Que fait un photo-initiateur ?

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La "magie de la lumière" : Comment les photo-initiateurs révolutionnent la technologie de polymérisation Aujourd'hui, nous allons explorer plusieurs photo-initiateurs couramment utilisés dans la vie quotidienne et leurs fonctions, en espérant que ces informations s'avéreront utiles.

Principes et importance des photo-initiateurs

Les photo-initiateurs sont au cœur des systèmes de photopolymérisation. Dans ces systèmes - y compris les adhésifs UV, les revêtements UV et les encres UV - ils absorbent l'énergie lumineuse à des longueurs d'onde spécifiques, passant de l'état fondamental à un état excité. Par la suite, grâce à un croisement intersystème, ils atteignent l'état excité triplet. Par le biais de réactions chimiques unimoléculaires ou bimoléculaires, ils génèrent des fragments réactifs tels que des radicaux libres et des cations, initiant ainsi la polymérisation du monomère et le durcissement par réticulation. Leur efficacité d'initiation détermine directement le taux de photopolymérisation et influence la performance du produit, ce qui les rend cruciaux dans le durcissement par rayonnement - une "technologie verte" économe en énergie et respectueuse de l'environnement.

Photoinitiateurs à radicaux libres

Photoinitiateurs de craquage

Les photo-initiateurs de craquage (tels que 1173, 184, etc.) absorbent les quanta de lumière ultraviolette, provoquant la rupture de la liaison covalente entre le groupe carbonyle et l'atome de carbone adjacent dans la molécule. Cela génère des radicaux primaires qui déclenchent des réactions de polymérisation, de réticulation et de greffage, transformant rapidement le liquide en un film. Prenons l'exemple de la 184 (1-hydroxycyclohexylphénylcétone), dont le mécanisme de photolyse est le suivant : Après avoir absorbé l'énergie lumineuse, elle passe de l'état fondamental à un état excité, puis subit une réaction de Norrish I. La liaison covalente entre les atomes de carbone et les atomes de cuivre est détruite. La liaison covalente entre le groupe carbonyle et l'atome de carbone adjacent dans la structure moléculaire se rompt, produisant deux types de radicaux. Ces photo-initiateurs sont largement utilisés dans les scénarios nécessitant un durcissement rapide, tels que les résines photopolymères pour l'impression 3D, permettant la solidification de la résine dans des délais courts afin de garantir la précision et l'efficacité de l'impression. Dans les revêtements de bois, ils forment rapidement des revêtements durs et résistants à l'usure, améliorant ainsi l'efficacité de la production.

Photoinitiateurs donneurs d'hydrogène

Les photo-initiateurs donneurs d'hydrogène (par exemple, BP, benzophénone) subissent une photoexcitation et absorbent les atomes d'hydrogène des donneurs d'hydrogène tels que les monomères réactifs ou les prépolymères de faible poids moléculaire, formant des radicaux réactifs qui initient la polymérisation. Le mécanisme de réaction est le suivant : La molécule de photo-initiateur est photoexcitée à un état excité, absorbe un atome d'hydrogène du donneur d'hydrogène RH et génère le radical photo-initiateur XH・ et le radical monomère R・ (figure 2). Dans la pratique, le BP est couramment utilisé dans les systèmes d'encre UV. Associé à des accélérateurs aminés, il renforce l'effet d'amorçage, améliore la vitesse de durcissement de l'encre et l'adhérence, et est largement utilisé dans l'industrie de l'imprimerie pour répondre aux demandes d'impression à grande vitesse.

Photoinitiateurs cationiques

Les photo-initiateurs cationiques comprennent les sels de diazonium, les sels de diaryliodonium et les sels de triarylsulfonium. Lors de la photoactivation, ces molécules passent à un état excité et subissent une série de décompositions pour générer des acides hyperprotoniques, initiant la polymérisation cationique de composés époxy, d'éthers de vinyle et de matériaux similaires. Si l'on prend l'exemple du sel de diaryliodonium I-250, couramment utilisé, la photolyse peut induire simultanément un ortho- et un para-cleavage, générant à la fois des acides hyperprotoniques et des radicaux libres réactifs. Cela permet d'initier simultanément la polymérisation cationique et la polymérisation radicalaire. Les photo-initiateurs cationiques sont largement utilisés dans les emballages électroniques pour durcir les résines époxy. Leur processus de polymérisation n'est pas affecté par l'inhibition de l'oxygène, ce qui leur confère une forte capacité de "post-polymérisation" pour assurer la stabilité à long terme des composants électroniques dans des environnements difficiles. Dans le revêtement des fibres optiques, ils forment des couches uniformes et hautement adhésives qui protègent les fibres de la corrosion environnementale externe.

Photoinitiateurs de type spécial

Photoinitiateurs à base d'eau

Les photo-initiateurs à base d'eau sont synthétisés en introduisant des sels d'ammonium ou des groupes fonctionnels sulfonates dans les photo-initiateurs conventionnels. Ils appartiennent principalement à la classe des arylcétones, tels que les dérivés de benzophénone et les dérivés de thioanthraquinone. Ils permettent de remédier à la faible solubilité des photo-initiateurs traditionnels dans les systèmes aqueux, ce qui les rend appropriés pour les produits écologiques tels que les vernis UV à base d'eau et les encres à base d'eau. Dans les revêtements architecturaux, les photo-initiateurs à base d'eau permettent aux revêtements à base d'eau de former des films de haute performance après photopolymérisation, répondant aux exigences environnementales tout en offrant une excellente résistance aux intempéries et d'excellentes propriétés décoratives.

Photoinitiateurs macromoléculaires

Les photo-initiateurs macromoléculaires sont obtenus en incorporant des photo-initiateurs conventionnels dans des chaînes macromoléculaires. Ils présentent une excellente compatibilité avec les résines, restent non migratoires et non volatiles après le durcissement et réduisent les odeurs. Lorsqu'ils sont appliqués dans les revêtements intérieurs automobiles, les photo-initiateurs macromoléculaires empêchent la volatilisation résiduelle et l'odeur associées aux photo-initiateurs à petites molécules. En même temps, ils garantissent que le revêtement possède des propriétés mécaniques et une résistance chimique supérieures, améliorant ainsi la qualité des intérieurs automobiles.

C'est tout pour aujourd'hui ! J'espère que cet article vous aidera à mieux comprendre les principes fondamentaux des photo-initiateurs !

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