I. Concetti e meccanismi di base

1.1 Definizione e classificazione degli stabilizzatori della luce

Gli stabilizzatori di luce sono additivi che possono inibire o rallentare il declino della degradazione, ingiallimento e della proprietà meccanica dei materiali polimerici sotto radiazioni chiare. La loro funzione principale è quella di proteggere i materiali dalla degradazione fotoossidativa assorbendo l'energia ultravioletta e convertindolo in calore o catturando i radicali liberi, placando ossigeno singoletto, ecc. Secondo i loro meccanismi di azione, gli stabilizzatori della luce sono principalmente classificati nelle seguenti categorie:

• Assorbitori ultravioletti(come benzotriazoli e benzofenoni): questi possono assorbire selettivamente la luce ultravioletta e convertirla in energia termica.
• Stabilizzatori di luce ammina ostacolati (Hals): Questi forniscono una protezione efficiente attraverso molteplici meccanismi come la cattura di radicali liberi e la decomposizione di idroperossidi.
• Quencher(come composti organici nichel): questi possono estinguere l'energia delle molecole di stato eccitato per prevenire le reazioni di fotoossidazione.
• Scavengers radicali liberi: Questi catturano direttamente i radicali liberi generati durante la fotoossidazione per interrompere le reazioni a catena.

1.2 Definizione e classificazione dei fotoiniziatori

I fotoiniziatori sono composti che, dopo aver assorbito una certa lunghezza d'onda di energia nella regione ultravioletta (250-420nm) o la regione di luce visibile (400-800 nm), possono generare radicali o cationi liberi per iniziare la polimerizzazione, il reticolazione e la cura dei monomeri. Sono i componenti chiave nei sistemi di fotocuring, formando prodotti di formulazione con diluenti reattivi, oligomeri e additivi, che vengono quindi applicati dagli utenti finali. Secondo i loro meccanismi di iniziazione, i fotoiniziatori sono principalmente divisi in:

• Fotoiniziatori radicali liberi: Questi possono essere ulteriormente suddivisi in tipo di scissione e tipo di astrazione di idrogeno in base al meccanismo di generazione di radicali liberi.
• Fotoiniziatori cationici: Questi includono sali di diaryliodonium, sali di triarylsulfonium, ecc., Che generano acidi protonici super forti per iniziare la polimerizzazione.
• Fotoiniziatori ibridi: Queste hanno funzioni di iniziazione sia di radicali liberi che cationici, esibendo effetti sinergici.

1.3 Confronto dei meccanismi d'azione

Meccanismo d'azione degli stabilizzatori della luce:

• Assorbire l'energia ultravioletta e convertirla in energia termica (assorbitori ultravioletti).
• Cattura radicali liberi generati durante la fotoossidazione (amine ostacolate).
• Dimpasce l'energia delle molecole di stato eccitato (quencher).
• Decomprimi gli idroperossidi per prevenire le reazioni a catena.

Meccanismo d'azione dei fotoiniziatori:

• Assorbi l'energia dei fotoni per passare dallo stato fondamentale allo stato eccitato.
• Le molecole di stato eccitato subiscono una scissione omolitica per generare radicali liberi primari (tipo di scissione).
• Le molecole di stato eccitato astratti gli atomi di idrogeno dai donatori di idrogeno per generare radicali liberi attivi (tipo di astrazione dell'idrogeno).
• I radicali liberi o cationi generati iniziano le reazioni di polimerizzazione e reticolazione dei monomeri.

La differenza più fondamentale tra i due è quellaGli stabilizzatori della luce inibiscono o rallentano le reazioni fotochimiche per proteggere i materiali dalla fotodegradazione, mentre i fotoiniziatori iniziano attivamente le reazioni di polimerizzazione dopo aver assorbito l'energia della luce per promuovere la cura del materiale.

Ii. Le principali aree di applicazione nello sviluppo del prodotto

2.1 Ruoli chiave degli stabilizzatori di luce in diversi prodotti

Gli stabilizzatori di luce svolgono un ruolo insostituibile in vari prodotti che richiedono un uso esterno a lungo termine o una stabilità della luce elevata:

1. Field di prodotti in plastica

• Erba artificiale poliolefina: Nella produzione di erba artificiale in poliolefina, le differenze di prestazione degli stabilizzatori di luce influenzano direttamente la vita di servizio e l'adattabilità ambientale dei prodotti. Light Stabilizer 783 si comporta in modo eccezionale in scenari con un ciclo di servizio di 2-3 anni, come 围挡 erba e erba paesaggistica con bassi requisiti; Mentre Light Stabilizer 944 è diventato la scelta tradizionale per scenari di uso ad alta frequenza come campi da calcio e campi da hockey a causa della sua resistenza alle intemperie stabile.
• Parti di plastica automobilistica: I requisiti di resistenza alle intemperie per le parti in plastica automobilistica sono in costante aumento. La nuova versione dei "requisiti tecnici per la resistenza alle intemperie delle parti in plastica automobilistica" ha aumentato la durata del test di invecchiamento accelerato artificiale da 1500 ore a 2000 ore, guidando direttamente il rapporto di aggiunta degli stabilizzatori della luce nei materiali PP per aumentare dall'1,2% all'1,8%.
• Film agricoli: I film agricoli sono un campo di applicazione importante per gli stabilizzatori della luce. Soprattutto nei casi in cui vengono utilizzati pesticidi inorganici ad alta concentrazione come lo zolfo e il cloro, stabilizzatori di luce ad alte prestazioni come Tinuvin® Nor® possono proteggere efficacemente i prodotti in plastica agricola ed estendere la loro durata di servizio.

