Thiol-ene Photocuring System: Mechanismus, Eigenschaften und Anwendungen

Zusammenfassung

Thiol-En-Photopolymerisation ist ein UV-eingeleitet Schritt-Wachstumspolymerisationsreaktion, die die Synthese von Polysulfid-Polymernetzwerken mit vielfältigen Eigenschaften ermöglicht. Ausgestattet mit seinem einzigartigen Reaktionsmechanismus weist dieses System bemerkenswerte Vorteile auf, darunter: geringe Sauerstoffhemmung, geringe Schrumpfrate, hohe Umwandlungsrate und tiefe Aushärtung. Es birgt erhebliches Anwendungspotenzial in Bereichen wie Elektronik und Klebstoffe, Allerdings gibt es auch Herausforderungen wie thermische Empfindlichkeit und schlechte Lagerstabilität.

Thiol-Ensysteme, die aus Thiolen und einer Reihe verschiedener ungesättigter Verbindungen bestehen, können durch schrittweise Photopolymerisation Polysulfide synthetisieren.  Polysulfide sind eine eigenständige Klasse von Polymeren mit unterschiedlichen Eigenschaften und Anwendungsgebieten.

Ich.  Kernreaktionsmechanismus

Dies Polymerisationsprozess beinhaltet die schrittweise Addition von Thiol an Alkenylgruppen, die durch UV-Strahlung initiiert wird-kontrollierte Quelle freier Radikale.   Zunächst ein Schwefel-Es entsteht ein zentriertes Radikal.   Thiol kann als optimaler Wasserstoffdonor mit beiden reagieren die freien Radikale, die von Photoinitiatoren vom Typ I erzeugt werden und die angeregten Triplettzustände von Typ-I-Photoinitiatoren.   

Durch die Reaktion zwischen Schwefelradikalen und ungesättigten Bindungen entsteht Kohlenstoff-zentrierte Radikale.   Solche Alkylradikale können einen Wasserstoff von einem zweiten Thiolmolekül abstrahieren, wodurch ein weiteres Schwefelradikal entsteht und der Polymerisationsprozess kontinuierlich aufrechterhalten wird.

✿   1.   Einleitung:

Ultraviolettes Licht aktiviert die Fotoinitiator (z. B. Typ-I-Initiator), wodurch freie Radikale oder angeregte Triplettzustände erzeugt werden.

✿   2 .   Wasserstofftransfer:

Das Initiatorradikal abstrahiert ein Wasserstoffatom von einem Thiol (R-SH) Molekül, das einen Schwefel bildet-zentriertes Radikal (Thiylradikal).

✿   3.    Additionsreaktion:

Das Thiylradikal greift die ungesättigte Doppelbindung an (C=C) des Alkens, wodurch ein Kohlenstoff entsteht-zentriertes Radikal.

✿   4.    Kettenübertragung:

Dieser Kohlenstoff-Das zentrierte Radikal abstrahiert ein Wasserstoffatom ein weiteres Thiolmolekül, wodurch einneues Thiylradikal und ein verbrauchtes Alkenmolekül erzeugt werden.

✿   5.    Kettenwachstum:

Dasneu gebildete Thiylradikal reagiert weiterhin mit Alkendoppelbindungen, Durchlaufen Sie die Schritte 3 und 4 um die Polymerisationsreaktion aufrechtzuerhalten und letztendlich ein vernetztes Polymernetzwerk zu bilden.

II.   Systemeigenschaften

Vorteile:

 ✿   1.  Niedrige Sauerstoffhemmung:

Durch Sauerstoff erzeugte Peroxidradikale können durch Thiole effektiv reduziert werden, wodurch aktive Thiylradikale regeneriert werden, so die Reaktion nicht durch Sauerstoff gehemmt.   Es kann auch als Sauerstofffänger wirken.

 ✿   2.  Niedrige Schrumpfrate:

Die Volumenschrumpfungsrate von flüssigen Monomeren zu festen Polymeren ist äußerst gering (nur 3%-5%), was hilft, zu erreichen gute Haftung und reduziert innere Spannungen.

 ✿   3.   Hohe Umwandlungsrate und tiefe Aushärtung:

Schnelle Aushärtungsrate, hohe Monomerumwandlungsrate, fähig dickes Kreuz aushärten-Abschnitte (bis zu 1 cm)und die Produkte weisen eine hohe optische Transparenz auf.

 ✿   4.   Einstellbare Leistung:

Durch Auswahl Thiole mit unterschiedlichen Funktionalitäten (z. B. Trimethylolpropantris(3-Mercaptopropionat)) und Alkenmonomeren können verschiedene Materialien entworfen werden, die von flexiblen Elastomeren bis hin zu starren Kunststoffen reichen.

 ✿   5.   Große Auswahl an Monomeren & Hohe Reaktivität:

Eine Vielzahl von Alkenylmonomere (z. B. Vinylether, Norbornene) kann an der Reaktion teilnehmen.    Unter diesen weist Norbornen eine extrem hohe Reaktivität auf und erfordertnur eines-Zehntel der Härtungsenergie von Acrylaten.

 ✿   6.   Flexible Fotoinitiatorauswahl:

Häufiger Typ I Fotoinitiators (z.B.,Fotoinitiator 1173, Fotoinitiator 184) oder Photoinitiatoren vom Typ II kann verwendet werden;    auch unter hoher-Intensität kurz-Welle UV-Licht, Thiole können direkt gespalten werden, um freie Radikale zu erzeugen, die einen Initiator ermöglichen-freie Aushärtung.

Nachteile:

 ✿   1.  Schlechte Lagerstabilität (Dunkle Reaktion):

Die Formulierung lautet thermisch empfindlich und kann während der Lagerung langsame thermisch initiierte Reaktionen eingehen, die zu Pre führen-Gelierung und eine begrenzte Haltbarkeit.

 ✿   2.  Rohstoffgeruch:

Thiol-Rohstoffe haben meist einen unangenehmen Geruch (allerdings Der Geruch istnach dem Aushärten mild).

III.   Anwendungsfelder

Obwohlnochnicht weit verbreitet, ist das Thiol-Das Ene-System wurde in den folgenden Bereichen eingesetzt:

 ✿   Elektronikindustrie:

Verwendet als Schutzbeschichtungen.

 ✿   Kleb- und Dichtstoffe:

Mitarbeit bei der Vorbereitung von Klebe- und Dichtungsmaterialien.

 ✿   Druckfeld:

Anwendbar auf spezielle Druckverfahren.

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