Was bewirkt ein Fotoinitiator?

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Die "Magie des Lichts": Wie Fotoinitiatoren die Aushärtungstechnologie revolutionieren Heute werden wir einige im Alltag häufig verwendete Fotoinitiatoren und ihre Funktionen untersuchen und hoffen, dass diese Informationen hilfreich sind.

Grundsätze und Bedeutung von Photoinitiatoren

Photoinitiatoren dienen als Kernkomponente in Photopolymerisationssystemen. In solchen Systemen - einschließlich UV-Klebstoffen, UV-Beschichtungen und UV-Farben - absorbieren sie Lichtenergie bei bestimmten Wellenlängen und gehen vom Grundzustand in einen angeregten Zustand über. Anschließend erreichen sie durch Kreuzung zwischen den Systemen den angeregten Triplett-Zustand. Durch unimolekulare oder bimolekulare chemische Reaktionen erzeugen sie reaktive Fragmente wie freie Radikale und Kationen, die die Polymerisation der Monomere und die Aushärtung der Vernetzungen einleiten. Ihre Initiierungseffizienz bestimmt direkt die Photopolymerisationsrate und beeinflusst die Produktleistung, wodurch sie für die Strahlungshärtung - eine energiesparende, umweltfreundliche "grüne Technologie" - von entscheidender Bedeutung sind.

Freie Radikalische Photoinitiatoren

Photoinitiatoren knacken

Cracking-Photoinitiatoren (wie 1173, 184 usw.) absorbieren ultraviolette Lichtquanten, wodurch die kovalente Bindung zwischen der Carbonylgruppe und dem benachbarten Kohlenstoffatom innerhalb des Moleküls aufbricht. Dadurch entstehen Primärradikale, die Polymerisations-, Vernetzungs- und Pfropfungsreaktionen einleiten und die Flüssigkeit schnell zu einem Film aushärten lassen. Am Beispiel von 184 (1-Hydroxycyclohexylphenylketon) lässt sich der Mechanismus der Photolyse wie folgt beschreiben: Nach der Absorption von Lichtenergie geht es vom Grundzustand in einen angeregten Zustand über und durchläuft anschließend eine Norrish-I-Reaktion. Die kovalente Bindung zwischen der Carbonylgruppe und dem benachbarten Kohlenstoffatom in der Molekularstruktur bricht auf, wobei zwei Arten von Radikalen entstehen. Solche Fotoinitiatoren werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen eine schnelle Aushärtung erforderlich ist, wie z. B. bei Fotopolymerharzen für den 3D-Druck, die eine Verfestigung des Harzes innerhalb kurzer Zeit ermöglichen, um Präzision und Effizienz beim Drucken zu gewährleisten. In Holzbeschichtungen bilden sie schnell harte, verschleißfeste Beschichtungen, was die Produktionseffizienz erhöht.

Wasserstoffspendende Photoinitiatoren

Wasserstoff abgebende Photoinitiatoren (z. B. BP, Benzophenon) werden durch Photoanregung aktiviert und entziehen Wasserstoffatome aus Wasserstoffdonatoren wie reaktiven Monomeren oder niedermolekularen Präpolymeren, wobei reaktive Radikale entstehen, die die Polymerisation einleiten. Der Reaktionsmechanismus sieht folgendermaßen aus: Das Photoinitiatormolekül wird durch Photoanregung in einen angeregten Zustand versetzt, abstrahiert ein Wasserstoffatom aus dem Wasserstoffdonator RH und bildet das Photoinitiatorradikal XH・ und das Monomerradikal R・ (Abbildung 2). In praktischen Anwendungen wird BP häufig in UV-Farbsystemen verwendet. In Kombination mit Aminbeschleunigern erhöht es den Initiierungseffekt, verbessert die Aushärtungsgeschwindigkeit und die Haftung der Farbe und wird in der Druckindustrie häufig verwendet, um die Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsdrucks zu erfüllen.

Kationische Photoinitiatoren

Zu den kationischen Photoinitiatoren gehören Diazoniumsalze, Diaryliodoniumsalze und Triarylsulfoniumsalze. Nach der Fotoaktivierung gehen diese Moleküle in einen angeregten Zustand über und durchlaufen eine Reihe von Zersetzungsprozessen, bei denen hyperprotonische Säuren entstehen, die die kationische Polymerisation von Epoxidverbindungen, Vinylethern und ähnlichen Materialien einleiten. Am Beispiel des häufig verwendeten Diaryliodoniumsalzes I-250 kann die Photolyse gleichzeitig eine ortho- und eine para-Spaltung auslösen, wobei sowohl Hyperprotonensäuren als auch reaktive freie Radikale entstehen. Dies ermöglicht die gleichzeitige Initiierung von kationischer und radikalischer Polymerisation. Kationische Photoinitiatoren werden in großem Umfang in elektronischen Verpackungen zur Aushärtung von Epoxidharzen eingesetzt. Ihr Aushärtungsprozess wird durch Sauerstoffinhibition nicht beeinträchtigt, so dass sie eine starke "Nachhärtungs"-Fähigkeit aufweisen, um die langfristige Stabilität elektronischer Komponenten in rauen Umgebungen zu gewährleisten. Bei der Beschichtung von optischen Fasern bilden sie gleichmäßige, stark haftende Schichten, die die Fasern vor Korrosion durch äußere Einflüsse schützen.

Photoinitiatoren besonderer Art

Photoinitiatoren auf Wasserbasis

Fotoinitiatoren auf Wasserbasis werden synthetisiert, indem funktionelle Ammoniumsalz- oder Sulfonatgruppen in herkömmliche Fotoinitiatoren eingeführt werden. Sie gehören in erster Linie zur Klasse der Arylketone, wie z. B. Benzophenonderivate und Thioanthrachinon-Derivate. Sie beheben die schlechte Löslichkeit herkömmlicher Fotoinitiatoren in wässrigen Systemen und eignen sich daher für umweltfreundliche Produkte wie UV-Beschichtungen auf Wasserbasis und Druckfarben auf Wasserbasis. Bei Bautenanstrichen ermöglichen Fotoinitiatoren auf Wasserbasis, dass sich nach der Lichthärtung Hochleistungsfilme bilden, die die Umweltanforderungen erfüllen und gleichzeitig eine hervorragende Wetterbeständigkeit und dekorative Eigenschaften aufweisen.

Makromolekulare Photoinitiatoren

Makromolekulare Photoinitiatoren werden durch Einbindung herkömmlicher Photoinitiatoren in makromolekulare Ketten gewonnen. Sie weisen eine ausgezeichnete Kompatibilität mit Harzen auf, sind nach dem Aushärten nicht wandernd und nicht flüchtig und reduzieren den Geruch. Bei der Anwendung in Automobil-Innenbeschichtungen verhindern makromolekulare Fotoinitiatoren die mit kleinmolekularen Fotoinitiatoren verbundene Restverflüchtigung und Geruchsbildung. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass die Beschichtung überragende mechanische Eigenschaften und chemische Beständigkeit aufweist, und verbessern so die Qualität der Innenausstattung von Kraftfahrzeugen.

Das war's für heute! Ich hoffe, dieser Artikel hilft Ihnen, die Grundlagen der Fotoinitiatoren besser zu verstehen!

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