Лакокрасочные материалы и покрытия. Принципы составления рецептур
УФ-инициаторы и сенсибилизаторы
УФ-инициаторы, как уже упоминалось, представляют собой соединения, которые за счет поглощения УФ-света переходят в возбужденное состояние с последующим внутримолекулярным распадом, приводящим к образованию радикалов. УФ-сенсибилиза- торы - соединения, которые, поглощая энергию, передают ее другим молекулам, образующим радикалы.
Для разных областей применения разработаны различные классы УФ-инициаторов. Большинство УФ-инициаторов содержат группу бензоила, разные заместители которой определяют положение максимальной абсорбции УФ-света, активность, выход радикалов и, соответственно, оптимальную область применения.
Решающим при выборе УФ-инициаторов является их реакционная способность, стабильность при хранении (в темноте), растворимость и совместимость с другими компонентами, токсичность (включая отсутствие запаха), устойчивость к изменению цвета и, наконец, стоимость [2].
Простейшим инициатором является бензофенон. Бензофенон и его алкилпроизвод - ные (рис. 4.9) при взаимодействии с соединениями - донорами водорода образуют радикалы, инициирующие реакцию полимеризации. Они способны также димеризоваться с образованием бензпинакола. В качестве веществ - передатчиков водорода предпочтительно применение третичных аминов (Ы-метилдиэтаноламин, триэтаноламин). Эф-
|
Бензофенон |
|
Комплекс |
|
Он |
|
ОН |
|
М-метилдиэтаноламин |
|
Он |
|
^Полимеризация Побочная реакция |
|
Он |
|
Радикал |
|
Рис. 4.9. Инициирование реакции полимеризации посредством комплекса бензофенона и 11-метилдиэтаноламина |
|
Рис. 4.11. Бензил |
|
Фективно для этой Указанные УФ- Дение покрытия, однако в толстых слоях оно проходит не Другой тип фотоинициаторов - давно известные бензои- Ния. Кроме того, они вызывают пожелтение покрытий, в особенности под действием Бензил (дифенилдикетон) [2] (рис. 4.11) и его ал кил производные - УФ-инициаторы, Менее склонны к пожелтению покрытия, получаемые с использованием бензилке- |
Зить концентрацию УФ-инициато - ров. Бензилкетали применяют в лаках, предназначенных для особо качественной отделки древесины. Они способны работать даже в толстых
|
Рис. 4.13.1-Гидроксицикло - гексилфенилкетон |
Слоях Благодаря Рис-4-12- Бензилкетали как УФ-инициаторы своему спектру абсорбции они пригодны также для получения пигментированных УФ-отверждаемых материалов. Их применение оправдано также с точки зрения соотношения цена - эффективность.
|
Рис. 4.14. а-Аминофенилкетон как УФ-инициатор |
|
Рис. 4.15. Дибензоилфосфиноксид |
Не менее интересными УФ-инициаторами являются а-гид - роксиалкилфеноны. Их инициирующую способность определяет а-гидроксильная группа. Эти соединения отличаются высокой реакционной способностью и хорошей термической стабильностью [2]. В то время как алифатические алкилпроизводные этих соединений являются жидкими продуктами, 1 - гидроксицикло - гексилфенилкетон представляет собой твердое вещество (рис. 4.13) [4]. Данный продукт при УФ-облу - чении проявляет высокую реакционную способность, при этом он сам и его составы относительно стабильны при хранении. Эти соединения имеют слабый запах.
У а-аминоалкилфенонов (рис. 4.14) вместо гидроксильной группы рядом с кетонной группой фенола находится атом азота. Такие соединения абсорбируют УФ-излучение при больших длинах волн и поэтому пригодны для использования в пигментированных материалах. Но они способны вызывать пожелтение покрытий.
Наиболее современными продуктами в представленной группе УФ-инициаторов являются бензоилфосфиноксиды (моно - и дибензоилфосфиноксиды) (рис. 4.15). Они отличаются высокой реакционной способностью, хорошей стабильностью и технически доступны в настоящее время. Дибензоилфосфиноксиды имеют высокий выход первичных радикалов. Кроме того, они могут распадаться дважды.
Бензоилфосфиноксиды абсорбируют излучение в длинноволновой УФ-области. Сначала они вызывают пожелтение покрытий, но при дальнейшем воздействии света обесцвечиваются из-за дальнейшего распада инициатора. Продукты распада не вызы
вают пожелтения. Эти инициаторы рекомендуются для использования в пигментированных материалах.
|
Абсорбция (0,001 % в ацетонитриле) Длина волны, нм 1. Бис (2,4,6-триметилбензоил) фенилфосфиноксид (1гдасиге 819 от СШа), рис. 4.15 2.2-Гидрокси-2-бензоилпропан (Рагосиге 1173 от С! Ьа) 3.1-Гидроксициклогексилфенилкетон (1гдасиге 184 от ОЬа), рис. 4.13 4. Бензофенон, рис. 4.9 5.2 Морфолин-М ил 2-(4-метилтиобензоил)-пропан (1гдасиге 907 от С! Ьа), рис. 4.14 |
|
Рис. 4.16. Кривые абсорбции УФ-инициаторов |
Выход радикалов и максимум абсорбции - решающие факторы при выборе типа и количества инициатора для УФ-отве - рждаемых лакокрасочных материалов. На рис. 4.16 показаны абсорбционные кривые отдельных УФ-ини - циаторов [4]. В зависимости от типа лакокрасочного материала в них вводят до 3% УФ-абсорбера.
Некоторые производители [4] предлагают смеси различных УФ-инициаторов, которые, по их мнению, имеют оптимум реакционной способности и глубины отверждения.
