2025 La guía completa de los principios de la aplicación de fotoiniciadores de radicales libres
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.
El fotoiniciador como una de las materias primas clave en la fórmula de fotopolimerización, existen algunos principios comunes a los que se debe prestar atención al formular aplicaciones, tales como: hacer coincidir el principio con la fuente de luz, hacer coincidir el principio con el pigmento, hacer coincidir el principio con el espesor del recubrimiento, principio de dosificación, otros principios (principio de solubilidad, principio de combinación, principio de seguridad, principio de precio), etc. No importa qué tipo de principio de combinación, el objetivo final es el mismo: es decir, diseñar una formulación rentable del producto. Las diferentes formulaciones del diseño de los requisitos del fotoiniciador también son muy diferentes, la selección específica del fotoiniciador, la dosificación y la combinación de experimentos específicos para determinar, especialmente ahora productos cada vez más personalizados, el diferente rendimiento de la formulación del producto requiere el fotoiniciador correspondiente correspondiente.
Principios de coincidencia con la fuente de luz: la fuente de luz actual de la industria de la fotopolimerización son principalmente lámparas de mercurio, la intensidad espectral principal de las lámparas de mercurio de presión media convencionales como se muestra en la Tabla 3, la Figura 10 es el espectro de emisión UV de las lámparas de mercurio de presión media, en la Tabla 3 y la Figura 10 se puede ver que en la lámpara de mercurio en 220 nm-1300 nm hay diferentes intensidades de ondas de luz de emisión. Las lámparas de halogenuros metálicos son una clase de lámparas de mercurio que pueden mejorar la intensidad de longitudes de onda específicas agregando diferentes metales a la lámpara de mercurio para cambiar las longitudes de onda de emisión de la lámpara. En la práctica, se utilizan a menudo junto con lámparas de mercurio convencionales de media presión. Por lo tanto, al diseñar una fórmula de fotopolimerización, primero debemos considerar el tipo de fuente de luz y elegir el fotoiniciador con la longitud de onda correspondiente para diferentes fuentes de luz para maximizar la eficiencia de la utilización del fotoiniciador.Por ejemplo, la longitud de onda de absorción de luz del fotoiniciador de α-hidroxicetona en sí es corta, con una lámpara de mercurio de presión media convencional puede satisfacer las necesidades de producción, pero la longitud de onda de absorción de luz del fotoiniciador de oxígeno de acilfosfina y del fotoiniciador de tioxantrona es más larga, puede alcanzar 370 nm-400 nm, si se elige una lámpara de hierro (mejora específica de la banda de 370 nm-390 nm), en comparación con la presión media convencional. Lámpara de mercurio Si se selecciona la lámpara de hierro (mejora específica de la banda de 370 nm-390 nm), el efecto de polimerización se puede obtener relativamente bien en comparación con la lámpara de mercurio de presión media convencional.
Hoy en día, la tecnología de fuentes de luz UV-LED se está volviendo cada vez más madura, especialmente el costo de comercialización de las fuentes de luz de banda de 365 nm, 385 nm, 395 nm, 405 nm es cada vez más bajo, y tiene muchas ventajas en comparación con las fuentes de luz de lámpara de mercurio, tales como: ahorro de energía, protección ambiental, alta eficiencia, salud, larga vida, etc., lo que hace que las personas aumenten la inversión en la formulación de fuentes de luz UV-LED. Como las fuentes de luz UV-LED son fuentes de luz de longitud de onda única, en comparación con las lámparas de mercurio, la selectividad del fotoiniciador de las fuentes de luz UV-LED se reduce considerablemente. Por lo tanto, para la selección del fotoiniciador de fuente de luz UV-LED se debe prestar más atención para que coincida con el problema, en el caso de que el diseño de la fórmula de fotopolimerización de la fuente de luz UV-LED no sea perfecto, el uso de la combinación de fuente de luz UV-LED + fuente de luz de lámpara de mercurio también puede ser en diferentes grados para lograr el propósito de ahorro de energía y protección del medio ambiente.
