Breve descripción de los fotoiniciadores captadores de hidrógeno y sus dos categorías principales
Respuesta rápida: En la mayoría de los sistemas UV, los fotoiniciadores se seleccionan equilibrando el ajuste de longitud de onda, el curado completo, el control del color y la velocidad de la línea. Los compradores suelen comparar un paquete mezclado en lugar de un producto aislado.
Los fotoiniciadores capturadores de hidrógeno, también conocidos como fotoiniciadores de tipo II, generalmente están dominados por estructuras de cetonas aromáticas y también incluyen ciertos hidrocarburos aromáticos de anillos gruesos. Tienen ciertas propiedades de absorción de luz y el coiniciador correspondiente, es decir, el donante de hidrógeno, no tiene absorción en el rango UV de onda larga. Los fotoiniciadores que capturan hidrógeno absorben energía ultravioleta e interactúan bimolecularmente con el coiniciador en el estado excitado para producir radicales reactivos. Las aminas terciarias se utilizan comúnmente como coiniciadores para emparejarse con fotoiniciadores que atrapan hidrógeno. El siguiente diagrama toma el fotoiniciador de benzofenona como ejemplo para describir su proceso de acción.
Primero, sistema fotoiniciador de benzofenona + amina terciaria.
El fotoiniciador de benzofenona (BP) es generalmente cristales incoloros o ligeramente amarillos, la solubilidad en disolventes comunes es relativamente buena, la longitud de onda de absorción máxima es de aproximadamente 340 nm y la longitud de onda de emisión de la lámpara de mercurio de presión media coincide. Aquí debemos prestar atención a la diferencia entre el fotoiniciador de benzofenona y el absorbente de UV de benzofenona, su estructura es relativamente similar, la longitud de onda de absorción máxima del absorbente de UV de benzofenona es generalmente de alrededor de 330 nm. La síntesis de BP es simple y es un fotoiniciador de bajo costo, pero la actividad fotoiniciadora generalmente no es tan buena como la de HMPP, HCPK y otros fotoiniciadores de craqueo comúnmente utilizados. La velocidad de curado de los fotoiniciadores de tipo BP es relativamente lenta y es fácil provocar un color amarillento del recubrimiento curado, y el color amarillento se agravará con el uso de grandes cantidades de coiniciadores de amina terciaria.
Como fotoiniciador de captura de hidrógeno, BP también tiene sus ventajas. En primer lugar, su bajo coste y bajo precio pueden utilizarse en algunas formulaciones con bajo valor añadido y bajos requisitos de calidad. Como revestimientos decorativos a presión y revestimientos de barniz de sustrato coloreados. Para equilibrar el costo, el amarillamiento, la velocidad de curado y otros factores, BP se usa a menudo en combinación con otros fotoiniciadores de craqueo, aplicación de combinación de BP y amina activa, la amina activa tiene la función de polimerización antioxidante, por lo que la superficie del efecto de polimerización antioxidante del sistema de amina activa BP + es mejor.Sin embargo, cabe señalar que cuando la cantidad de BP es grande, es fácil conducir a la capa inferior de protección contra la luz.
BP tiene muchos derivados sustituidos que son fotoiniciadores eficaces, el derivado más importante es la cetona de Michler (MK), que es un sustituyente 4,4-bis (dialquilamino) de BP, la estructura común se muestra en la figura de la izquierda.
La cetona de Michler en relación con la BP, que absorbe una longitud de onda de luz desplazada al rojo de decenas de nanómetros, tiene una fuerte absorción de luz ultravioleta de 365 nm. Debido a que contiene una estructura de amina terciaria, la micanona también se puede usar como fotoiniciador solo, pero la eficiencia no se desarrolla completamente. Como MK y BP utilizados junto con la fotopolimerización de acrilatos, se encontró que la actividad de iniciación es mucho mayor que la de MK/sistema de amina terciaria y la de BP/sistema de amina terciaria, la tasa de polimerización es aproximadamente 10 veces mayor que la de los dos últimos.
