Abriebfestigkeit ist eine entscheidende Eigenschaft für viele gehärtete Produkte wie Beschichtungen, Klebstoffe und Verbundwerkstoffe. Es bestimmt die Haltbarkeit und Lebensdauer dieser Materialien, insbesondere in Anwendungen, in denen sie mechanischer Verschleiß ausgesetzt sind. Als führender Lieferant von Fotoinitiator verstehen wir, wie wichtig es ist, die Abriebfestigkeit von gehärteten Produkten zu verbessern. In diesem Blog -Beitrag werden wir untersuchen, wie Photoinitiatore eine wichtige Rolle bei der Erreichung dieses Ziels spielen können.
Fotoinitiatoren verstehen
Photoinitiatoren sind Substanzen, die den Polymerisationsprozess initiieren, wenn sie Licht ausgesetzt sind, typischerweise Ultraviolett (UV) oder sichtbares Licht. Wenn Photoinitiatoren Photonen der geeigneten Wellenlänge absorbieren, werden eine chemische Reaktion durchgeführt, die reaktive Spezies wie freie Radikale oder Kationen erzeugt. Diese reaktiven Spezies reagieren dann mit Monomeren oder Oligomeren in der Formulierung, wodurch sie sich verbinden und ein Kreuz mit verknüpftem Polymernetz bilden.
Es gibt zwei Haupttypen von Fotoinitiatoren: freie radikale Fotoinitiatoren und kationische Fotoinitiatoren.Freier radikaler FotoinitiatorErzeugen Sie bei Bestrahlung freie Radikale, die mit ungesättigten Kohlenstoff -Kohlenstoff -Doppelbindungen in Monomeren reagieren. Auf der anderen Seite,Hochleistungskationischer FotoinitiatorUndThermischer stabiler kationischer PhotoinitiatorErzeugen Sie Kationen, die die Polymerisation von Monomeren mit funktionellen Gruppen wie Epoxiden und Vinylether initiieren können.
Mechanismen der Verbesserung der Abriebfestigkeit
Cross - Verbesserung der Dichteverbindung
Einer der primären Möglichkeiten, wie Photoinitiatoren die Abriebfestigkeit verbessern können, besteht darin, die Kreuzdichte des geheilten Polymernetzwerks zu erhöhen. Eine höhere Kreuzdichte bedeutet, dass die Polymerketten enger miteinander verbunden sind und eine starrere und resistentere Struktur bilden.
FREE RADICAL FOTIKAINITIATOREN können die Polymerisation multifunktionaler Monomere mit mehreren reaktiven Gruppen initiieren. Wenn diese Monomere polymerisieren, bilden sie ein hochkundigem Netzwerk. Beispielsweise kann in einer UV -gehärteten Beschichtungsformulierung ein freadikalisches Photoinitiator mit einem trifunktionellen Acrylatmonomer zu einer Beschichtung mit einer höheren Kreuzdichte im Vergleich zu einem monofunktionellen Acrylat führen. Diese erhöhte Kreuzung - Verbindungsdichte macht die Beschichtung resistenter gegen Abrieb, da sie den während des Verschleißkräftigkeiten ausgewendeten Kräfte besser standhalten kann.
Kationische Photoinitiatoren haben auch die Fähigkeit, die Querverbindungsdichte zu erhöhen. Die kationische Polymerisation von Epoxidmonomeren kann zur Bildung eines dreidimensionalen Netzwerks mit hoher Kreuzdichte führen. Der kationische Polymerisationsprozess ist im Vergleich zur Polymerisation von freien Radikalen weniger empfindlich gegenüber Sauerstoffhemmung, was eine effizientere Kreuzung ermöglicht, insbesondere in dünnen Filmen oder Beschichtungen.
Oberflächenhärte zunehmen
Photoinitiatoren können zu einer Zunahme der Oberflächenhärte von gehärteten Produkten beitragen, was eng mit der Abriebfestigkeit zusammenhängt. Eine härtere Oberfläche ist weniger wahrscheinlich, dass es durch Kontakt mit anderen Materialien zerkratzt oder abgenutzt ist.
Wenn ein Fotoinitiator den Polymerisationsprozess initiiert, kann das resultierende Polymernetzwerk eine hohe Glasübergangstemperatur (TG) aufweisen. Ein hohes TG bedeutet, dass sich das Polymer bei Raumtemperatur in einem starren Zustand befindet, was zu einer härteren Oberfläche führt. Zum Beispiel kann in einem UV -gehärteten Klebstoff unter Verwendung eines Photoinitiators, der die Polymerisation von Monomeren mit hohen TG -Eigenschaften fördert, zu einem Klebstoff mit verbesserter Oberflächenhärte und damit zu einer besseren Abriebfestigkeit führen.