Coincidencia del principio de color: el principio de hacer coincidir el fotoiniciador con el color se refiere principalmente al pico de absorción de UV del fotoiniciador y la coincidencia de la ventana de transmisión de color, la llamada ventana de transmisión se refiere a que la absorción de luz del pigmento/tinte es una banda de ondas de luz relativamente débil, esta banda favorece la transmisión de luz UV, por lo que hay más acción sobre el fotoiniciador. Si el pico de absorción de UV del fotoiniciador no coincide bien con la ventana de transmitancia del pigmento/tinte, el pigmento/tinte competirá con el fotoiniciador para absorber la longitud de onda correspondiente de la luz UV, lo que resultará en una disminución en la eficiencia del fotoiniciador, junto con el impacto de la agregación de bloqueo de oxígeno, lo que puede llevar seriamente a que no haya polimerización del producto en absoluto. Además, en la práctica, la elección del fotoiniciador también debe coincidir con la cobertura del pigmento, la dosis, el tamaño de las partículas, etc., tales como: una cobertura fuerte del pigmento es una absorción de luz relativamente fuerte, por lo que el fotoiniciador debe usar algo de la misma concentración de productos con alta absorbancia, pero también es apropiado aumentar la cantidad de fotoiniciador;también es necesario aumentar adecuadamente la dosis de pigmento correspondiente a la cantidad de iniciador; El tamaño de partícula del pigmento no favorece la penetración de la luz, por lo que el iniciador debe seleccionarse entre productos con alta absorbancia a la misma concentración, o la cantidad de iniciador debe aumentarse adecuadamente.
Principio de coincidencia con el espesor del recubrimiento: inevitablemente se encuentra con el problema del espesor del recubrimiento en la aplicación práctica, el fotoiniciador para recubrimientos gruesos es garantizar que el principio de selección profunda tenga en cuenta la capa superficial, el uso de una combinación de fotoiniciador de longitud de onda larga y fotoiniciador de longitud de onda relativamente corta, la cantidad de iniciador combinado también necesita hacer los ajustes correspondientes de acuerdo con el espesor del producto final. Para recubrimientos delgados se debe prestar especial atención al tema del bloqueo de oxígeno, en la selección de fotoiniciadores se puede considerar preferible tener un cierto efecto de bloqueo antioxidante del fotoiniciador de tipo captura de hidrógeno y el fotoiniciador de tipo craqueo utilizados junto con el aumento apropiado en la cantidad agregada, la combinación más típica de 184 + BP, pero la cantidad agregada no debe ser excesiva, demasiado es propenso al fenómeno de protección contra la luz.
Principio de dosificación: ya sea una fuente de luz de lámpara de mercurio o una fuente de luz UV-LED, el fotoiniciador en el proceso de aplicación real, además de considerar la coincidencia con la fuente de luz, también debe considerar el impacto de la absorbancia, la cantidad de aditivo y otros factores. La cantidad agregada para satisfacer las necesidades de polimerización como principio básico, se puede agregar fotoiniciador de alta actividad para reducir la cantidad de fotoiniciador apropiado, el fotoiniciador de baja actividad puede aumentar la cantidad apropiada, pero también se pueden usar fotoiniciador de alta actividad y fotoiniciador de baja actividad en conjunto, es decir, para satisfacer las necesidades de polimerización y equilibrar el costo de la fórmula. Aumentar la cantidad de fotoiniciador puede mejorar la velocidad de curado, pero no agregar más es mejor, agregar demasiado traerá muchos problemas, tales como: la aparición de un fenómeno de protección contra la luz, el grado de acoplamiento de radicales libres aumentó, la temperatura de polimerización instantánea es demasiado alta, lo que resulta en la deformación del sustrato sensible al calor, la velocidad de polimerización es demasiado rápida en la adhesión del producto tiene un impacto negativo, la contracción del volumen aumenta la deformación del producto, la reducción del peso molecular del producto final, las propiedades mecánicas generales disminuyen, los costos de las materias primas aumentan, la resistencia al envejecimiento disminuye. agravar el amarillamiento del producto final, etc.;Reducir la cantidad de fotoiniciador puede traer problemas directos de polimerización insuficiente, mayor consumo de energía, fallas en el rendimiento del producto final, etc.