2. Rivestimenti e inchiostri

• Rivestimenti automobilistici: BASF Light Stabilizer 292 è uno stabilizzatore della luce amminica per ammina impegnata a liquido dedicato ai rivestimenti. Viene utilizzato nei rivestimenti automobilistici (catalizzati non acidi), rivestimenti industriali e rivestimenti-radiazioni. Può migliorare efficacemente la durata della durata dei rivestimenti e prevenire crack e perdita di lucentezza.
• Rivestimenti architettonici: Utilizzato per rivestimenti architettonici all'aperto (come tetti), adesivi architettonici e sigillanti per fornire protezione a lungo termine.
• Rivestimenti in legno: Impedire al legno di ingiallire a causa dell'esposizione alla luce ed estendere la vita estetica di mobili e pavimenti.

3. Campo di materiali speciali

• Celle fotovoltaiche organiche: Come strati di protezione dell'incapsulamento, estendono l'efficienza della generazione di energia delle batterie in ambienti esterni, contribuendo allo sviluppo dell'energia verde.
• Film di imballaggio alimentare: Pur garantendo la sicurezza, mantengono la permeabilità del film e migliorano l'appello sugli scaffali.
• Dispositivi medici: Utilizzato in prodotti medici come i cateteri di poliuretano medico, devono superare il test di biocompatibilità ISO 10993.

2.2 Ruoli chiave dei fotoiniziatori in diversi prodotti

I fotoiniziatori sono i componenti principali dei sistemi di fotocuring e svolgono un ruolo chiave nei prodotti che richiedono una rapida indurimento e uno stampaggio ad alta precisione:

1. Campo di materiali di indurimento UV

• Rivestimenti UV: IRGACURE 2959 è un fotoiniziatore ultravioletto non vasto altamente efficiente, particolarmente adatto ai sistemi UV a base d'acqua basati su resine acriliche e poliesteri e campi insaturi che richiedono basso odore.
• Inchiostri UV: Fotoiniziatore-184 (IRGACURE-184) può assorbire l'energia delle radiazioni ultraviolette durante il processo di indurimento dell'inchiostro per formare radicali liberi o cationi, iniziando le reazioni di polimerizzazione, reticolazione e innesto di monomeri e oligomeri. In pochissimo tempo, l'inchiostro viene curato in una struttura di rete tridimensionale.
• Adesivi UV: I fotoiniziatori sono una componente importante della fotoculazione degli adesivi e svolgono un ruolo decisivo nella velocità di cura. Dopo essere stati irradiati dalla luce ultravioletta, i fotoiniziatori assorbono l'energia della luce, divisi in due radicali liberi attivi e iniziano la polimerizzazione a catena di resine fotosensibili e diluenti reattivi, causando l'adesivo al collegamento e alla cura.

2. Campo elettronico e microelettronica

• Circuiti PCB: I fotoiniziatori svolgono un ruolo chiave nella produzione di circuiti di PCB e vengono utilizzati in fotoresisti e inchiostri di maschera di saldatura.
• Elaborazione microelettronica: Nel campo dell'elaborazione microelettronica, i fotoiniziatori vengono utilizzati nei processi di fotolitografia per ottenere modelli ad alta precisione.
• Comunicazione in fibra ottica: Usato nella produzione di rivestimenti in fibra ottica e dispositivi optoelettronici.

3. produzione additiva e applicazioni speciali

• Stampa 3D: I fotoiniziatori sono un componente chiave della fotoculazione delle resine, che influenza la velocità di polimerizzazione, le prestazioni e l'aspetto dei prodotti 3D. Nelle applicazioni biomediche di stampa 3D, sono richiesti fotoiniziatori con buona biocompatibilità, nessuna citotossicità e una buona solubilità in acqua.
• Applicazioni biomediche: Studi hanno dimostrato che gli aril diaziridine funzionalizzati carbossil, idrossile ed etilenlico -glicole possono essere usati come sostituti di fotoiniziatori biocompatibili, iniziando la polimerizzazione radicale sia a lunghezze d'onda di luce a ultravioletta (365 nm) sia a luce visibile (405 nm).
• Tecnologie a LED e visibili di cura della luce: Le formulazioni di fotoiniziatori avanzate supportano la transizione alle tecnologie di cura della luce LED e visibili, allineando la produzione con obiettivi ambientali mantenendo o migliorando la qualità del prodotto.

