Qual é a função de um fotoiniciador?

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A "magia da luz": Como os fotoiniciadores estão revolucionando a tecnologia de cura Hoje, exploraremos vários fotoiniciadores comumente usados na vida cotidiana e suas funções, esperando que essas informações sejam úteis.

Princípios e importância dos fotoiniciadores

Os fotoiniciadores são o principal componente dos sistemas de fotopolimerização. Nesses sistemas, incluindo adesivos UV, revestimentos UV e tintas UV, eles absorvem a energia da luz em comprimentos de onda específicos, fazendo a transição do estado fundamental para um estado excitado. Posteriormente, por meio do cruzamento entre sistemas, eles atingem o estado tripleto excitado. Por meio de reações químicas unimoleculares ou bimoleculares, eles geram fragmentos reativos, como radicais livres e cátions, iniciando assim a polimerização do monômero e a cura da ligação cruzada. Sua eficiência de iniciação determina diretamente a taxa de fotopolimerização e influencia o desempenho do produto, tornando-os cruciais na cura por radiação - uma "tecnologia verde" que economiza energia e é ecologicamente correta.

Fotoiniciadores de radicais livres

Fotoiniciadores de craqueamento

Os fotoiniciadores de craqueamento (como o 1173, 184, etc.) absorvem quanta de luz ultravioleta, causando a quebra da ligação covalente entre o grupo carbonila e o átomo de carbono adjacente dentro da molécula. Isso gera radicais primários que iniciam reações de polimerização, ligação cruzada e enxerto, curando rapidamente o líquido em um filme. Tomando o 184 (1-hidroxiciclohexilfenil cetona) como exemplo, seu mecanismo de fotólise é o seguinte: Depois de absorver a energia da luz, ele transita do estado fundamental para um estado excitado, passando posteriormente por uma reação de Norrish I. A ligação covalente entre o grupo carbonila e o átomo de carbono adjacente na estrutura molecular se rompe, produzindo dois tipos de radicais. Esses fotoiniciadores são amplamente utilizados em cenários que exigem cura rápida, como resinas de fotopolímero para impressão 3D, permitindo a solidificação da resina em prazos curtos para garantir a precisão e a eficiência da impressão. Em revestimentos de madeira, eles formam rapidamente revestimentos duros e resistentes ao desgaste, aumentando a eficiência da produção.

Fotoiniciadores doadores de hidrogênio

Os fotoiniciadores doadores de hidrogênio (por exemplo, BP, benzofenona) sofrem fotoexcitação e abstraem átomos de hidrogênio de doadores de hidrogênio, como monômeros reativos ou pré-polímeros de baixo peso molecular, formando radicais reativos que iniciam a polimerização. O mecanismo de reação é o seguinte: A molécula do fotoiniciador é fotoexcitada para um estado excitado, extrai um átomo de hidrogênio do doador de hidrogênio RH e gera o radical fotoiniciador XH・ e o radical do monômero R・ (Figura 2). Em aplicações práticas, o BP é comumente usado em sistemas de tinta UV. Quando combinado com aceleradores de amina, ele aumenta o efeito de iniciação, melhora a velocidade de cura e a adesão da tinta e é amplamente utilizado no setor de impressão para atender às demandas de impressão em alta velocidade.

Fotoiniciadores catiônicos

Os fotoiniciadores catiônicos incluem sais de diazônio, sais de diariliodônio e sais de triarilsulfônio. Após a fotoativação, essas moléculas passam para um estado excitado e sofrem uma série de decomposições para gerar ácidos hiperprotônicos, iniciando a polimerização catiônica de compostos epóxi, éteres de vinil e materiais semelhantes. Tomando como exemplo o sal de diariliodônio I-250, comumente usado, a fotólise pode induzir simultaneamente a clivagem orto e para, gerando ácidos hiperprotônicos e radicais livres reativos. Isso permite o início simultâneo da polimerização catiônica e radical. Os fotoiniciadores catiônicos têm ampla aplicação em embalagens eletrônicas para a cura de resinas epóxi. Seu processo de cura não é afetado pela inibição de oxigênio, exibindo uma forte capacidade de "pós-cura" para garantir a estabilidade de longo prazo dos componentes eletrônicos em ambientes adversos. No revestimento de fibras ópticas, eles formam camadas uniformes e altamente adesivas que protegem as fibras da corrosão ambiental externa.

Fotoiniciadores de tipo especial

Fotoiniciadores à base de água

Os fotoiniciadores à base de água são sintetizados pela introdução de grupos funcionais de sal de amônio ou sulfonato em fotoiniciadores convencionais. Eles pertencem principalmente à classe das arilcetonas, como os derivados de benzofenona e os derivados de tioantraquinona. Eles resolvem o problema da baixa solubilidade dos fotoiniciadores tradicionais em sistemas aquosos, tornando-os adequados para produtos ecologicamente corretos, como revestimentos UV à base de água e tintas à base de água. Em revestimentos arquitetônicos, os fotoiniciadores à base de água permitem que os revestimentos à base de água formem filmes de alto desempenho após a cura por luz, atendendo aos requisitos ambientais e oferecendo excelente resistência a intempéries e propriedades decorativas.

Fotoiniciadores macromoleculares

Os fotoiniciadores macromoleculares são obtidos pela incorporação de fotoiniciadores convencionais em cadeias macromoleculares. Eles apresentam excelente compatibilidade com resinas, permanecem não migratórios e não voláteis após a cura e reduzem o odor. Quando aplicados em revestimentos de interiores automotivos, os fotoiniciadores macromoleculares evitam a volatilização residual e o odor associados aos fotoiniciadores de moléculas pequenas. Ao mesmo tempo, eles garantem que o revestimento tenha propriedades mecânicas e resistência química superiores, melhorando assim a qualidade dos interiores automotivos.

Isso é tudo por hoje! Espero que este artigo ajude você a entender os fundamentos dos fotoiniciadores com mais facilidade!

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