Cosa fa un fotoiniziatore?

Ciao a tutti! Sono un'impiegata stellare di CHROMÉCLAIR, una marca di smalto gel hema free.

La "magia della luce": Come i fotoiniziatori stanno rivoluzionando la tecnologia di polimerizzazione Oggi esploreremo diversi fotoiniziatori comunemente usati nella vita quotidiana e le loro funzioni, sperando che queste informazioni siano utili.

Principi e importanza dei fotoiniziatori

I fotoiniziatori sono il componente principale dei sistemi di fotopolimerizzazione. All'interno di tali sistemi - tra cui adesivi UV, rivestimenti UV e inchiostri UV - assorbono l'energia luminosa a lunghezze d'onda specifiche, passando dallo stato fondamentale a uno stato eccitato. Successivamente, attraverso l'attraversamento intersistemico, raggiungono lo stato eccitato di tripletto. Attraverso reazioni chimiche unimolecolari o bimolecolari, generano frammenti reattivi come radicali liberi e cationi, avviando così la polimerizzazione dei monomeri e la reticolazione. La loro efficienza di iniziazione determina direttamente il tasso di fotopolimerizzazione e influenza le prestazioni del prodotto, rendendoli cruciali nella polimerizzazione per radiazione, una "tecnologia verde" a risparmio energetico e rispettosa dell'ambiente.

Fotocatalizzatori di radicali liberi

Fotoiniziatori di cracking

I fotocatalizzatori (come il 1173, il 184, ecc.) assorbono i quanti di luce ultravioletta, provocando la rottura del legame covalente tra il gruppo carbonilico e l'atomo di carbonio adiacente della molecola. Ciò genera radicali primari che avviano reazioni di polimerizzazione, reticolazione e innesto, polimerizzando rapidamente il liquido in una pellicola. Prendendo come esempio il 184 (1-idrossicicloesilfenilchetone), il suo meccanismo di fotolisi è il seguente: Dopo aver assorbito l'energia della luce, passa dallo stato fondamentale a uno stato eccitato, subendo successivamente la reazione di Norrish I. Il legame covalente tra il gruppo carbonilico e l'atomo di carbonio adiacente nella struttura molecolare si rompe, producendo due tipi di radicali. Tali fotoiniziatori sono ampiamente utilizzati in scenari che richiedono una polimerizzazione rapida, come le resine fotopolimeriche per la stampa 3D, che consentono la solidificazione della resina in tempi brevi per garantire precisione ed efficienza di stampa. Nei rivestimenti per il legno, formano rapidamente rivestimenti duri e resistenti all'usura, migliorando l'efficienza della produzione.

Fotoiniziatori idrogeno-donanti

I fotoiniziatori a donazione di idrogeno (ad es. BP, benzofenone) subiscono una fotoeccitazione e sottraggono atomi di idrogeno da donatori di idrogeno come monomeri reattivi o prepolimeri a basso peso molecolare, formando radicali reattivi che avviano la polimerizzazione. Il meccanismo di reazione è il seguente: La molecola del fotoiniziatore viene fotoeccitata in uno stato eccitato, astrae un atomo di idrogeno dal donatore di idrogeno RH e genera il radicale fotoiniziatore XH・ e il radicale monomero R・ (Figura 2). Nelle applicazioni pratiche, il BP è comunemente utilizzato nei sistemi di inchiostro UV. In combinazione con gli acceleratori amminici, aumenta l'effetto di iniziazione, migliora la velocità di polimerizzazione e l'adesione dell'inchiostro ed è ampiamente utilizzato nell'industria della stampa per soddisfare le esigenze di stampa ad alta velocità.

Fotocatalizzatori cationici

I fotoiniziatori cationici includono sali di diazonio, sali di diarilodonio e sali di triarilsolfonio. Al momento della fotoattivazione, queste molecole passano a uno stato eccitato e subiscono una serie di decomposizioni per generare acidi iperprotonici, avviando la polimerizzazione cationica di composti epossidici, eteri di vinile e materiali simili. Prendendo come esempio il sale di diarilodonio I-250, comunemente usato, la fotolisi può indurre simultaneamente l'orto- e il para-cleavaggio, generando sia acidi iperprotonici che radicali liberi reattivi. Ciò consente l'avvio simultaneo della polimerizzazione cationica e radicale. I fotoiniziatori cationici trovano ampia applicazione nell'imballaggio elettronico per l'indurimento delle resine epossidiche. Il loro processo di polimerizzazione non viene influenzato dall'inibizione dell'ossigeno, mostrando una forte capacità di "post-curing" per garantire la stabilità a lungo termine dei componenti elettronici in ambienti difficili. Nel rivestimento delle fibre ottiche, formano strati uniformi e altamente adesivi che proteggono le fibre dalla corrosione ambientale esterna.

Fotoiniziatori di tipo speciale

Fotoiniziatori a base acquosa

I fotoiniziatori a base acquosa sono sintetizzati introducendo gruppi funzionali di sali di ammonio o solfonati nei fotoiniziatori convenzionali. Appartengono principalmente alla classe dei chetoni arilici, come i derivati del benzofenone e i derivati del tioantrachinone. Questi prodotti risolvono la scarsa solubilità dei fotoiniziatori tradizionali nei sistemi acquosi, rendendoli adatti a prodotti ecologici come le vernici UV a base d'acqua e gli inchiostri a base d'acqua. Nei rivestimenti architettonici, i fotoiniziatori a base d'acqua consentono ai rivestimenti a base d'acqua di formare film ad alte prestazioni dopo l'indurimento alla luce, soddisfacendo i requisiti ambientali e offrendo un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici e proprietà decorative.

Fotoiniziatori macromolecolari

I fotoiniziatori macromolecolari sono ottenuti incorporando fotoiniziatori convenzionali in catene macromolecolari. Presentano un'eccellente compatibilità con le resine, rimangono non migratori e non volatili dopo l'indurimento e riducono gli odori. Quando vengono applicati nei rivestimenti interni per autoveicoli, i fotoiniziatori macromolecolari prevengono la volatilizzazione residua e gli odori associati ai fotoiniziatori a piccole molecole. Allo stesso tempo, assicurano che il rivestimento abbia proprietà meccaniche e resistenza chimica superiori, migliorando così la qualità degli interni delle automobili.

Per oggi è tutto! Spero che questo articolo vi aiuti a comprendere meglio i fondamenti dei fotoiniziatori!

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