2.3 Casi di applicazione collaborativa dei due nello sviluppo del prodotto

Nello sviluppo di determinati prodotti specifici, gli stabilizzatori leggeri e i fotoiniziatori devono essere utilizzati in modo sinergico per ottenere i migliori risultati:

• Adesivi UV ad alte prestazioni: L'adesivo UV antiossidante sviluppato da Dongguan Boxiang Electronic Materials Co., Ltd. migliora la resistenza alle intemperie dell'adesivo UV introducendo assorbitori UV e ostacolati gli stabilizzatori della luce ammina. Allo stesso tempo, l'effetto sinergico degli antiossidanti primari e secondari blocca efficacemente il percorso di ossidazione, migliorando significativamente le prestazioni anti-invecchiamento dell'adesivo UV in ambienti ad alto contenuto di ultravioletti e ad alta ossidazione.
• Resina UV di indice UV fotocoloso: Nella preparazione di resina UV a bassa refrazione modificata in silicone per le fibre ottiche, è necessario considerare sia l'efficienza del fotoiniziatore nell'avvio della reazione di polimerizzazione e della resistenza meteorologica a lungo termine del prodotto fornito dallo stabilizzatore della luce.
• Pasta argentata conduttiva con cura rapida: La pasta argentata con conduttiva Ultraviolet-Curing rapida LTCC sviluppata da Zhejiang Moke utilizza un rapporto specifico di prepolimero, plastificante, polvere d'argento, polvere di vetro e fotoiniziatore, che può essere rapidamente curato entro 5 secondi. Allo stesso tempo, è necessario considerare la stabilità a lungo termine del prodotto fornito dallo stabilizzatore della luce.

Iii. Considerazioni chiave nella selezione dei materiali

3.1 Base per la selezione degli stabilizzatori della luce

La selezione dello stabilizzatore della luce appropriato richiede una considerazione completa di vari fattori come le caratteristiche dei materiali, l'ambiente delle applicazioni e i requisiti di prestazione:

1. Tipo e struttura del materiale

• Tipo di polimero: Polimeri diversi hanno sensibilità diverse per la fotodegradazione e devono essere selezionati stabilizzatori di luce che li abbinano. Ad esempio, il rapporto di addizione HALS nei materiali in polipropilene (PP) è generalmente dello 0,5%-0,8%, 30%superiore a quello nei tradizionali veicoli a carburante.
• Struttura molecolare: La struttura molecolare del materiale determina la sua sensibilità alla fotoossidazione. I polimeri contenenti legami insaturi, strutture ramificate o quelli inclini alla generazione di radicali liberi richiedono una protezione della stabilizzazione della luce più forte.
• Condizioni di elaborazione: La temperatura di elaborazione, il tempo e altre condizioni del materiale influenzeranno la selezione degli stabilizzatori della luce. Ad esempio, lo stabilizzatore della luce 622 ha una resistenza di elaborazione ad alta temperatura e può adattarsi a processi ad alta temperatura come lo stampaggio e l'estrusione di iniezione.

2. Fattori dell'ambiente dell'applicazione

• Condizioni climatiche: L'intensità ultravioletta, la temperatura, l'umidità e altri fattori variano significativamente nelle diverse regioni climatiche. In ambienti ad alta temperatura e ad alta umidità, lo stabilizzatore della luce 2022 è diventata la scelta preferita per le sedi sul mare e altri ambienti a causa del suo tasso di perdita di peso di estrazione dell'acqua solo dello 0,4% (bollito in acqua a 95 ° C per 100 ore).
• Esposizione chimica: Le sostanze chimiche con cui il materiale può entrare in contatto influirà sulla selezione di stabilizzatori di luce. Negli scenari in cui le sostanze acide vengono facilmente contattate, come intorno alle piscine e ai parchi industriali chimici, la resistenza acida dello stabilizzatore della luce 119 diventa un vantaggio chiave.
• Durata di servizio: La durata di servizio prevista del prodotto è una considerazione importante quando si selezionano stabilizzatori di luce. Dal punto di vista del bilanciamento dei costi economici e delle prestazioni, Light Stabilizer 783 si esibisce in modo eccezionale in scenari con un ciclo di servizio di 2-3 anni, mentre lo stabilizzatore leggero 944 è adatto a luoghi sportivi professionali che richiedono una durata più lunga.

3. Requisiti di prestazione e bisogni speciali

• Performance ottica: Per i prodotti che richiedono elevata trasparenza e lucentezza, come film ottici e rivestimenti trasparenti, devono essere selezionati stabilizzatori di luce che non influiscono sulle prestazioni ottiche del materiale. Ad esempio, lo stabilizzatore della luce Jinjun564 può ottenere una protezione efficiente con solo una quantità di addizione molto bassa (0,1%-2,0%) a causa del suo coefficiente di estinzione molare elevato. Può ancora fornire una protezione efficiente negli strati di film ultrasottili inferiori a 1 micron, garantendo la trasparenza e la lucentezza del rivestimento.
• Prestazioni meccaniche: Il tasso di ritenzione di proprietà meccaniche come la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura del materiale è un indicatore importante per valutare l'efficacia degli stabilizzatori della luce. I test mostrano che le proprietà meccaniche dei filamenti di erba artificiale aggiunti con lo stabilizzatore leggero 944 mantengono ancora più del 70% dopo 3000 ore di invecchiamento.
• Requisiti di protezione e sicurezza ambientale: Con il rafforzamento delle normative sulla protezione ambientale, gli investimenti in R&S nei prodotti HALS senza alogeni sono aumentati dal 15% nel 2024 al 32% nel 2028. Le principali imprese come BASF e Beijing Tiangang hanno costruito linee di produzione completamente chiuse con emissioni di solventi zero.

