Componentes básicos de la tinta UV: Fotoiniciador
Los fotoiniciadores son moléculas que pueden absorber la radiación y producir intermedios activos con la capacidad de iniciar la polimerización mediante cambios fotoquímicos. El fotoiniciador, en la iniciación de la prepolimerización y la reacción de polimerización del monómero, se convierte en parte de la estructura del polímero curado en una película, y hay una parte que no participa en el curado en una película.
El efecto de la concentración del fotoiniciador en la velocidad de curado por luz se muestra en la figura. En la figura se puede observar que, con una concentración del fotoiniciador del 7 %, la intensidad de la luz UV necesaria es la más baja y la velocidad de curado es la más rápida, pero al aumentar la concentración, en lugar de reducirse la velocidad de curado, esta aumenta.
Una concentración demasiado alta de fotoiniciador plantea dos problemas: el primero se debe a que la fotólisis del fotoiniciador produce parte del material no curado, lo que debilita la resistencia química y las propiedades físicas del recubrimiento; el segundo es que la alta concentración de fotoiniciador aumenta la velocidad de polimerización superficial y la relación entre la velocidad de polimerización del recubrimiento y la del cuerpo, lo que provoca diferentes espesores del recubrimiento bajo diferentes tensiones. lo que hará que el recubrimiento se arrugue, pero también provocará fracturas dentro de la estructura de curado y la capa de curado y el sustrato. Esto también puede provocar fracturas dentro de la estructura de curado y el desprendimiento de la capa curada del sustrato.
El efecto inhibidor del oxígeno sobre la molécula de oxígeno del fotoiniciador es un radical doble en estado trilineal, aunque no puede iniciar la polimerización del acrilato, pero es fácil que compita con la reacción que involucra a otros radicales. La fotólisis del fotoiniciador tras la formación del estado trilineal y los complejos de reacción del oxígeno, la descomposición compleja del iniciador en estado base y su inactivación, este fenómeno también se conoce como «extinción»; otro fenómeno es que los radicales libres generados por el fotoiniciador y las moléculas de oxígeno generan un peróxido más estable, de modo que los radicales libres son «eliminados». Estos dos fenómenos hacen que la velocidad de polimerización se reduzca considerablemente; la evidencia experimental demuestra que, en presencia de oxígeno, la velocidad de curado se reduce 20 veces con un recubrimiento de 1 pm de espesor.
Para superar el impacto del oxígeno en la velocidad de curado, se pueden tomar las siguientes medidas. En primer lugar, el uso de gases inertes como el nitrógeno como protección, aunque este método tiene un mayor coste en cuanto a equipos y materiales. En segundo lugar, aumentar la concentración del fotoiniciador. En tercer lugar, mezclar adecuadamente la cera con el recubrimiento, ya que la cera flotará en la superficie formando una capa protectora que aislará el oxígeno, pero no debe mezclarse en exceso, ya que de lo contrario afectará al brillo. En cuarto lugar, añadir un sensibilizador de amina, que reduce la inhibición del oxígeno en la superficie; en quinto lugar, añadir algunos grupos trifuncionales o cuatrifuncionales de monómero de acrilato. El primero consiste en añadir algunos monómeros de acrilato tri- o tetrafuncionales, lo que aumentará el número de puntos activos en la superficie y, por lo tanto, reducirá el efecto del oxígeno.
La elección de los fotoiniciadores se basa en los siguientes aspectos: uno es el precio, ya que el precio de los diferentes fotoiniciadores varía en decenas de veces; el segundo es el color, ya que algunos fotoiniciadores producen sustancias coloreadas tras la fotólisis, como el benzaldehído; el tercero es el olor, como el dimetilcetona de acoplamiento de benceno, cuya reacción produce formiato de metilo, cuyo olor no permite su uso en envases alimentarios; el cuarto es la corrosividad, como los derivados de la acetofenona, que tras la reacción producen ácido clorhídrico; el quinto es la estabilidad, dos benzofenonas y derivados de buena estabilidad, y la benzoildimetilcetona tiene una estabilidad deficiente; el sexto es la velocidad de curado, como la benzofenona barata, cuya velocidad de curado es muy baja; el séptimo es que los fotoiniciadores absorben longitudes de onda de luz UV variables, el siguiente gráfico muestra varios rangos de longitudes de onda fotosensibles de los fotoiniciadores.
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