Thiol-ene Fotohärdningssystem: Mekanism, egenskaper och tillämpningar

Abstrakt

Thiol-en fotopolymerisation är en UV-initierade steg-tillväxtpolymerisationsreaktion som möjliggör syntes av polysulfidpolymernätverk med olika egenskaper. Utrustat med sin unika reaktionsmekanism, uppvisar detta system anmärkningsvärda fördelar inklusive låg syreinhibering, låg krympningshastighet, hög omvandlingshastighet och djuphärdning. Det har en betydande tillämpningspotential inom områden som t.ex elektronik och lim, men det står också inför utmaningar som termisk känslighet och dålig lagringsstabilitet.

Thiol-ene-system som består av tioler och en serie olika omättade föreningar kan syntetisera polysulfider genom stegvis fotopolymerisation.  Polysulfider är en distinkt klass av polymerer med olika egenskaper och användningsområden.

jag.  Kärnreaktionsmekanism

Detta polymerisationsprocess involverar stegvis tillsats av tiol till alkenylgrupper initierad av en UV-kontrollerad källa för fria radikaler.   Till en början ett svavel-centrerad radikal bildas.   Tiol, som en optimal vätedonator, kan reagera med båda de fria radikalerna som genereras av fotoinitiatorer av typ I och de exciterade tripletttillstånden hos fotoinitiatorer av typ I.   

Reaktionen mellan svavelradikaler och omättade bindningar ger kol-centrerade radikaler.   Sådana alkylradikaler kan ta bort ett väte från en andra tiolmolekyl, bilda ytterligare en svavelradikal och upprätthålla polymerisationsprocessen kontinuerligt.

✿   1.   Initiering:

Ultraviolett ljus aktiverar fotoinitiator (t.ex. Typ I-initiator)genererar fria radikaler eller exciterade tripletttillstånd.

✿   2 .   Väteöverföring:

Initiatorradikalen abstraherar en väteatom från en tiol (R-SH) molekyl som bildar ett svavel-centrerad radikal (tiylradikal).

✿   3.    Tilläggsreaktion:

Tiylradikalen angriper den omättade dubbelbindningen (C=C) av alkenen, vilket producerar ett kol-centrerad radikal.

✿   4.    Kedjeöverföring:

Detta kol-centrerad radikal abstraherar en väteatom från en annan tiolmolekylgenererar enny tiylradikal och en förbrukad alkenmolekyl.

✿   5.    Kedjetillväxt:

Dennybildade tiylradikalen fortsätter att reagera med alkendubbelbindningar, cykla igenom steg 3 och 4 för att upprätthålla polymerisationsreaktionen, vilket slutligen bildar ett tvärbundet polymernätverk.

II.   Systemegenskaper

Fördelar:

 ✿   1.  Låg syrehämning:

Peroxidradikaler som genereras av syre kan effektivt reduceras av tioler, vilket regenererar aktiva tiylradikaler, så reaktionen är inte hämmas av syre.   Det kan också fungera som en syrerenare.

 ✿   2.  Låg krympningshastighet:

Volymkrympningshastigheten från flytande monomerer till fasta polymerer är extremt låg (bara 3%-5%), vilket hjälper till att uppnå god vidhäftning och minska inre stress.

 ✿   3.   Hög omvandlingshastighet och djuphärdning:

Snabb härdningshastighet, hög monomeromvandlingshastighet, kapabel till härdning tjockt kors-avsnitt (upp till 1 cm), och produkterna har hög optisk transparens.

 ✿   4.   Avstämbar prestanda:

Genom att välja tioler med olika funktioner (t.ex. trimetylolpropantris(3-merkaptopropionat)) och alkenmonomerer, olika material från flexibla elastomerer till styva plaster kan utformas.

 ✿   5.   Brett urval av monomerer & Hög reaktivitet:

En mängd olika alkenylmonomerer (t.ex. vinyletrar,norbornener) kan delta i reaktionen.    Bland dem harnorbornen extremt hög reaktivitet och kräver bara en-tiondel av härdningsenergin hos akrylater.

 ✿   6.   Flexibelt val av fotoinitiator:

Vanlig typ I fotoinitiators (t.ex.fotoinitiator 1173, fotoinitiator 184) eller Typ II fotoinitiatorer kan användas;    även under hög-intensitet kort-våg UV-ljus, kan tioler direkt klyva för att generera fria radikaler, vilket möjliggör initiator-fri härdning.

Nackdelar:

 ✿   1.  Dålig lagringsstabilitet (Mörk reaktion):

Formuleringen är termiskt känslig och kan genomgå långsamma termiskt initierade reaktioner under lagring, vilket leder till pre-gelning och en begränsad hållbarhet.

 ✿   2.  Råmaterial Lukt:

Tiolråvaror har vanligtvis en obehaglig lukt (dock lukten är mild efter härdning).

III.   Applikationsfält

Även om tiolen ännu inte är allmänt populär-ene-systemet har tillämpats i följande fält:

 ✿   Elektronisk industri:

Används som konforma beläggningar.

 ✿   Lim och tätningsmedel:

Anställd vid beredning av lim och tätningsmaterial.

 ✿   Utskriftsfält:

Gäller för speciella tryckprocesser.

Om du stöter på problem med yttorkning eller känslighetsproblem kan du prova vår trifunktionell tiol YS-623 eller tetrafunktionell tiol YS-624.

Vi välkomnar förfrågningarnär som helst och ser fram emot att vinna-vinna samarbete med dig!