3.2 Base per la selezione dei fotoiniziatori

La selezione del fotoiniziatore appropriato richiede inoltre di considerare più fattori per garantire che corrisponda al sistema di formulazione e ai requisiti dell'applicazione:

1. Caratteristiche del sistema di fotocuring

• Tipo di prepolimero: Diversi prepolimeri rispondono in modo diverso ai fotoiniziatori. Il principio chiave è selezionare un fotoiniziatore con attività appropriata in base al tipo di prepolimero e monomero.
• Colore del sistema: Per i sistemi colorati, devono essere selezionati i fotoiniziatori con alta attività di iniziazione in quel sistema a colori. Studi hanno dimostrato che nei materiali in silicone neri cure UV, i sistemi che utilizzano ITX, TPO, 819, 907 e 369 come iniziatori hanno tempi di indurimento più brevi, indicando che questi iniziatori hanno attività di iniziazione relativamente elevata nei sistemi colorati.
• Metodo di cura: Seleziona il fotoiniziatore appropriato in base al metodo di cura. Ad esempio, i fotoiniziatori ibridi radicali-cationici possono sottoporsi sia alla polimerizzazione radicale che alla polimerizzazione cationica, che possono evitare di debolezza e dare piena gioco ai punti di forza, con effetti sinergici.

2. Caratteristiche della fonte di luce e condizioni di cura

• Lunghezza d'onda della sorgente luminosa: Lo spettro di assorbimento del fotoiniziatore deve corrispondere allo spettro di emissione della sorgente di radiazione e avere un coefficiente di estinzione molare relativamente elevato. Ad esempio, il fotoiniziatore Lap ha una lunghezza d'onda di assorbimento massima fino a 380,5 nm e una banda di assorbimento fino a 410 nm, che può essere eccitata dalla luce blu ed è adatta a fonti di luce a LED specifiche.
• Intensità della luce e tempo di irradiazione: PhotoIniziatori diversi hanno sensibilità diverse per l'intensità della luce e il tempo di irradiazione. Gli studi hanno dimostrato che quando la concentrazione di fotoiniziatore è del 7%, l'intensità richiesta per la fotocuring UV è la più bassa, cioè la velocità di indurimento è la più veloce. Tuttavia, continuare ad aumentare la concentrazione oltre questo punto ridurrà effettivamente la velocità di indurimento.
• Ambiente di cura: Fattori come il contenuto di ossigeno e la temperatura nell'ambiente di indurimento influenzeranno l'efficacia del fotoiniziatore. Ad esempio, la fotocuring cationico ha un piccolo restringimento del volume, una forte adesione e non è inibita dall'ossigeno durante il processo di indurimento, rendendolo adatto per la fotocuring in un ambiente aerobico.

3. Requisiti di prestazione dell'applicazione

• Velocità di cura: Diverse applicazioni hanno requisiti molto diversi per la velocità di cura. La pasta argentata con conduttiva Ultraviolet-Curing rapida LTCC sviluppata da Zhejiang Moke può essere curata entro 5 secondi, rendendolo adatto per le linee di produzione che richiedono una rapida indurimento.
• Profondità di cura: Per sistemi di film spessi, è necessario considerare la profondità di cura del fotoiniziatore. Studi hanno dimostrato che il sistema di persolfato di rutenio/sodio (RU/SPS) può polimerizzare le strutture spesse (8,88 ± 0,94 mm), mentre gli idrogel iniziati da Irgacure 2959 (1,62 ± 0,49 mm) mostrano una scarsa profondità di penetrazione.
• Performance finale: Il fotoiniziatore e i suoi prodotti di fotolisi dovrebbero essere non tossici, inodore, stabili, facili da archiviare per lungo tempo e non avranno un impatto negativo sulle prestazioni del prodotto finale.

3.3 Confronto dei parametri chiave nella selezione del materiale

IV. Impatto e controllo nell'ottimizzazione del processo

4.1 Impatto degli stabilizzatori della luce sui processi di produzione e sull'efficienza

La selezione e l'uso di stabilizzatori di luce hanno impatti multipli sui processi di produzione e sull'efficienza:

1. Impatto della temperatura e della stabilità di elaborazione

• Requisiti di stabilità termica: Gli stabilizzatori della luce devono avere un certo grado di stabilità termica e non decomporsi a temperature di lavorazione per garantire la stabilità durante la lavorazione del materiale. Ad esempio, lo stabilizzatore della luce 622 ha una resistenza di elaborazione ad alta temperatura e può adattarsi a processi ad alta temperatura come lo stampaggio e l'estrusione di iniezione.
• Impatto sulla finestra di elaborazione: Diversi stabilizzatori di luce hanno temperature di decomposizione diverse e stabilità termiche, che influenzeranno la finestra di elaborazione dei materiali. Ad esempio, alcuni stabilizzatori di luce possono decomporsi per generare gas ad alte temperature, portando a bolle o difetti superficiali nel prodotto.
• Tempo di elaborazione esteso: In alcuni casi, specialmente quando si utilizzano stabilizzatori di luce composta, potrebbe essere necessario estendere in modo appropriato il tempo di elaborazione per garantire che lo stabilizzatore della luce sia completamente disperso e distribuito uniformemente nel materiale.