En segundo lugar, sistema fotoiniciador de tioxantrona + amina terciaria.
La tioxantona también se utiliza como fotoiniciador de captura de hidrógeno, y su longitud de onda de absorción máxima puede alcanzar 380 ~ 420 nm, y el coeficiente de extinción también es más alto, alrededor de 102 órdenes de magnitud, lo que puede aprovechar al máximo la energía de la onda de luz de 365 nm y 405 nm de la fuente de luz, que es mucho más eficaz que el fotoiniciador de benzofenona. En términos de mecanismo de iniciación, el sistema fotoiniciador de tioxantrona es similar al sistema de benzofenona. Las fórmulas estructurales de la tioxantona (TX) y sus diversos derivados se muestran a continuación.
La tioxantona es un polvo de color amarillo claro con muy poca solubilidad en la mayoría de los disolventes, por lo que es difícil dispersarlo en sistemas de resina. La mayoría de ellos tienen buenas propiedades de solubilidad y dispersión, y se puede mejorar la absorbancia y la actividad fotoquímica. Los TX sustituidos comunes incluyen 2-clorotiantrona (CTX), CPTX, isopropiltioantrona (ITX) y 2,4-dietiltioantrona (DETX), etc. La solubilidad de CTX todavía no es satisfactoria y ha sido reemplazada gradualmente por los dos últimos.
Los sustituyentes de tiantrona deben combinarse con aminas activas apropiadas para lograr una actividad fotoiniciadora eficiente. Se descubrió que el 4-dimetilaminobenzoato de etilo (EDAB) es el coiniciador de amina reactiva más adecuado para usar con tiantrona, que no solo es altamente activo sino que también tiene un color amarillento menos severo. ITX ha sido ampliamente aceptado en el mercado debido a su relativamente buen desempeño en costos.
A ruta de selección práctica para proyectos relacionados con fotoiniciadores
Cuando los compradores técnicos o los formuladores analizan los fotoiniciadores, el marco de decisión más útil suele ser la calidad del curado más el ajuste de la aplicación: qué paquete cura de manera confiable, mantiene una apariencia aceptable y aún funciona bajo la lámpara, el espesor de la película y las condiciones del sustrato del proceso real.
- Primero haga coincidir el paquete con la lámpara: las lámparas de mercurio, los LED UV y los sistemas de luz visible pueden clasificar los mismos fotoiniciadores de manera muy diferente.
- Compruebe el curado en profundidad y el curado en superficie por separado: una película que se siente seca en la parte superior aún puede estar débil en la parte inferior.
- Equilibrar el amarilleo con la reactividad: la ruta de curado profundo más fuerte no siempre es la mejor opción comercial si el riesgo de color o migración se vuelve inaceptable.
- Utilice la fórmula final como punto de referencia: la carga de pigmento, el paquete de monómero y el espesor de la película pueden cambiar la clasificación aparente del mismo iniciador.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMINIT 819: Útil cuando una formulación necesita una absorción más fuerte y un soporte de curado más profundo.
- CHLUMINIT 1173: Un punto de comparación práctico para la iniciación UV de onda corta clásica.
- CHLUMINIT ITX: Una útil ruta de soporte de onda larga en muchos paquetes de tintas de impresión.
- CHLUMINIT CQ: Una referencia directa para debates sobre curado sensible al color y luz visible.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué son tan comunes los paquetes de fotoiniciadores combinados?
Debido a que un producto puede controlar el amarilleo o el ajuste de la lámpara mientras que otro mejora la profundidad de curado o el rendimiento de la velocidad de la línea, el paquete completo suele ser más fuerte que cualquier grado individual.
¿La curación incompleta siempre debe resolverse agregando más iniciador?
No automáticamente. La verdadera limitación puede ser la lámpara, el espesor de la película, el tono del pigmento o el resto del sistema reactivo en lugar de una simple dosis insuficiente.
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