Recubrimiento UV formulación: Cómo seleccionar eficientemente oligómeros (resinas)

Respuesta rápida: Para la selección de monómeros y resinas UV, la pregunta comercial clave no es “qué material es mejor en general” sino “qué paquete ofrece el equilibrio adecuado de flujo, curado, adhesión y durabilidad en la aplicación real”.

El papel de los oligómeros en recubrimientos UV

Oligómero: Los oligómeros, también conocidos como prepolímeros, se utilizan en recubrimientos fotopolimerizables. En años anteriores, se tradujeron como oligómeros. Sus características más destacadas son: peso molecular pequeño, grupo de polimerización característico y alta viscosidad. Los oligómeros son el cuerpo principal y el esqueleto de los recubrimientos fotopolimerizables (muchas de las propiedades físicas y químicas de la película de recubrimiento).

Características de la reacción de curado UV

El curado UV es una reacción de polimerización por adición entre moléculas insaturadas. Según el mecanismo de iniciación del iniciador, existen polimerización por radicales libres y polimerización catiónica. Sin embargo, la polimerización que hemos estudiado más es la polimerización por radicales libres (esta conferencia se basa en la polimerización por radicales libres). Esta estructura con enlaces cruzados C-C al final es un enlace cruzado rígido.

Mecanismo de polimerización

La polimerización radical tiene las siguientes características: reacción rápida; gran contracción; pequeño cambio en el grado de polimerización; y un alto grado de influencia de los inhibidores de la polimerización (0,01-0,1% del inhibidor puede detener la reacción).

El efecto más perjudicial sobre los recubrimientos es la contracción. Según una investigación de W.J. Bailey y otros, si el tiempo entre la despolimerización de los dobles enlaces es largo y una vez que se produce la polimerización para formar enlaces covalentes, el espacio se acorta, provocando una disminución del volumen. La contracción de todos los dobles enlaces polimerizados insaturados llega al 11%.

La complejidad de las formulaciones de recubrimientos UV

1. Hay muchos tipos de monómeros.

2. Existen muchos tipos de oligómeros básicos (resinas). Actualmente, se clasifican según los grupos funcionales durante la síntesis: PE a base de poliéster insaturado, EA a base de epoxi, PUA a base de poliuretano, PEA a base de poliéster, a base de amino, a base de poliéter, a base de silicona, a base de fosfato y tipos híbridos.

A breve introducción a las resinas comúnmente utilizadas en recubrimientos UV, clasificadas según sus funciones

Resinas duras: alta Tg

alta dureza, buena resistencia química y velocidad de curado rápida para la mayoría

1. Bisfenol A estándar tipo EA;

2.PUA de alta función y 2fPUA de pequeño peso molecular;

3. Aminoacrilato de alta función;

4. Oligómero de metacrilato.

Resina blanda: pequeña Tg

buena flexibilidad, baja velocidad de curado y baja densidad de reticulación.

1. Epoxi modificado: acrilato de aceite de soja epoxi, etc.;

2. Acrilato de poliéster de cadena larga;

3. PUA con estructura de cadena lineal y una fracción de masa superior a 1200;

4. Algunos oligómeros de acrilato puro

Resinas polares

Oligómeros que contienen hidrógeno activo o que forman fácilmente enlaces de hidrógeno, cambiando de polaridad o tensión superficial.

1. Acrilato de éster de fosfato

2. Oligómeros de silicona – especialmente

3. oligómeros de acrilato de carboxilo

Oligómeros UV a base de agua

Tipo de emulsión, tipo dispersable en agua, tipo soluble en agua

1. tipo poliuretano: el tipo principal;

2. tipo epoxi acrilato;

3. tipo poliéster acrilato.

Aplicación de resinas no reticulantes en UV

Efecto de relleno, mejora de la densidad de reticulación, aumento de la adhesión, cambio de flexibilidad, mejora de la humectabilidad y otros efectos auxiliares.

1. resinas alquídicas de aceite largo;

2. resinas termoplásticas de acrilato;

3. resinas de aldehído-cetona;

4. resinas de petróleo, etc.

