2023 La guía completa para el análisis de los factores que influyen en la eficiencia de la polimerización fotoiniciada
En los últimos años, la polimerización fotoiniciada se ha utilizado ampliamente en adhesivos fotopolimerizables, tintas fotopolimerizables, recubrimientos fotopolimerizables, impresión 3D y otros campos. El proceso de fotopolimerización se considera a menudo como una especie de «química verde», que utiliza la luz como fuerza impulsora para inducir reacciones de polimerización mediante la absorción de energía fotónica y la realización de reacciones fotoquímicas acompañantes para formar especies activas iniciadoras adecuadas, como radicales libres, cationes, etc.
En primer lugar, las moléculas fotoiniciadoras son en su mayoría moléculas dipolares con cargas diferentes en ambos extremos de la molécula, que interactúan con el sistema como dipolos y, por lo tanto, se agrupan en determinadas zonas, por lo que el efecto de jaula del disolvente formado por el monómero también afectará a la distribución del fotoiniciador. Por ejemplo, en el sistema de fotoiniciadores mixtos que se utiliza en la práctica, el proceso de mezcla afecta al efecto de la polimerización de los diferentes órdenes de adición, debido fundamentalmente a que el orden de adición de los fotoiniciadores dipolares y el efecto de jaula del disolvente en el sistema no se encuentran en el mismo estado; en segundo lugar, la diferente compatibilidad también provoca cambios en la eficiencia de la iniciación, como la flotación de las moléculas iniciadoras que contienen fluorocarbono o cadenas de silicona, etc. y fotoiniciador. La falta de homogeneidad del fotoiniciador también afectará al proceso fotoquímico de la molécula en el proceso de fotólisis, por ejemplo, el espectro de absorción de la molécula en un microambiente polar se desplaza hacia el rojo y el rendimiento cuántico de la descomposición se verá afectado.
El proceso de polimerización fotoiniciada se produce en el momento de recibir la luz, por lo que el sistema de polimerización puede producirse debido a la diferente capacidad de absorción de la luz del iniciador, la capa superficial puede curarse primero y producir una morfología superficial, las capas superior e inferior no pueden curarse al mismo tiempo, lo que da lugar a tensiones internas que provocan el desprendimiento del recubrimiento, o el curado profundo no es completo, lo que reduce la adhesión; la adición de diversos aditivos o rellenos y la presencia de oxígeno durante el curado también afectarán al efecto final de la polimerización, etc.
Por lo tanto, en la formulación del curado, la selección del fotoiniciador adecuado es crucial. El factor interno es que las propiedades de absorción de la luz (principalmente la longitud de onda y el coeficiente de extinción molar) y la reactividad del fotoiniciador determinan directamente su rendimiento de iniciación, y el factor externo es que el espectro de absorción del fotoiniciador coincide con el espectro de emisión de la fuente de luz, y la homogeneidad y compatibilidad del sistema también afectan directamente a la eficiencia de la polimerización.
Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, la formulación debe ajustarse según las necesidades.
Seleccionar sistemas fotoiniciadores con mejor solapamiento con las fuentes de luz, utilizar fotoiniciadores con bajos coeficientes de extinción molar para películas gruesas y seleccionar fotoiniciadores con altos coeficientes de extinción molar para películas delgadas.
Ajustar la concentración adecuada de fotoiniciador, que puede aumentarse o disminuirse en función de la dosis teórica calculada, incluyendo el espesor de la película, la intensidad de la luz de la fuente luminosa, la velocidad de la cinta transportadora, etc.
Aumentar la homogeneidad del sistema es beneficioso para la polimerización, pero ciertas aplicaciones de campo requieren la búsqueda de la heterogeneidad, como el aumento de la rugosidad, los efectos ópticos, el ángulo de contacto con el agua, etc.