Лако-красочные материалы — производство

В последнее время промышленное значение начинают приобре­тать новые способы отверждения лаковых композиций на осно­ве ненасыщенных олигоэфиров: отверждение под действием УФ — и радиационного облучения. Замена традиционных термо- отверждающихся лакокрасочных материалов на материалы УФ — и радиационного отверждения позволяет уменьшить энерго­емкость и стоимость покрытий, улучшить условия труда и по­высить его производительность.

Формирование покрытий с использованием облучения протекает при низких температурах с высокой скоростью (от

20 с до 10 мин при УФ-облучении и несколько секунд — при радиационном облучении).

Отверждение олигоэфиров под действием УФ-облучения представляет собой фотохимически инициируемую полимери­зацию по ненасыщенным С=СЧ связям (фотополимериза-

✓

Ция). Фотополимеризацию принято делить на прямую, фотоини — циируемую и фотосенсибилизированную.

В случае прямой фотохимической полимеризации УФ-излу — чение поглощается непосредственно ненасыщенными хромофор­ными группами мономера с последующим расщеплением моле­кулы на инициирующие полимеризацию радикалы. Для прове­дения прямой фотополимеризации не требуется большого коли­чества энергии и мощных источников излучения. Поэтому для понижения энергии активации процесса фотополимеризацию активируют обычно с помощью фотоинициаторов и фотосенси­билизаторов.

К фотоинициаторам относятся соединения, которые под дей­ствием светового излучения переходят в электронно-возбужден­ное состояние и далее гомолитически распадаются на радика-

Их

Лы, инициирующие полимеризацию: С—»-С*—»-Кг + Иг*.

В качестве фотоинициаторов наиболее часто используют бензоин, его эфиры или их а-алкилзамещенные производные:

О И’

/^44________ /Л

ОЯ"

I

Где К’=Н или алкил; К"=Н, СН3, изо-С3Н7, С6Н5.

Установлено, что фотохимическое расщепление соединения I на свободные радикалы происходит по схеме:

—С—С—^У—С — + -С—"~/ (2-36)

ОН ‘ ОН

Фотосенсибилизаторы — вещества, способные поглощать квант света и передавать энергию фотовозбуждения другому веществу, которое при этом образует свободные радикалы:

А+Их —>- А*

А*+В —А+В* (2.37)

В*+В —*■ И-+К-

В качестве фотосенсибилизаторов (А) чаще всего использу­ют бензофенон и его производные, а также красители (флуорес — цин и др.)- Роль вещества В может выполнять мономер, раст­воритель или специальные добавки.

Для преодоления такого осложнения как ингибирование кислородом воздуха предложено проводить отверждение фото­полимеризацией в атмосфере инертного газа или использовать фотоинициирующие системы, содержащие в качестве добавок амины, ускоряющие поверхностное отверждение. В качестве аминов применяют метилдиэтаноламин, триэтиламин и др.

Некоторые сложности при отверждении фотополимеризаци­ей возникают при использовании пигментированных материа­лов. Главной причиной этого является совпадение диапазона поглощения светового излучения многих пигментов и большин­ства фотоинициирующих соединений.

Отверждение под действием ускоренных электронов (радиа­ционное отверждение) протекает по механизму радиационной полимеризации. При действии излучения высокой энергии на вещество происходит ионизация с образованием катионов или катион-радикалов, сопровождающаяся выбросом электронов. Вторичные процессы с участием всех видов активных частиц в системе приводят в конечном счете к образованию в облучае­мом веществе радикалов — наиболее долгоживущих активных частиц, а также катионов и анионов. В зависимости от условий проведения процесса радиационная полимеризация может протекать как по ионному, так и по радикальному механизму; при температуре выше О °С полимеризация протекает, как пра­вило, по радикальному механизму, а при более низких темпе­ратурах— по радикальному, катионному или анионному.

Мягкие условия проведения процесса радиационной полиме­ризации способствуют уменьшению доли реакции передачи цепи, что приводит к увеличению частоты сшивки, и вследст­вие этого — к улучшению физико-механических показателей покрытия и стойкости к действию растворителей. Существенным достоинством радиационного отверждения является возмож­ность его применения для самых разнообразных пигментирован­ных материалов.