Einige Photoinitiatoren können auch die Bildung eines Gradienten in der Kreuzdichte in der Nähe der Oberfläche des geheilten Produkts fördern. Ein höheres Kreuz - Verbindungsdichte an der Oberfläche erzeugt eine härtere "Haut", die das zugrunde liegende Material vor Abrieb schützt.
Kompatibilität mit Abrieb - resistente Zusatzstoffe
Photoinitiatoren können die Kompatibilität zwischen der Polymermatrix und der Abrieb - resistente Additive - verbessern. Abrieb - resistente Additive wie Silica -Nanopartikel, Aluminiumoxid oder Kohlenstoffnanoröhren können in die Formulierung einbezogen werden, um die Abriebfestigkeit zu verbessern. Damit diese Zusatzstoffe wirksam sind, müssen sie jedoch in der Polymermatrix gut verteilt sein.
Photoinitiatoren können die Viskosität und Reaktivität der Formulierung während des Polymerisationsprozesses beeinflussen. Durch die sorgfältige Auswahl eines Fotoinitiators können wir sicherstellen, dass die Additive gleichmäßig verteilt sind und dass die Polymermatrix effektiv an die Additive binden kann. Dies verbessert die Gesamtleistung des geheilten Produkts in Bezug auf die Abriebfestigkeit. Beispielsweise kann in einem UV - geheilten Verbundstoff ein Photoinitiator, der eine gute Dispersion von Silica -Nanopartikeln ermöglicht, aufgrund der kombinierten Wirkung des Polymernetzwerks und der harten Nanopartikel zu einem Komposit mit verbesserter Abriebfestigkeit führen.
Auswählen des richtigen Fotoinitiators
Wellenlängen- und Absorptionseigenschaften
Die Auswahl des Photoinitiators hängt von der Lichtquelle ab, die zur Heilung verwendet wird. Verschiedene Photoinitiatoren haben unterschiedliche Absorptionsspektren und müssen das Emissionsspektrum der Lichtquelle anpassen. Für die UV -Heilung gibt es Photoinitiatoren, die in den Regionen UVA (320 - 400 nm), UVB (280 - 320 nm) und UVC (100 - 280 nm) absorbieren.
Wenn die Lichtquelle hauptsächlich UVA -Licht ausgibt, sollte ein Fotoinitiator mit starker Absorption in der UVA -Region ausgewählt werden. Dies gewährleistet eine effiziente Initiierung des Polymerisationsprozesses, was zu einem gut gehärteten Produkt mit guter Abriebfestigkeit führt. Beispielsweise wäre in einem UV -LED -Härtungssystem, das Licht bei 365 nm ausgibt, ein Fotoinitiator mit einem hohen Absorptionspeak von 365 nm ideal.
Reaktivität und Heilungsgeschwindigkeit
Die Reaktivität und Heilungsgeschwindigkeit des Photoinitiators sind ebenfalls wichtige Faktoren. Ein hochreaktiver Photoinitiator kann den Polymerisationsprozess schnell einleiten, was zu einer kürzeren Aushärtungszeit führt. Dies ist in industriellen Anwendungen von Vorteil, bei denen eine hohe Geschwindigkeitsproduktion erforderlich ist.
In einigen Fällen kann jedoch ein langsameres Härtungsfotoinitiator bevorzugt werden. Ein langsamerer Aushärtungsprozess kann eine bessere Nivellierung und einen besseren Fluss der Formulierung ermöglichen, bevor sie heilt, was zu einem gleichmäßigeren und fehlerartigen - freien, gehärteten Produkt führen kann. Diese Gleichmäßigkeit kann zu einer verbesserten Abriebfestigkeit beitragen. Beispielsweise kann in einer großen Flächen -UV -gehärteten Beschichtung ein Fotoinitiator mit einer moderaten Heilungsgeschwindigkeit verwendet werden, um eine ordnungsgemäße Beschichtungsanwendung und eine glatte Oberfläche zu gewährleisten.
Stabilität und Lagerung
Die Stabilität des Photoinitiators ist entscheidend für das Regal - Leben der Formulierung. Photoinitiatoren sollten unter normalen Speicherbedingungen stabil sein, um vorzeitige Polymerisation zu verhindern. Einige Fotoinitiatoren können empfindlich gegenüber Hitze, Licht oder Feuchtigkeit sein, was ihre Leistung beeinflussen kann.