Bernhard Steyrer et al. utilizó una impresora 3D (DLP) de 405 nm para comparar los espectros de absorbancia UV de Ivocerin (Bis (4-metoxibenzoil) dietilgermanio, BAPO (819) y TPO-L (los espectros de absorbancia UV de tres fotoiniciadores se muestran en la Figura 11; en las mismas condiciones, Ivocerin y BAPO tienen una absorbancia más alta en comparación con TPOL en las mismas condiciones). concentraciones, y cuando se aumentó la adición de fotoiniciador, Ivocerin y BAPO mostraron un blindaje de luz más obvio, lo que afectó negativamente el rendimiento del producto final.
Otros principios (principio de solubilidad, principio de combinación, principio de seguridad, principio de precio).
Principio de solubilidad, diferentes resinas monoméricas tienen diferente solubilidad que los fotoiniciadores, diferentes fotoiniciadores tienen diferente solubilidad en la misma resina o monómero, y la solubilidad del mismo iniciador en la misma resina o monómero también puede ser diferente en diferentes estaciones. La solubilidad de los fotoiniciadores a menudo se puede solucionar ajustando el tipo de resina y monómero, así como la cantidad de fotoiniciador añadido. En la actualidad, la solubilidad de los fotoiniciadores de radicales libres comerciales convencionales son variedades relativamente pobres: 369, 819, PBZ, etc.
Principio de combinación, cada fotoiniciador tiene sus ventajas y desventajas únicas, como el ampliamente utilizado 1173, aunque la actividad fotoiniciadora es alta, barata y buena compatibilidad con el monómero de resina, pero su longitud de onda de absorción de luz es corta, el fondo de la capa gruesa se seca deficientemente, tiene olor y es fácil de volatilizar. Con una comprensión completa de las ventajas y desventajas de cada fotoiniciador y luego combinándolos efectivamente con el uso, los resultados a menudo se pueden obtener 1 + 1 > 2. La combinación con el uso del principio general de longitudes de onda complementarias, tipos de complementarios, tipos de combinaciones clásicas simplificadas y comunes son: 184 + BP, TPO + 184, 819 + 1173, ITX + 907, BP + EMK, etc.
Principios de seguridad, los fotoiniciadores comerciales actuales son más o menos dañinos para los humanos, en el uso del proceso se debe tratar de evitar el uso de olores, volátiles, fáciles de sublimar el producto, además de los desechos generados después de la exposición, los residuos y los problemas de migración también deben considerarse al diseñar la formulación, especialmente la aplicación final en envases de alimentos, envases de cosméticos, envases farmacéuticos y otros productos en estrecho contacto con el cuerpo humano.En comparación con los fotoiniciadores tradicionales de moléculas pequeñas, los fotoiniciadores de moléculas grandes y los fotoiniciadores polimerizables son relativamente mucho más seguros y pueden considerarse para su uso en algunas industrias que son sensibles a los requisitos de seguridad. En la actualidad, los fotoiniciadores comerciales de moléculas pequeñas tienen una seguridad relativamente alta de 2959 y CQ (alcanfor quinona).
Principio de precio: en los últimos años, con el frecuente surgimiento de políticas de protección ambiental, varias materias primas químicas han mostrado diversos grados de escasez, en 2017 la industria de fotoiniciadores, hay productos individuales disponibles al precio de la situación, por lo que en el diseño de la formulación siempre se debe prestar atención a los cambios de precios en el mercado y preparar un plan de respaldo. Aunque la maximización de las ganancias del producto es el objetivo de las personas, a veces no es que cuanto más barato sea el precio, mayor será la ganancia, para garantizar la calidad del producto bajo la premisa de tratar de elegir fotoiniciadores de bajo costo para diseñar productos rentables reconocidos por todos.
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 TPO-L: Una fuerte referencia de bajo amarilleamiento para sistemas UV orientados a LED.
- CHLUMINIT TMO: Un valioso punto de comparación cuando son importantes las discusiones sobre un menor amarilleo o sobre el reemplazo de TPO.
- CHLUMINIT 819: Útil cuando una formulación necesita una absorción más fuerte y un soporte de curado más profundo.
- CHLUMINIT 184: Un punto de referencia clásico de radicales libres para el curado rápido de superficies en muchos sistemas UV.
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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