2. Metodo di addizione e controllo della dispersione

• Tempistica di aggiunta: I tempi di aggiungere stabilizzatori di luce hanno un impatto importante sulla loro dispersione e efficacia nel materiale. Generalmente, gli stabilizzatori della luce devono essere aggiunti nella fase iniziale dello scioglimento del materiale per garantire la dispersione uniforme nel materiale.
• Tecnologia di dispersione: Per migliorare l'effetto di dispersione degli stabilizzatori della luce, possono essere richieste tecnologie o attrezzature di dispersione speciali. Ad esempio, nella produzione di film agricoli, l'uso di un mixer ad alta velocità o estrusione a doppia vite può migliorare l'uniformità della dispersione degli stabilizzatori di luce.
• Preparazione MasterBatch: L'aggiunta di stabilizzatori di luce sotto forma di masterbatch può migliorare l'accuratezza della misurazione e gli effetti di dispersione, particolarmente adatti alle occasioni in cui è richiesto un controllo preciso dell'importo aggiuntivo.

3. Ottimizzazione degli effetti sinergici del composto

• Compounding multi-componente: Nell'industria, l'effettiva prevenzione e ritardo della fotoeggistica si ottengono spesso aggravando due o più stabilizzatori di luce con diversi meccanismi d'azione per assorbire la luce ultravioletta in diverse bande di lunghezza d'onda, il che può ottenere effetti eccellenti che uno stabilizzatore a singola luce non può ottenere.
• Meccanismo sinergico: Ad esempio, Uvinul 4050 può essere usato da solo o in combinazione con Hals stabilizzatore di luce ad alto peso molecolare per ottenere effetti sinergici. Ha buoni effetti sinergici con assorbitori ultravioletti benzoato e ostacolati antiossidanti di fenolo, che possono migliorare la resistenza alle intemperie e la solidità del colore di PP e HDPE.
• Ottimizzazione del rapporto di aggiunta: Quando si aggrava diversi stabilizzatori di luce, è necessario ottimizzare il rapporto tra ciascun componente per ottenere il miglior effetto. Ad esempio, nei rivestimenti automobilistici, la quantità di aggiunta raccomandata di stabilizzatore della luce BASF 292 è dello 0,5-2% e può essere utilizzata in combinazione con l'1-3% di assorbitori ultravioletti come Tinuvin 1130 e Tinuvin 384-2.

4.2 Impatto dei fotoiniziatori sui processi di produzione e sull'efficienza

Le caratteristiche e l'uso dei fotoiniziatori hanno un impatto decisivo sul processo di fotocuring e sull'efficienza della produzione:

1. Selezione della fonte della luce e controllo dell'energia

• Corrispondenza della fonte luminosa: PhotoIniziatori diversi devono abbinare fonti di luce corrispondenti. Ad esempio, IRGACURE 2959 e LAP sono efficaci nella gamma di lunghezze d'onda di 320-500 nm, mentre il sistema di persolfato di rutenio/sodio ha effetti migliori nella gamma di luce visibile da 400-500 nm.
• Ottimizzazione della densità di energia: L'efficienza di iniziazione dei fotoiniziatori è strettamente correlata alla densità di energia della sorgente luminosa. Studi hanno dimostrato che diversi fotoiniziatori hanno requisiti diversi per la densità di energia, che devono essere ottimizzati in base a condizioni specifiche.
• Vantaggi delle fonti di luce a LED: Le formulazioni di fotoiniziatori avanzate supportano la transizione alle tecnologie di cura della luce LED e visibili, allineando la produzione con obiettivi ambientali mantenendo o migliorando la qualità del prodotto.

2. Controllo della concentrazione ed efficienza di cura

• Determinazione della concentrazione ottimale: La concentrazione di fotoiniziatore ha un impatto significativo sulla velocità di cura. Gli studi hanno dimostrato che quando la concentrazione di fotoiniziatore è del 7%, l'intensità richiesta per la fotocuring UV è la più bassa, cioè la velocità di indurimento è la più veloce. Tuttavia, continuare ad aumentare la concentrazione oltre questo punto ridurrà effettivamente la velocità di indurimento.
• Impatto della concentrazione sulla profondità di indurimento: La concentrazione di fotoiniziatore non solo influisce sulla velocità di indurimento, ma anche la profondità di indurimento. Ad esempio, nelle resine dentali, all'aumentare della concentrazione di CQ, aumentano il tasso di conversione e le proprietà meccaniche (come il modulo elastico e la durezza), mentre la profondità di indurimento diminuisce.
• Impatto dello spessore del materiale: Per materiali di diversi spessori, è necessario regolare la concentrazione di fotoiniziatore e le condizioni di indurimento. Ad esempio, IRGACURE 819 è un fotoiniziatore ultravioletto per scopi generali altamente efficiente, particolarmente adatto per la cura di sistemi di film spessi e particolarmente adatto per sistemi bianchi e materiali rinforzati in fibra di vetro.

3. Fattori ambientali e controllo del processo

• Effetto di inibizione dell'ossigeno: Durante il processo di fotocuring dei radicali liberi, l'ossigeno è uno dei principali fattori di inibizione. Gli studi hanno dimostrato che la fotocuring cationico ha un piccolo restringimento del volume, una forte adesione e non è inibita dall'ossigeno durante il processo di indurimento. La reazione non è facile da interrompere e ha una forte capacità di "post-curanta", rendendola adatta alla fotoculazione di film spessi.
• Impatto della temperatura: La temperatura ambiente influenzerà l'attività e la velocità di indurimento del fotoiniziatore. In generale, l'aumento della temperatura accelererà la velocità di reazione della polimerizzazione, ma una temperatura troppo alta può causare deformazione del materiale o declino delle prestazioni.
• Controllo dell'umidità: In alcuni sistemi di fotoiniziatori, l'umidità ambientale può influire sull'effetto di indurimento. Ad esempio, i sistemi di fotoiniziatori a base d'acqua sono più sensibili ai cambiamenti nell'umidità ambientale e l'umidità dell'ambiente di processo deve essere strettamente controllata.

