Thiol-ene Photocuring System: Mekanisme, egenskaber og applikationer

Abstrakt

Thiol-ene fotopolymerisation er en UV-påbegyndt trin-vækstpolymerisationsreaktion, der muliggør syntesen af polysulfidpolymernetværk med forskellige egenskaber. Udstyret med sin unikke reaktionsmekanisme udviser dette system bemærkelsesværdige fordele, herunder lav ilthæmning, lav krympningshastighed, høj konverteringsrate og dyb hærdning. Det rummer et betydeligt anvendelsespotentiale inden for områder som f.eks elektronik og klæbemidler, men det står også over for udfordringer som termisk følsomhed og dårlig opbevaringsstabilitet.

Thiol-ene-systemer sammensat af thioler og en række forskellige umættede forbindelser kan syntetisere polysulfider gennem trinvis fotopolymerisation.  Polysulfider er en særskilt klasse af polymerer med forskellige egenskaber og anvendelsesområder.

jeg.  Kernereaktionsmekanisme

Dette polymerisationsproces involverer trinvis tilsætning af thiol til alkenylgrupper initieret af en UV-kontrolleret kilde til frie radikaler.   I første omgang et svovl-centreret radikal dannes.   Thiol, som en optimal brintdonor, kan reagere med begge de frie radikaler genereret af Type I fotoinitiatorer og de exciterede triplettilstande af Type I fotoinitiatorer.   

Reaktionen mellem svovlradikaler og umættede bindinger producerer kulstof-centrerede radikale.   Sådanne alkylradikaler kan abstrahere et hydrogen fra et andet thiolmolekyle, danne et andet svovlradikal og opretholde polymerisationsprocessen kontinuerligt.

✿   1.   Indledning:

Ultraviolet lys aktiverer fotoinitiator (f.eks. Type I-initiator), der genererer frie radikaler eller exciterede triplettilstande.

✿   2 .   Hydrogenoverførsel:

Initiatorradikalet abstraherer et hydrogenatom fra en thiol (R-SH) molekyle, der danner et svovl-centreret radikal (thiylradikal).

✿   3.    Tilføjelsesreaktion:

Thiylradikalet angriber den umættede dobbeltbinding (C=C) af alkenen, hvilket producerer et kulstof-centreret radikal.

✿   4.    Kædeoverførsel:

Dette kulstof-centreret radikal abstraherer et brintatom fra et andet thiolmolekyle, der genererer etnyt thiylradikal og et forbrugt alkenmolekyle.

✿   5.    Kædevækst:

Detnydannede thiylradikal fortsætter med at reagere med alkendobbeltbindinger, cykler gennem trin 3 og 4 for at opretholde polymerisationsreaktionen og i sidste ende danne et tværbundet polymernetværk.

II.   Systemkarakteristika

Fordele:

 ✿   1.  Lav ilthæmning:

Peroxidradikaler genereret af oxygen kan effektivt reduceres af thioler, hvilket regenererer aktive thiylradikaler, så reaktionen er ikke hæmmes af ilt.   Det kan også fungere som iltfjerner.

 ✿   2.  Lav svindhastighed:

Volumenkrympningshastigheden fra flydende monomerer til faste polymerer er ekstremt lav (kun 3%-5%), som er med til at opnå god vedhæftning og reducere indre stress.

 ✿   3.   Høj konverteringsrate og dyb hærdning:

Hurtig hærdningshastighed, høj monomer konverteringsrate, i stand til hærdning tykt kors-sektioner (op til 1 cm), og produkterne har høj optisk gennemsigtighed.

 ✿   4.   Afstembar ydeevne:

Ved at vælge thioler med forskellige funktionaliteter (f.eks. trimethylolpropantris(3-mercaptopropionat)) og alkenmonomerer, forskellige materialer lige fra fleksible elastomerer til stiv plast kan designes.

 ✿   5.   Bredt monomerudvalg & Høj reaktivitet:

En række af alkenylmonomerer (f.eks. vinylethere,norbornener) kan deltage i reaktionen.    Blandt dem harnorbornen ekstrem høj reaktivitet, der kun kræver en-tiendedel af hærdningsenergien for acrylater.

 ✿   6.   Fleksibelt fotoinitiatorvalg:

Almindelig type I fotoinitiators (f.eks.fotoinitiator 1173, fotoinitiator 184) eller Type II fotoinitiatorer kan bruges;    selv under høje-intensitet kort-bølge UV-lys, thioler kan direkte spalte for at generere frie radikaler, hvilket muliggør initiator-fri hærdning.

Ulemper:

 ✿   1.  Dårlig opbevaringsstabilitet (Mørk reaktion):

Formuleringen er termisk følsomme og kan undergå langsomme termisk initierede reaktioner under opbevaring, hvilket fører til præ-gelering og en begrænset holdbarhed.

 ✿   2.  Råmateriale lugt:

Thiol råvarer harnormalt en ubehagelig lugt (dog lugten er mild efter hærdning).

III.   Ansøgningsfelter

Selvom thiol endnu ikke er populært bredt-ene-systemet er blevet anvendt i følgende felter:

 ✿   Elektronisk industri:

Brugt som konforme belægninger.

 ✿   Klæbemidler og tætningsmidler:

Ansat i udarbejdelse af klæbe- og tætningsmaterialer.

 ✿   Udskrivningsfelt:

Gælder for specielle trykprocesser.

Hvis du støder på problemer med overfladetørring eller følsomhedsproblemer, kan du prøve vores trifunktionel thiol YS-623 eller tetrafunktionel thiol YS-624.

Vi modtager gerne forespørgsler til enhver tid og ser frem til at vinde-vinde samarbejde med dig!