Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур

Лакокрасочные материалы фотохимического отверждения Механизм УФ — отверждения

УФ-светом называется область электромагнитного излучения с длиной волны 100 - 400 нм. Кванты света с этой длиной волны соответствуют энергии 12,4 - 3,1 эВ. Энер­гия связей составляет: двойной С=С - 6,3 эВ, О-Н - 4,7 эВ, С-Н - 4,0 эВ. Таким образом, многие пленкообразователи могут быть инициированы УФ-светом.

Самое коротковолновое УФ-излучение (длины волн 100 - 280 нм), обладающее наиболее высокой энергией, абсорбируется, как правило, в верхних слоях покрытия, что снижает степень отверждения. Поэтому для более эффективного отверждения предпоч­тительно применять более длинноволновое излучение (315 - 380 нм).

Для инициирования реакций отверждения применяют УФ-инициаторы и УФ-сенси - билизаторы, которые возбуждаются при облучении и образуют радикалы.

Как во всех реакциях радикальной полимеризации, кислород воздуха оказывает ингибирующее действие на этот процесс. Если УФ-свет содержит определенную долю коротковолнового излучения (315 нм), которое ускоряет отверждение преимуществен­но на поверхности, то ингибирующее действие кислорода воздуха может оказаться ме­нее значительным.

Фотоинициаторы и фотосенсибилизаторы применяют в том случае, если плотность энергии имеющегося УФ-излучения недостаточна для инициирования реакции полиме­ризации. При абсорбции УФ-свет приводит активные группы УФ-сенсибилизаторов в возбужденное состояние. Фотосенсибилизаторы в свою очередь передают энергию воз­бужденного состояния инициаторам. Возбужденные молекулы инициатора за счет фрагментации образуют радикалы или доноры водорода в результате присоединения атомов водорода. Этот процесс подробно описан в литературе [1, 2].

Образующиеся радикалы вызывают радикальную полимеризацию пленкообразова - теля, имеющего ненасыщенные связи, которая аналогична реакции полимеризации, инициируемой пероксидами и редокс-системами при отверждении ненасыщенных поли­эфирных смол. В этом случае также имеют место типовые стадии реакции: иницииро­вания, роста и обрыва цепи путем рекомбинации или диспропорционирования. Возмож­ны побочные реакции, такие, как дезактивация возбужденных молекул инициатора с выделением света (флуоресценция и фосфоресценция), рекомбинация радикалов или описанная ранее реакция с кислородом воздуха (ингибирование).