4.3 Effetti sinergici dei due nell'ottimizzazione del processo

In alcuni processi, gli stabilizzatori di luce e i fotoiniziatori devono essere utilizzati in modo sinergico. Al momento, la loro interazione è cruciale per l'ottimizzazione del processo:

• Effetti sinergici nei rivestimenti UV-cure: Nei rivestimenti UV, i fotoiniziatori sono responsabili dell'inizio della reazione di polimerizzazione, mentre gli stabilizzatori di luce sono responsabili della protezione del rivestimento dal degrado fotoossidativo durante l'uso. Ad esempio, l'aggiunta di BASF ha ostacolato lo stabilizzatore della luce amminica Tinuvin292 ai rivestimenti automobilistici può ridurre ulteriormente il ingiallimento dei sistemi acrilici alla luce solare esterna.
• Sequenza di aggiunta sinergica: Nei sistemi in cui vengono utilizzati sia stabilizzatori di luce che fotoiniziatori, la sequenza di addizione può influire sull'effetto finale. Generalmente, gli stabilizzatori di luce dovrebbero essere aggiunti per primi e completamente dispersi, quindi i fotoiniatori devono essere aggiunti.
• Controllo di interazione: Alcuni stabilizzatori di luce possono interagire con i fotoiniziatori, influenzando l'effetto di indurimento. Ad esempio, lo stabilizzatore della luce BASF 292 può interagire con i componenti di vernice (come i catalizzatori acidi), che devono essere valutati attentamente.

V. Differenze funzionali e confronto di vantaggio negli scenari di applicazione

5.1 Confronto delle applicazioni nel campo dei materiali da costruzione e costruzione

Vantaggi degli stabilizzatori della luce nel campo dell'edificio:

• Estendi la durata della durata dei materiali da costruzione: nei rivestimenti architettonici, gli stabilizzatori della luce possono effettivamente impedire al rivestimento di mantenere la lucentezza sotto l'esposizione alla luce solare, evitare crack e individuare e prevenire lo scoppio e il peeling della superficie, estendendo così notevolmente la durata di servizio del rivestimento.
• Migliorare la durata: utilizzato per i rivestimenti architettonici esterni (come i tetti), adesivi architettonici e sigillanti per fornire protezione a lungo termine.
• Protezione ambientale e conservazione dell'energia: estendendo la durata dei materiali da costruzione e riducendo la frequenza di sostituzione, l'impatto ambientale e il costo dell'intero ciclo di vita dell'edificio sono ridotti.

Vantaggi dei fotoiniziatori nel campo dell'edificio:

• Costruzione rapida di indurimento: in applicazioni come i sigillanti per la costruzione e i rivestimenti impermeabili, i fotoiniziatori possono ottenere una rapida indurimento e migliorare l'efficienza della costruzione.
• Caratteristiche di indurimento a bassa temperatura: alcuni sistemi di fotoiniziatori possono curare in ambienti a bassa temperatura, espandendo la stagione delle costruzioni e la finestra temporale.
• Controllo preciso: la tecnologia di fotocuring consente un controllo preciso, particolarmente adatto per la produzione di strutture di costruzione complesse e parti decorative.

5.2 Confronto delle applicazioni nel campo automobilistico e di trasporto

Vantaggi degli stabilizzatori della luce nel campo automobilistico:

• Eccellente resistenza agli agenti atmosferici: funziona meglio nei rivestimenti speciali automobilistici e può effettivamente impedire al rivestimento di mantenere la lucentezza sotto l'esposizione alla luce solare, evitando crack e spotting.
• Prevenire il giardino: l'aggiunta dello stabilizzatore di luce ammina ostacolata BASF Tinuvin292 può ridurre ulteriormente il ingiallimento dei sistemi acrilici sotto la luce solare esterna.
• Protezione del materiale: il rapporto di addizione HALS nei materiali del paraurti in polipropilene per i nuovi veicoli energetici è aumentato allo 0,5%-0,8%, 30%in più rispetto a quello dei veicoli a carburante tradizionali. Allo stesso tempo, gli standard COV più rigorosi nei veicoli hanno promosso un premio di prezzo del 15% -20% per i prodotti a basso odor.

Vantaggi dei fotoiniziatori nel campo automobilistico:

• Produzione efficiente: l'indurimento UV consente rese più elevate, un utilizzo della macchina più elevato e velocità di produzione più rapide, migliorando la capacità e l'efficienza della produzione complessive.
• Ridurre il tempo di pulizia e configurazione: i prodotti chimici UV curano solo quando esposti all'energia UV, eliminando la necessità di pulizia immediata e riducendo il tempo di lavoro per la configurazione, che è particolarmente utile per l'industria della stampa di arti grafiche e altre applicazioni.
• Migliorare la qualità del rivestimento: la tecnologia di fotocuring consente un rivestimento più uniforme e più sottile, migliorando l'estetica e la resistenza alla corrosione della superficie automobilistica.

