Tecnologia de cura UV e fotoiniciadores
A cura por UV é uma tecnologia avançada, ecologicamente correta, eficiente em termos de energia e de alto desempenho.
Devido às características dos materiais adesivos UV, incluindo resistência a altas temperaturas, ampla aplicabilidade e resistência à corrosão química, eles são utilizados na colagem de componentes de motores de aeronaves e na montagem de naves espaciais.
Aplicações da cura por luz UV no setor de saúde
Os sistemas de fonte de luz LED UV ganharam ampla adoção na área médica devido à sua capacidade de curar rapidamente adesivos fotoiniciados, eliminando assim a necessidade de agentes de ligação voláteis. Os adesivos curáveis por UV oferecem vantagens significativas, incluindo economia de energia, consumo reduzido, tempos de cura acelerados, maior eficiência de produção e integração perfeita com processos automatizados.
Aplicações da cura por luz UV na impressão 3D
A impressão 3D por fotopolimerização é uma das tecnologias de prototipagem rápida mais avançadas da atualidade, oferecendo alta precisão de impressão e viabilidade comercial. Suas vantagens - incluindo baixo consumo de energia, custo-benefício, alta precisão, acabamentos de superfície lisos e excelente reprodutibilidade - tornam-na amplamente aplicável em vários setores de alta tecnologia. Por exemplo, a impressão de protótipos de motores de foguete com estruturas complexas permite a análise de padrões de fluxo de gás, auxiliando no projeto de motores mais compactos com maior eficiência de combustão. Isso aumenta significativamente a eficiência de P&D para componentes complexos e reduz os ciclos de desenvolvimento automotivo. Além disso, permite a impressão direta de moldes ou moldes reversos para prototipagem rápida.
Classificação das fontes de luz UV
Com base nas fontes de luz de cura, a fotopolimerização se divide principalmente em cura por lâmpada de mercúrio tradicional e cura por LED UV emergente. Em comparação com a cura tradicional por lâmpada de mercúrio, a cura por LED UV também tem certas limitações. A diferença mais significativa está no fato de que o espectro emitido pelas lâmpadas de mercúrio tradicionais cobre quase toda a faixa de comprimento de onda UV, enquanto a cura por LED UV está atualmente limitada à banda UVA de comprimento de onda longo devido a restrições de tecnologia de hardware e considerações de custo.
Comparação do espectro de emissão entre lâmpadas de mercúrio e fontes de luz LED UV
Fotoiniciadores
Os fotoiniciadores constituem uma proporção relativamente pequena nas formulações de cura por luz, normalmente em torno de 2%-5%, mas desempenham um papel fundamental.
Para que a reação de fotopolimerização ocorra, os fotoiniciadores devem absorver a luz ultravioleta emitida pela fonte de luz UV para gerar radicais livres. Esses radicais livres iniciam a reação de polimerização e, por fim, curam o produto em sua forma final.
O espectro de emissão da fonte de luz UV deve corresponder ao espectro de absorção do fotoiniciador. Os fotoiniciadores tradicionais, como o 1173 e o 184, apresentam absorção máxima nas regiões de UVC de comprimento de onda curto, o que os torna mais adequados para a cura com lâmpadas de mercúrio convencionais.
Em contrapartida, os LEDs UV emitem luz principalmente em algumas bandas específicas, como 365 nm, 385 nm, 395 nm e 405 nm. Os fotoiniciadores à base de óxido de fosfina apresentam uma absorção relativamente forte nessas bandas, o que os torna amplamente aplicáveis em sistemas de LED UV.
Fotoiniciador de radicais livres
Fotoiniciadores
Os fotoiniciadores são componentes essenciais em materiais de cura por luz. Eles absorvem a energia radiante, sofrem alterações químicas após a excitação e geram intermediários reativos (radicais livres ou cátions) capazes de iniciar reações de polimerização.
Com base no comprimento de onda da luz absorvida, os fotoiniciadores podem ser classificados em fotoiniciadores ultravioleta (comprimento de onda de 250 nm a 400 nm) e fotoiniciadores de luz visível (comprimento de onda de 400 nm a 700 nm). De acordo com o mecanismo de fotopolimerização, eles são classificados como fotoiniciadores do tipo radical e fotoiniciadores do tipo catiônico.
Os iniciadores de radicais podem ser subdivididos em dois tipos, com base em seus mecanismos de geração de radicais: iniciadores do tipo clivagem (também conhecidos como iniciadores do Tipo I) e iniciadores do tipo remoção de hidrogênio (também conhecidos como iniciadores do Tipo II).
Fotoiniciadores radicais do tipo craqueamento
Os fotoiniciadores radicais do tipo "cracking" referem-se a moléculas que, ao absorverem a energia da luz, fazem a transição para um estado singleto excitado e, posteriormente, passam por um cruzamento entre sistemas para um estado tripleto excitado. No estado singleto ou tripleto excitado, a estrutura molecular se torna instável, fazendo com que as ligações fracas sofram clivagem homolítica. Isso gera radicais ativos primários que iniciam a polimerização e a ligação cruzada de oligômeros e diluentes ativos.
651), derivados de fenilacetona (por exemplo, DEAP), derivados de α-hidroxicetona (por exemplo, 1173, 184, 2959), α-aminoalquilfenilacetonas (907, 369) e óxidos de acilfosfina (TPO, TPO-L, 819).
Fotoiniciadores radicais que eliminam hidrogênio
Os fotoiniciadores com redução de hidrogênio referem-se a moléculas fotoiniciadoras que absorvem a energia da luz, passam por excitação e cruzamento entre sistemas para atingir o estado tripleto excitado e, em seguida, passam por uma reação bimolecular com um coiniciador - um doador de hidrogênio. Por meio da transferência de elétrons, eles geram radicais ativos que iniciam a polimerização e a ligação cruzada de oligômeros e diluentes reativos. Os principais exemplos incluem benzofenonas e seus derivados, tioantraquinonas (ITX, DETX) e antraquinonas (2-EA).
Os co-iniciadores são doadores de hidrogênio usados em conjunto com os fotoiniciadores que eliminam o hidrogênio. Estruturalmente, todos eles contêm pelo menos uma amina terciária na posição α do carbono, sendo principalmente compostos de amina terciária. Eles reagem com o estado excitado dos fotoiniciadores que eliminam o hidrogênio para formar complexos radicais excitados, em que o átomo de nitrogênio perde um elétron e o hidrogênio no carbono α adjacente ao nitrogênio torna-se fortemente ácido, saindo facilmente como um próton. Isso gera um radical alquil de amina terciária reativo e centrado em C que inicia a polimerização e a ligação cruzada de oligômeros e diluentes reativos. Os compostos de amina terciária incluem aminas terciárias alifáticas, aminas terciárias do tipo etanolamina, ésteres de benzoato do tipo amina terciária e aminas reativas.