Als Fotoinitiator -Lieferant bieten wir Produkte mit guter Stabilität an. Zum Beispiel unsereThermischer stabiler kationischer Photoinitiatorwurde entwickelt, um erhöhte Temperaturen während der Lagerung und Verarbeitung ohne signifikanten Verschlechterung standzuhalten, um eine konsistente Leistung bei der Verbesserung der Abriebfestigkeit von gehärteten Produkten zu gewährleisten.
Fallstudien
UV - Wurstbeschichtungen für Automobilanwendungen
In der Automobilindustrie werden UV -gehärtete Beschichtungen für ihre schnellen Härtungszeiten und die hervorragende Leistung häufig verwendet. Ein führender Automobilhersteller wollte die Abriebfestigkeit seines klaren Mantels verbessern.
Wir haben eine Kombination von a empfohlenHochleistungskationischer Fotoinitiatorund ein freies Radikalfotoinitiator. Der kationische Photoinitiator wurde verwendet, um die Polymerisation von Epoxidmonomeren zu initiieren, die eine hohe Querverbindungsdichte und eine gute Adhäsion am Substrat darstellten. Der freadikale Fotoinitiator wurde mit Acrylatmonomeren verwendet, um die Oberflächenhärte der Beschichtung zu verbessern.
Die resultierende klare Schicht hatte eine signifikant verbesserte Abriebfestigkeit, wie durch Standard -Abriebetests gezeigt. Die Beschichtung könnte mehreren Reibungszyklen mit einem Schleifmaterial standhalten, ohne erhebliche Anzeichen von Verschleiß zu zeigen, um ein langes, dauerhaftes und hochwertiges Qualitätsfinish für die Automobilteile zu gewährleisten.
UV - geheilte Klebstoffe für elektronische Geräte
Elektronische Geräte erfordern häufig Klebstoffe mit einer guten Abriebfestigkeit, um die Komponenten vor mechanischen Schäden zu schützen. Ein Hersteller von Smartphones stand mit Problemen mit der Abriebfestigkeit ihres Bindungsklebstoffs konfrontiert.
Wir schlugen vor, einen freien Radikalfotoinitiator zu verwenden, der mit einer Mischung aus Acrylatmonomeren mit unterschiedlichen Funktionen kompatibel war. Der Fotoinitiator ermöglichte die Bildung eines hochkreuzenden Klebstoffs mit einem hohen TG. Der Klebstoff wurde auch mit Silica -Nanopartikeln als abriebfestem Additiv formuliert.
Der neue Klebstoff hatte eine verbesserte Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit. Es könnte den wiederholten Baugruppen- und Demontageprozessen während der Herstellung und Reparatur der Smartphones standhalten, ohne seine Bindungsfestigkeit zu verlieren oder durch Abrieb beschädigt zu werden.
Abschluss
Fotoinitiatoren spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Abriebfestigkeit von gehärteten Produkten. Durch die Verbesserung der Kreuzungsdichte, die Erhöhung der Oberflächenhärte und die Verbesserung der Kompatibilität mit Abrieb können die photoinitiatoren die Leistung von Beschichtungen, Klebstoffen und Verbundwerkstoffen erheblich verbessern.
Als Photoinitiator -Lieferant sind wir bestrebt, qualitativ hochwertige Photoinitiatoren bereitzustellen, die den spezifischen Bedürfnissen unserer Kunden entsprechen. Unser Bereich vonFreier radikaler FotoinitiatorAnwesendHochleistungskationischer Fotoinitiator, UndThermischer stabiler kationischer PhotoinitiatorBietet Lösungen für verschiedene Anwendungen.
Wenn Sie daran interessiert sind, die Abriebfestigkeit Ihrer gehärteten Produkte zu verbessern, laden wir Sie ein, uns für eine Beratung zu kontaktieren. Unser Expertenteam kann Ihnen helfen, den am besten geeigneten Fotoinitiator für Ihre Formulierung auszuwählen und während des gesamten Prozesses technische Unterstützung zu bieten.
Referenzen
- Bradley, DC & Bowman, CN (2001). Kinetik der photoinitiierten Polymerisation. Fortschritte in der Polymerwissenschaft, 26 (12), 1839 - 1910.
- Dietliker, K. (1991). Chemie und Technologie der UV & EB -Formulierung für Beschichtungen, Tinten und Farben. Band 3: Photoinitiatoren für freie Radikale und kationische Polymerisation. Sita Technology Ltd.
- Webster, DC (2004). Photoinitiierte Polymerisation: Fortschritte in Initiationssystemen und neuartiges Fotoinitiationsverhalten. Fortschritte bei organischen Beschichtungen, 50 (2), 219 - 228.