5.3 Confronto delle applicazioni nel campo di imballaggio e stampa

Vantaggi degli stabilizzatori della luce nel campo dell'imballaggio:

• Estendi la durata di conservazione dei prodotti: nei film di imballaggi alimentari, gli stabilizzatori di luce mantengono la permeabilità del film garantendo al contempo la sicurezza, migliorando il fascino degli scaffali.
• Proteggi i contenuti: impedire alla luce ultravioletta di penetrare nel materiale di imballaggio e proteggere il contenuto dalla fotoossidazione.
• Migliorare la resistenza del materiale: l'aggiunta di stabilizzatori di luce ai materiali di imballaggio in poliolefina può migliorare la velocità di ritenzione delle proprietà meccaniche del materiale e ridurre i danni durante il trasporto e lo stoccaggio.Migliorare la resistenza del materiale: l'aggiunta di stabilizzatori di luce ai materiali di imballaggio in poliolefina può migliorare la velocità di ritenzione delle proprietà meccaniche del materiale e ridurre i danni durante il trasporto e lo stoccaggio.

Vantaggi dei fotoiniziatori nel campo di stampa:

• Currezione rapida: negli inchiostri UV, i fotoiniziatori possono assorbire l'energia delle radiazioni ultraviolette durante il processo di indurimento dell'inchiostro per formare radicali liberi o cationi, iniziando le reazioni di polimerizzazione, reticolazione e innesto di monomeri e oligomeri. In pochissimo tempo, l'inchiostro viene curato in una struttura di rete tridimensionale, migliorando notevolmente l'efficienza della stampa.
• Stampa ad alta precisione: adatto a processi di stampa ad alta precisione come flessografia e stampa di gravi, garantendo la chiarezza del modello e la saturazione del colore.
• Protezione ambientale: gli inchiostri UV non contengono composti organici volatili (COV), soddisfando i requisiti di protezione ambientale e riduzione dell'inquinamento atmosferico.

5.4 Confronto delle applicazioni nel campo elettronico e optoelettronica

Vantaggi degli stabilizzatori della luce nel campo dell'elettronica:

• Proteggi componenti elettronici: nelle celle fotovoltaiche organiche, gli stabilizzatori di luce vengono utilizzati come strati di protezione dell'incapsulamento per estendere l'efficienza di generazione di energia delle batterie in ambienti esterni, contribuendo allo sviluppo di energia verde.
• Mantenere le prestazioni ottiche: utilizzate in fibre ottiche, display e altri dispositivi per prevenire il giallo e l'invecchiamento dei materiali e mantenere le prestazioni ottiche.
• Resistenza ad alta temperatura: nei materiali di imballaggio a LED ad alta potenza, è necessario selezionare stabilizzatori di luce con resistenza ad alta temperatura per garantire la stabilità del materiale in funzionamento ad alta temperatura a lungo termine.

Vantaggi dei fotoiniziatori nel campo Optoelectronics:

• Produzione di precisione: nel campo dell'elaborazione microelettronica, i fotoiniziatori vengono utilizzati nei processi di fotolitografia per ottenere modelli ad alta precisione, soddisfacendo i requisiti di miniaturizzazione e elevata integrazione dei componenti elettronici.
• Produzione di dispositivi ottici: utilizzato nella produzione di rivestimenti in fibra ottica, guide d'onda ottiche e altri dispositivi ottici per garantire le proprietà ottiche e la resistenza meccanica dei dispositivi.
• Prototipazione rapida: nella stampa 3D di componenti elettronici, i fotoiniziatori consentono la cura rapida dei materiali, raggiungendo una prototipazione rapida e una produzione personalizzata.

Vi. Tendenze di sviluppo future

6.1 Tendenze di sviluppo degli stabilizzatori della luce

Il mercato dello stabilizzatore della luce si sta sviluppando verso prestazioni più elevate, protezione ambientale e specializzazione:

• Direzione ad alte prestazioni: Con lo sviluppo di campi ad alta tecnologia come aerospaziale, ferrovia ad alta velocità e nuova energia, vengono avanzati requisiti più elevati per le prestazioni degli stabilizzatori della luce. Ad esempio, nei nuovi veicoli energetici, il rapporto di addizione HALS nei materiali del paraurti in polipropilene è aumentato allo 0,5%-0,8%, 30%in più rispetto a quello dei veicoli a carburante tradizionali.
• Protezione ambientale e sicurezza: Con il rafforzamento delle normative sulla protezione ambientale, gli investimenti in R&S nei prodotti HALS senza alogeni sono aumentati dal 15% nel 2024 al 32% nel 2028. Le principali imprese come BASF e Beijing Tiangang hanno costruito linee di produzione completamente chiuse con emissioni di solventi zero.
• Specializzazione e personalizzazione: Diversi campi di applicazione hanno requisiti diversi per gli stabilizzatori della luce, promuovendo lo sviluppo di prodotti verso la specializzazione e la personalizzazione. Ad esempio, nel campo dell'erba artificiale, gli stabilizzatori della luce devono essere appositamente ottimizzati in base a diversi scenari di utilizzo e cicli di servizio.
• Tecnologia nano-composita: L'applicazione della tecnologia nano-composita consente agli stabilizzatori della luce di essere dispersi in modo più uniforme nel materiale, migliorando la stabilità e l'efficienza della stabilizzazione della luce. Ad esempio, lo stabilizzatore della luce amminica ostacolata in scala di nano ha una migliore dispersione e compatibilità, che può fornire una protezione più efficace.