Diseño de una fórmula de recubrimiento UV Cómo elegir una resina

Antes de diseñar una fórmula de recubrimiento, se debe tener claro

1. los tipos de recubrimientos en el proceso de recubrimiento: identificar imprimaciones, capas finales y pinturas;

2. comprender las propiedades básicas del material a recubrir: polaridad (tensión superficial), cristalinidad, termoplástico o termoestable;

Selección de resina imprimación

1. Requisitos de adherencia: Esta es la propiedad general de las resinas de imprimación. En términos relativos, la adhesión más difícil actualmente incluye

A. vidrio – elija oligómeros de metacrilato y resinas que no formen película y algunas resinas polares especiales – sistemas de mercaptosiloxano (pero la resistencia al agua es actualmente una barrera para la formulación);

B. Metal: Distinguir entre los tipos de metal. En la industria de las pinturas, el método básico para mejorar la adhesión al metal es destruir los enlaces cruzados. El estándar internacional es la fosfatación. El método UV más común es combinar fosfatos con algunos acrílicos.

C. Plásticos (incluido el papel plastificado y otros tipos de acabados de pintura), que actualmente es una categoría relativamente grande y particularmente compleja, principalmente debido a la compleja estructura de los plásticos, diversas formas cristalinas y diferentes tensiones superficiales, lo que hace relativamente difícil trabajar con plásticos como BMC, PET y PP. No existe una fórmula unificada que pueda utilizarse para todos.En términos generales, una combinación de PUA suave, acrílico puro y algunas resinas no formadoras de película y resinas polares puede tener cierto efecto. Sin embargo, se debe prestar atención a la resistencia química y al agua al combinar las resinas correspondientes.

D. Productos de madera aceitosos: actualmente, se trata principalmente de sándalo duro como kronox, sándalo rojo, morera de tallo verde y madera de okapi, etc. La adhesión del aceite de madera es relativamente difícil. Hay pocos casos de UV puro en el mercado que puedan sellar el aceite. Primero puedes sellarlo con PU y luego aplicar una imprimación de adhesión UV. La adhesión se puede lograr principalmente utilizando algunas resinas o monómeros polares y resinas de relleno.

2. Humectación: La humectación del pigmento y la masilla y la humectación del sustrato son dos funciones diferentes, ya que no se puede garantizar que la tensión superficial del sustrato sea exactamente la misma que la del pigmento y la masilla.

R. La humectación del pigmento y la carga puede garantizar la estabilidad en almacenamiento de la pintura y la transparencia de la compatibilidad de la película; por ejemplo, algunos PUA, PEA y acrilatos de aceite de soja epoxi tienen este efecto;

B. La humectación del sustrato, como resinas amínicas y PEA, tiene un mejor efecto.

3. Flexibilidad: relacionada con la lijabilidad y la adhesión entre capas.

Generalmente, se utilizan EA estándar, algo de PEA y algunos monómeros para coordinar la flexibilidad, ajustando así la capacidad de lijado y la adhesión entre capas.

Actualmente, el mercado también cuenta con imprimadores endurecedores que enfatizan la dureza; preste atención al curado de la resina dura y a la cantidad de recubrimiento aplicado, de lo contrario es probable que la película de pintura explote;

El mercado también requiere las llamadas imprimaciones flexibles: utilice resinas más flexibles, preferiblemente PUA a base de poliéster. Las resinas a base de poliéter son poco flexibles y tienen un módulo mecánico insuficiente.

Selección de resinas de acabado

1. plenitud y nivelación

Para lograrlo, se debe elegir una resina y monómero con buena compatibilidad, mejorar la humectación y nivelación con la imprimación, aumentar adecuadamente el grado de reticulación y utilizar una resina con mayor índice de refracción.

Generalmente, se utilizan PUA y resinas amínicas de alta funcionalidad, con EA estándar como resina principal.

2. Dureza (dureza y resistencia al desgaste):

Estas dos propiedades de la película están estrechamente relacionadas, pero no necesariamente idénticas.

Dureza: Aparte de la carpintería tradicional con una película gruesa de 80-120Unm y algunas capas gruesas de spray, gran parte de la dureza en este caso no proviene de la propia película, sino de otras fuentes. A algunas de estas durezas aparentes se les debe prestar suficiente atención, como el sustrato, la imprimación, el tacto de la superficie, etc.Un ejemplo típico es el acabado con rodillo y la pulverización fina, que se pueden mejorar utilizando algunas resinas de silicona o aditivos de silicona además de las resinas de alto rango antes mencionadas.

