Wat doet een fotoinitiator?

Hallo allemaal! Ik ben een ster medewerker bij CHROMÉCLAIR, een merk van hemavrije gelpolish.

De magie van licht: Hoe fotoinitiatoren een revolutie teweegbrengen in de uithardingstechnologie Vandaag bekijken we een aantal veelgebruikte fotoinitiatoren in het dagelijks leven en hun functies, in de hoop dat deze informatie nuttig zal zijn.

Principes en belang van fotoinitiatoren

Fotoinitiatoren vormen de kern van fotopolymerisatiesystemen. In dergelijke systemen - waaronder UV-lijmen, UV-coatings en UV-inkt - absorberen ze lichtenergie bij specifieke golflengten, waarbij ze overgaan van de grondtoestand naar een aangeslagen toestand. Vervolgens bereiken ze door intersysteemkruising de aangeslagen triplettoestand. Via unimoleculaire of bimoleculaire chemische reacties genereren ze reactieve fragmenten zoals vrije radicalen en kationen, waardoor de polymerisatie van monomeren en de uitharding van crosslinks wordt geïnitieerd. Hun initiatie-efficiëntie bepaalt rechtstreeks de fotopolymerisatiesnelheid en beïnvloedt de productprestaties, waardoor ze van cruciaal belang zijn bij stralingsuitharding - een energiebesparende, milieuvriendelijke "groene technologie".

Vrije Radicale Fotoinitiatoren

Krakende fotoinitiatoren

Krakende fotoinitiatoren (zoals 1173, 184, etc.) absorberen ultraviolette lichtquanta, waardoor de covalente binding tussen de carbonylgroep en het aangrenzende koolstofatoom in het molecuul breekt. Dit genereert primaire radicalen die polymerisatie-, verknopings- en entreacties in gang zetten, waardoor de vloeistof snel uithardt tot een film. Als we 184 (1-hydroxycyclohexylfenylketon) als voorbeeld nemen, ziet het mechanisme van fotolyse er als volgt uit: Na absorptie van lichtenergie gaat het over van de grondtoestand naar een aangeslagen toestand en ondergaat vervolgens een Norrish I-reactie. De covalente binding tussen de carbonylgroep en het aangrenzende koolstofatoom in de moleculaire structuur breekt, waarbij twee soorten radicalen ontstaan. Dergelijke fotoinitiatoren worden veel gebruikt in scenario's die een snelle uitharding vereisen, zoals fotopolymeerharsen voor 3D-printen, waardoor de hars binnen korte tijd kan stollen om de printprecisie en -efficiëntie te garanderen. In houtcoatings vormen ze snel harde, slijtvaste coatings, wat de productie-efficiëntie verbetert.

Waterstof-donerende fotoinitiatoren

Waterstofdonerende fotoinitiatoren (bijv. BP, benzofenon) ondergaan fotoconcitatie en onttrekken waterstofatomen aan waterstofdonoren zoals reactieve monomeren of prepolymeren met een laag moleculair gewicht, waarbij reactieve radicalen worden gevormd die de polymerisatie in gang zetten. Het reactiemechanisme is als volgt: De fotoinitiatormolecule wordt door fotocitatie in een aangeslagen toestand gebracht, onttrekt een waterstofatoom aan de waterstofdonor RH en genereert het fotoinitiatorradicaal XH・ en het monomeerradicaal R・ (figuur 2). In praktische toepassingen wordt BP vaak gebruikt in UV-inktsystemen. In combinatie met amineversnellers versterkt het het initiatie-effect, verbetert het de uithardingssnelheid en hechting van de inkt en wordt het veel gebruikt in de drukindustrie om te voldoen aan de eisen voor hogesnelheidsdruk.

Kationische fotoinitiatoren

Kationische fotoinitiatoren zijn onder andere diazoniumzouten, diaryliodoniumzouten en triarylsulfoniumzouten. Bij fotoactivatie gaan deze moleculen over naar een aangeslagen toestand en ondergaan een reeks ontledingen om hyperprotonische zuren te genereren, waardoor de kationische polymerisatie van epoxyverbindingen, vinylethers en soortgelijke materialen op gang komt. Als we het veelgebruikte diaryliodoniumzout I-250 als voorbeeld nemen, kan fotolyse tegelijkertijd ortho- en para-cleavage induceren, waarbij zowel hyperprotonische zuren als reactieve vrije radicalen worden gegenereerd. Dit maakt gelijktijdige initiatie van kationische en radicale polymerisatie mogelijk. Kationische fotoinitiatoren worden op grote schaal toegepast in elektronische verpakkingen voor het uitharden van epoxyharsen. Hun uithardingsproces blijft onaangetast door zuurstofinhibitie, waardoor ze sterke "post-curing" eigenschappen vertonen om de stabiliteit op lange termijn van elektronische componenten in ruwe omgevingen te garanderen. In optische vezelcoating vormen ze uniforme, sterk hechtende lagen die vezels beschermen tegen externe omgevingscorrosie.

Speciale type fotoinitiatoren

Fotoinitiatoren op waterbasis

Fotoinitiatoren op waterbasis worden gesynthetiseerd door ammoniumzouten of sulfonaat functionele groepen te introduceren in conventionele fotoinitiatoren. Ze behoren voornamelijk tot de klasse van de arylketonen, zoals benzofenonderivaten en thioantrachinonderivaten. Ze verhelpen de slechte oplosbaarheid van traditionele fotoinitiatoren in waterige systemen, waardoor ze geschikt zijn voor milieuvriendelijke producten zoals UV-coatings op waterbasis en inkten op waterbasis. In architecturale coatings zorgen fotoinitiatoren op waterbasis ervoor dat coatings op waterbasis na uitharding door licht hoogwaardige films kunnen vormen, die voldoen aan milieueisen en tegelijkertijd uitstekende weerbestendigheid en decoratieve eigenschappen bieden.

Macromoleculaire fotoinitiatoren

Macromoleculaire fotoinitiatoren worden verkregen door conventionele fotoinitiatoren op te nemen in macromoleculaire ketens. Ze vertonen een uitstekende compatibiliteit met harsen, blijven niet-migrerend en niet-vluchtig na uitharding en verminderen de geur. Bij toepassing in interieurcoatings voor auto's voorkomen macromoleculaire fotoinitiatoren restvervluchtiging en geur die geassocieerd worden met fotoinitiatoren op basis van kleine moleculen. Tegelijkertijd zorgen ze ervoor dat de coating superieure mechanische eigenschappen en chemische weerstand heeft, waardoor de kwaliteit van auto-interieurs verbetert.

Dat was het voor vandaag! Ik hoop dat dit artikel je helpt om de basisprincipes van fotoinitiatoren beter te begrijpen!

CHROMÉCLAIR biedt Basislakken, Toplakken, effen kleuren gelpolish zonder HEMAen hema free cat eye gel polish.

Op hun website staan ook nail art tutorials, zoals:

Maak een Fairy skirt nail art thuis manicure in 4 eenvoudige stappen!

Hoe maak je de Metal 3D Floral Nail Art thuis?