不同PUA體系催化劑在不同波長UV光下的固化效率比較研究
引言:一場關于“光”的化學實驗
各位看官,今天咱們要聊的是一個聽起來有點專業、但其實和你我生活息息相關的話題——紫外光(UV)固化技術。別急著打哈欠!這玩意兒可不簡單,它廣泛應用于油墨、涂料、膠黏劑、3D打印等多個領域,是現代工業中不可或缺的一環。
而在這其中,聚氨酯丙烯酸酯(Polyurethane Acrylate, PUA)體系因其優異的柔韌性、耐磨性、附著力等性能,成為UV固化材料中的“明星選手”。不過,再好的演員也得有好導演,這里的“導演”就是我們今天的主角——催化劑。
不同的催化劑,在不同的紫外線波長下表現各異,有的像陽光少年,喜歡短波;有的則像個夜貓子,偏愛長波。那到底誰才是真正的“光之掌控者”?這篇文章,我們就來一探究竟!
一、基礎知識篇:PUA體系與UV固化的那些事兒
1.1 什么是PUA?
PUA,全稱聚氨酯丙烯酸酯,是由多元醇、多異氰酸酯以及含有羥基的丙烯酸酯反應而成的一種預聚物。它結合了聚氨酯的柔韌性和丙烯酸酯的快速固化特性,是一種非常理想的UV固化樹脂。
1.2 UV固化的基本原理
UV固化,顧名思義,就是利用紫外線照射引發聚合反應,使液態材料迅速變成固態的過程。其基本過程如下:
- 光引發劑吸收UV光能;
- 產生自由基或陽離子;
- 引發單體/低聚物發生交聯反應;
- 終形成堅硬的三維網絡結構。
在這個過程中,光引發劑就像一把鑰匙,打開反應的大門。而PUA體系本身雖然具備一定的反應活性,但沒有合適的催化劑,它也只能“干瞪眼”。
二、催化劑家族大比拼:誰才是“光之王者”?
2.1 常見UV固化催化劑分類
根據引發機理的不同,常見的UV催化劑主要分為以下幾類:
類型 | 工作機理 | 特點 |
---|---|---|
自由基型 | 吸收UV后生成自由基,引發聚合反應 | 固化速度快,適用范圍廣 |
陽離子型 | 吸收UV后生成陽離子,引發環氧或乙烯基醚反應 | 收縮率小,耐高溫 |
混合型 | 兼具自由基與陽離子引發機制 | 綜合性能強,成本高 |
而在PUA體系中,常用的是自由基型光引發劑,如Irgacure系列、Darocur系列等。
2.2 主流催化劑介紹及參數對比表
為了更直觀地展示它們之間的差異,我們整理了一個表格,來看看幾位“候選人”的基本信息:
催化劑名稱 | 化學結構 | 佳吸收波長(nm) | 熔點(℃) | 揮發性 | 黃變傾向 | 推薦使用濃度(%) | 代表品牌 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Irgacure 184 | α-羥基酮 | 240~300 | 50~60 | 中 | 較低 | 1~5 | BASF |
Darocur 1173 | α-氨基酮 | 250~320 | 40~50 | 高 | 中等 | 1~3 | Merck KGaA |
Irgacure 500 | 混合型(苯甲酮+胺) | 280~360 | 60~70 | 低 | 高 | 2~5 | BASF |
TPO(二苯基氧化膦) | 膦酰基化合物 | 290~380 | 80~90 | 極低 | 極低 | 0.5~2 | Ciba |
BAPO(雙芳基氧化膦) | 雙芳基氧化膦 | 300~400 | 100~110 | 極低 | 極低 | 0.5~2 | Ciba |