6.2 Tendenze di sviluppo dei fotoiniziatori

Il mercato dei fotoiniziatori si sta sviluppando ad alta efficienza, protezione ambientale e innovazione:

• Consumo ad alta efficienza e a bassa energia: Con lo sviluppo di fonti di luce a LED, la domanda di fotoiniziatori con elevata sensibilità nella gamma di luce visibile è in aumento. Ad esempio, il fotoiniziatore Lap ha una lunghezza d'onda di assorbimento massima fino a 380,5 nm e una banda di assorbimento fino a 410 nm, che può essere eccitata dalla luce blu ed è adatta a fonti di luce a LED specifiche.
• Protezione ambientale e sicurezza: Sviluppare fotoiniziatori rispettosi dell'ambiente con bassa tossicità, bassa odore e bassa migrazione. Ad esempio, i fotoiniziatori a base d'acqua e i fotoiniziatori solidi sono diventati punti di ricerca.
• Integrazione multifunzionale: Sviluppare fotoiniziatori multifunzionali che possono non solo iniziare reazioni di polimerizzazione, ma hanno anche altre funzioni come antibatteriche e auto-guarigione. Ad esempio, alcuni fotoiniziatori possono essere combinati con agenti antibatterici per preparare materiali di fotocuring antibatterico.
• Espansione speciale delle applicazioni: Espandere i campi di applicazione dei fotoiniziatori, come dispositivi di stampa 3D, biomedici e optoelettronici. Nel campo della stampa 3D, i fotoiniziatori svolgono un ruolo chiave nel tasso di polimerizzazione, alle prestazioni e all'aspetto dei prodotti 3D.

6.3 Tendenze di sviluppo collaborativo dei due

In futuro, stabilizzatori leggeri e fotoiniziatori mostreranno più tendenze di sviluppo collaborativo:

• Progettazione integrata del prodotto: Progettare prodotti integrati che combinano le funzioni degli stabilizzatori di luce e dei fotoiniziatori per semplificare il processo di produzione e migliorare le prestazioni del prodotto. Ad esempio, in alcuni rivestimenti UV-cure, un additivo che combina le funzioni di stabilizzatore di luce e fotoiniziatori può essere utilizzato per ottenere resistenza alle intemperie sia rapida che a lungo termine.
• Ottimizzazione sinergica dell'effetto: Studia ulteriormente il meccanismo sinergico tra stabilizzatori di luce e fotoiniziatori per ottimizzare la loro combinazione e il loro rapporto per ottenere risultati migliori. Ad esempio, negli adesivi UV ad alte prestazioni, introducendo assorbitori UV e ostacolati gli stabilizzatori della luce amminica, la resistenza alle intemperie dell'adesivo UV è migliorata, mentre l'effetto sinergico degli antiossidanti primari e secondari blocca efficacemente il percorso di ossidazione.
• Nuovo sviluppo materiale: Con lo sviluppo di nuovi materiali come nanomateriali e biomateriali, sviluppare corrispondenti stabilizzatori di luce e fotoiniziatori per soddisfare i requisiti speciali dei nuovi materiali. Ad esempio, nel campo dei materiali biomedici, sviluppare stabilizzatori e fotoiniziatori di luce biocompatibili per soddisfare i requisiti dei dispositivi medici e dell'ingegneria dei tessuti.
• Applicazione intelligente: Combina stabilizzatori di luce e fotoiniziatori con tecnologie intelligenti come sensori e materiali reattivi per ottenere applicazioni intelligenti. Ad esempio, sviluppare un materiale di auto-guarigione in grado di riparare automaticamente i danni sotto l'irradiazione della luce, che ha ampie prospettive di applicazione in campi aerospaziali, automobilistici e in altri campi.

Vii. Conclusione

Gli stabilizzatori di luce e i fotoiniziatori sono due importanti tipi di additivi nel campo dei materiali polimerici, ciascuno con funzioni uniche e scenari di applicazione. Gli stabilizzatori di luce svolgono un ruolo chiave nella protezione dei materiali dal degrado fotoossidativo e nell'estensione della vita di servizio, mentre i fotoiniziatori sono essenziali per raggiungere una rapida indurimento e lo stampaggio ad alta precisione dei materiali. Nello sviluppo del prodotto e nella selezione dei materiali, è necessario selezionare stabilizzatori e fotoiniziatori di luce appropriati in base ai requisiti specifici dell'applicazione e alle condizioni ambientali e ottimizza i loro parametri di combinazione e processo per ottenere le migliori prestazioni e efficaci in termini di costi.

Con il continuo sviluppo della scienza e della tecnologia e la crescente domanda di prestazioni materiali, stabilizzatori leggeri e fotoiniziatori continueranno a svilupparsi verso prestazioni più elevate, protezione ambientale e specializzazione. Allo stesso tempo, la loro applicazione collaborativa e la progettazione integrata del prodotto porteranno anche più opportunità di innovazione e spazio di sviluppo per vari settori.