Resistencia al desgaste: Generalmente, la PUA es mejor que otras resinas. Los enlaces de hidrógeno proporcionan cierta dureza para aumentar la resistencia al desgaste. Sin embargo, la resistencia al desgaste de los revestimientos finos no se puede solucionar con resinas.

3. Adhesión entre capas

Resuelva los problemas de humectación, nivelación y coincidencia de polaridad de la resina, y se puede resolver la adhesión entre capas. En casos especiales se pueden seleccionar algunas resinas de metacrilato.

4. Resistencia química

EA y PUA (poliéster) tienen buena resistencia química, mientras que PE y poliéter lo son menos.

5, resistencia al amarilleamiento

En general, actualmente se cree que el PUA alifático, el poliéter acrilato puro, el acrílico puro y los grupos amino tienen muy buena resistencia al amarillamiento. El primer tipo es el más utilizado, pero la resistencia al amarilleo no es la mejor. Los dos últimos tipos se utilizan con menos frecuencia porque carecen de ciertas propiedades, pero el grupo amino tiene la mejor resistencia general al amarillamiento.

6. tipo mate

Actualmente son efectivas algunas resinas con un peso molecular ligeramente menor o incluso enormes, y algunos poliuretanos también son muy efectivos (actualmente existe en el mercado un poliuretano bifuncional con buena dureza que es competitivo).

A vista práctica de abastecimiento y formulación de monómeros y oligómeros UV

Las formulaciones UV más exitosas se crean eligiendo primero la columna vertebral y luego ajustando el paquete de monómero reactivo alrededor del sustrato, el método de curado y el estrés del uso final. Esto generalmente produce un resultado más estable que elegir materiales solo por la viscosidad o el precio.

• Comience por el objetivo de propiedad final: la dureza, la flexibilidad, la adhesión y la contracción de rara vez apuntan a exactamente el mismo paquete de materia prima.
• Examine el paquete reactivo en su conjunto: Las opciones de oligómero, monómero y fotoiniciador interactúan fuertemente en los sistemas UV.
• Utilice la viscosidad como herramienta, no como única regla de decisión: el material de procesamiento más fácil no siempre es el que funciona mejor después del curado.
• Compruebe el sustrato real: plástico, metal, películas de etiquetas, sistemas de gel y recubrimientos pueden recompensar equilibrios de polaridad y densidad de curado muy diferentes.

Referencias de productos recomendados

• CHLUMICRYL TMPTA: Un punto de referencia de monómero reactivo estándar cuando se requiere una densidad de reticulación más fuerte.
• CHLUMICRYL EO3-TMPTA: Útil cuando es necesario ajustar la viscosidad y el comportamiento de curado alrededor del paquete base.
• CHLUMIWE 3280: Una fuerte referencia de agente humectante para tintas, recubrimientos y sustratos difíciles de humedecer.
• CHLUMIWE 3071: Útil cuando se necesita soporte humectante de organosilicona en una pantalla de aplicación amplia.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Puede un monómero o resina UV resolver todos los problemas de formulación?
Unormalmente no. Las fórmulas comercialmente fuertes dependen de cómo varios componentes trabajan juntos para equilibrar el curado, la adhesión, el flujo y la durabilidad.

¿Por qué se deben analizar los monómeros junto con los oligómeros?
Porque los monómeros pueden cambiar la viscosidad, la velocidad de curado, la contracción y el comportamiento del sustrato lo suficiente como para alterar la clasificación final de la misma resina principal.

Productos y guias relacionados

• monomeros y resinas UV
• CHLUMICRYL® Monómero IBOA / Acrilato de isobornilo CAS 5888-33-5
• CHLUMICRYL® Monómero THFMA / Metacrilato de tetrahidrofurfurilo CAS 2455-24-5
• CHLUMICRYL® n-BMA / metacrilato de n-butilo CAS 97-88-1
• CHLUMICRYL® EOEOEA Monómero / acrilato de 2-(2-etoxietoxi)etilo CAS 7328-17-8
• CHLUMICRYL® IBOMA / Metacrilato de isobornilo CAS 7534-94-3