nouvelles de l'entreprise Radicaux méthyles : un secret sous-estimé pour un rendement élevé dans le durcissement UV

Dans les discussions sur les formulations de séchage UV, l'accent est généralement mis sur le spectre d'absorption, le pouvoir masquant, la migration et la sécurité des photoinitiateurs, peu de personnes considérant « quels radicaux libres sont générés » comme le principal moyen d'optimisation des performances. Dans le jeu de l'efficacité du séchage UV, le facteur décisif n'est peut-être pas la source de lumière la plus récente ou l'initiateur le plus cher, mais plutôt un radical libre négligé. En fait, des espèces de petit volume et très réactives comme les radicaux méthyles (·CH₃) peuvent jouer un rôle sous-estimé mais crucial dans les taux d'initiation, la cinétique de croissance précoce de la chaîne et l'efficacité du séchage dans des conditions d'irradiation à faible énergie.

Pour comprendre l'importance des radicaux méthyles, nous devons d'abord aborder l'un des principaux défis du séchage UV : la limitation de la diffusion. Le processus de séchage UV implique essentiellement que le photoinitiateur absorbe l'énergie lumineuse UV, puis se décompose pour produire des radicaux primaires très réactifs. Ces radicaux agissent comme des « allumeurs », attaquant rapidement les monomères et les oligomères (acrylates) dans la formulation, initiant une réaction de polymérisation en chaîne et transformant instantanément le matériau liquide en un état solide. Ce processus est très rapide aux premiers stades de la réaction. Cependant, des problèmes surviennent rapidement : une augmentation spectaculaire de la viscosité : Au fur et à mesure que la réaction de polymérisation progresse, la viscosité du système augmente de façon exponentielle, entrant rapidement dans un état « gel ». Le dilemme de « l'infanterie lourde » : Les radicaux primaires produits par la décomposition des photoinitiateurs traditionnels (tels que TPO, 1173, 184, etc.) sont souvent des molécules relativement grosses et volumineuses (par exemple, les radicaux benzoyle).

Effet Trommsdorff : Dans les systèmes à haute viscosité, ces radicaux libres massifs et fortement blindés sont rapidement piégés, leurs capacités de translation et de diffusion étant sévèrement limitées. Ils ont du mal à rechercher et à attaquer efficacement les monomères n'ayant pas réagi. C'est le « plafond d'efficacité » du séchage UV : même si des monomères n'ayant pas réagi restent dans le système, les radicaux libres ne peuvent pas les atteindre, ce qui entraîne un taux de conversion limité, un séchage incomplet et des performances compromises. Ce problème est particulièrement prononcé dans les revêtements épais, les mélanges à forte teneur en pigments/charges ou les systèmes à haute viscosité (tels que les adhésifs UV).

Les radicaux méthyles sont souvent considérés comme des radicaux secondaires, jouant un rôle de soutien. Ils peuvent provenir de : la fragmentation profonde des initiateurs (certains radicaux primaires peuvent se décomposer davantage sous l'effet de la lumière) ; et les réactions de transfert de chaîne (des radicaux très réactifs peuvent abstraire des atomes d'hydrogène d'autres composants de la formulation, tels que des auxiliaires spécifiques, des solvants ou même des monomères). Pourquoi sont-ils sous-estimés ? Parce qu'ils sont présents en petites quantités, ont une courte durée de vie et sont difficiles à détecter avec précision à l'aide de méthodes analytiques conventionnelles, leur contribution à la cinétique globale de la réaction est considérablement sous-estimée. L'industrie a tendance à attribuer le mérite aux « principaux attaquants » — les radicaux primaires.

1. Mobilité extrême :Les radicaux méthyles sont extrêmement petits. Leur taille et leur masse sont bien inférieures à celles de tout fragment de photoinitiateur. Cela signifie que tandis que ces gros radicaux primaires sont « coincés dans la boue » et incapables de se déplacer, les radicaux méthyles peuvent encore se déplacer relativement librement à travers les « lacunes » des réseaux polymères fortement réticulés en raison de leur taille extrêmement petite.

2. Réactivité extrêmement élevée :Bien que petits, les radicaux méthyles ont une réactivité extrêmement élevée. Ils ont une très forte capacité à attaquer les doubles liaisons acrylate et à initier la polymérisation. Effet global : Améliorer les « 5 % restants » du taux de conversion. Dans les derniers stades du séchage UV, lorsque la vitesse de réaction chute brutalement en raison des limitations de diffusion, les propriétés finales du système (telles que la dureté, la résistance chimique et la faible odeur) dépendent précisément de ces « 5 % restants » du taux de conversion.

Alors que la technologie UV progresse vers des domaines plus difficiles (tels que les encres à forte occlusion, les UV à base d'eau et l'impression 3D biomédicale), la viscosité et la complexité des systèmes augmentent quotidiennement. La « limitation de la diffusion » deviendra un obstacle encore plus difficile à surmonter que « l'efficacité de l'initiation ».