комплекс, като по този начин се гаси фотоинициаторът, който възбужда триплетното състояние. Процесът се изразява, както следва:
Ph → → (Phi) * → (Phi) *, (Phi) * + (O2) → Phi + (O2)
В горния процес, О2 е възбуден до активното синглетно състояние и фотоинициаторът се връща от възбуденото състояние в основното състояние, като по този начин възпрепятства генерирането на активни радикали. Повечето от фотоинициаторите на пиролиза имат кратък живот на възбуден триплет. Преди възбуденият инициатор да реагира с О2, инициаторът се разлага, така че вероятността за биметално охлаждане на О2 и фотоинициатора е относително ниска. Често може да се игнорира.
ясно
Основното състояние О2 е по същество двоен радикал, така че има силна добавъчна активност към активните радикали, генерирани по време на фотоинициация [k> 109 / (mol / s)], образувайки относително стабилен радикал за пероксидация. Този процес има по-бърза скорост и може да се конкурира с реакцията на добавяне на живи радикали към мономера и има най-съществената пречка за процеса на полимеризация. Тя може да бъде разделена на следните две стъпки:
Живият радикал инициира полимеризацията на мономера.
R + CH2 = CXY → R-CH2-C · XY + мономер → полимер
Активни свободни радикали се добавят към О2.
R · + O2 → R─O─O · (перокси радикал)
R-CH2-C · XY + О2 → R-СН2-CXY-OO ·
окисляване
Кислородните молекули могат също да окисляват свободните радикали, които са полимеризирани с мономери до пероксиди, предотвратявайки полимеризацията на мономерите.
Очевидно е, че и в трите случая скоростта на полимеризация ще намалее и образуването на пероксид ще повлияе на работата на втвърденото покритие. Трябва да се отбележи, че константата на скоростта на реакция на радикал R и O2 е 104 до 105 пъти по-голяма от константата на скоростта на реакцията на мономерната молекула, така че дори ако в покритието има само малко количество кислород, реакцията между R и O 2 не могат да бъдат пренебрегнати. Когато се генерира пероксидният радикал ROO. Тъй като ROO · е много стабилен и няма способност да инициира полимеризацията, присъствието на О2 изразходва активния радикал R ·, което води до намаляване на скоростта на реакционната полимеризация и проявява индукционен период. Следователно, О2 е инхибитор на полимеризацията за свободна радикална полимеризация на фоточувствителна система при нормална температура.
Съществуващ метод на полимеризация с инхибиране на кислорода
Физически методи: метод за защита на инертни газове, плаващ восък, филм, силно светлинно облъчване, разпределено облъчване
Химически метод: Добавят се вещества, които осигуряват активен водород - тиол, амин, етер акрилат (акрилат може да се интегрира с покритието, за да се предотврати напукване на повърхността, но също така и да се намали миризмата); осигуряват капацитет на водороден атом при същите условия: тиолов клас> амини> етери
Като амин като пример, реакционният механизъм е както следва: има 6 активни водорода на амина, които могат да консумират 6 кислорода.
След поредица от експерименти по тези методи стигнахме до следните заключения:
Независимо от оборудването с високо или ниско втвърдяване, докато тиолът, амонякът или етерът модифициран акрилат може да подобри повърхностната реактивност;
Повърхностната реактивност се увеличава с увеличаване на концентрацията на модифицирания акрилат.
Сулфхидрилните групи могат да работят синергично с полиетер акрилати или силно реактивни структури;
Промяната на формулировката или дебелината на покритието може също да осигури повърхностна реактивност. Скъсете разстоянието, на което се прилага ниска енергия върху основата, за да предотвратите разрушаването на повърхностното втвърдяване.