Применение циклоалифатических эпоксидных смол в УФ-отверждаемых покрытиях/чернилах

Согласно отраслевым прогнозам, мировой рынок покрытий для УФ-отверждения, как ожидается, вырастет с 6,5 млрд долларов США в 2020 году до 11,4 млрд долларов США в 2025 году с совокупным ежегодным темпом роста 12%. УФ-покрытия обеспечивают глянцевую поверхность, являются экологически чистыми, износостойкими, быстросохнущими и обладают различными эксплуатационными свойствами. Непрерывное введение экологических норм привело к растущей популярности зеленых покрытий в промышленности, а требования к покрытиям для УФ-отверждения также возросли. Однако, во время пандемии COVID-19, электронные и промышленные индустрии покрытия пострадали от спада в продажах, влияя на требования для УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ леча покрытий.

Из-за все более строгих правил по сокращению выбросов УФ-отверждения покрытия более приемлемы в таких регионах, как Европа и Северная Америка. Однако необходимо дальнейшее развитие в Азиатско-Тихоокеанском регионе и регионе МПС (Ближний Восток и Африка). УФ-технологию отверждения можно широко разделить на УФ-свободные радикалы и УФ-катионные системы. Обладая отличными характеристиками обработки, УФ-катионные покрытия широко применяются в металлических банках, рулонной стали и гибкой упаковочной промышленности, которые в основном доступны на европейском и американском рынках.

Вот краткое сравнение двух технологий с точки зрения системы и производительности.

Системная разница

УФ-катионные и свободно-радикальные материалы сильно различаются, но имеют схожий общий состав. В катионной системе преобладают эпоксидные материалы, но скорость реакции обычных эпоксидных смол А-типа бисфенола медленная, поэтомуЦиклоалифатические эпоксидные смолы/Оксетановые материалы используются более широко; коммерциализация системы свободных радикалов была очень зрелой, и доступно больше решений с эпоксидными/полиэфирными/полиуретановыми модифицированными акриловыми эфирными материалами.

По сравнению с системой свободных радикалов УФ-катионная система имеет меньше вариантов для сырья, а полимер в основном состоит из циклоалифатической эпоксидной смолы с низкой вязкостью. Взяв в качестве примера следующие циклоалифатические эпоксидные смолы производства Tetra:

Материалы, упомянутые выше, широко применяются в промышленности УФ-чернил и покрытий, среди которых TTA21 с различными характеристиками чистоты является рекомендуемым продуктом. По мере постоянного значительного увеличения применения катионных УФ-покрытий/красок, ожидается, что будет использоваться количество циклоалифатических эпоксидных смол, представленных TTA213 4 эпоксициклогексилметил 3 4 эпоксициклогексанкарбоксилат, Также будет увеличиваться.

ТетраСпециальные эпоксидные смолыВсегда привержены исследованиям и разработкам и разработке циклоалифатических изделий из эпоксидной смолы. С полным катеВысокая и достаточная производительность, компания сделала достаточный резерв продукта для применения различных катионных сценариев УФ-отверждения.

Различия производительности

В конкретных применениях чернил/покрытий, в дополнение к необходимости ультрафиолетового света для обеспечения энергии отверждения, существуют большие различия в характеристиках производительности и реакции обеих систем, как показано ниже:

1. Эффект ингибирования кислорода

УФ катионная система не зависит от ингибирования кислорода, но она чувствительна к воде, а влажность может повлиять на эффективность отверждения катионной системы. Напротив, УФ-система свободных радикалов сильно зависит от ингибирования кислорода.

2. Адгезия подложки

Как правило, для трудноприклеиваемых подложек, таких как стекло/металл и пластмассы высокой плотности, УФ-катионная система демонстрирует лучшую адгезию, чем УФ-система свободных радикалов.

3. Объемная усадка

Скорость усадки УФ-системы свободных радикалов в целом составляет более 10%, в то время как у УФ-катионной системы можно контролировать на уровне 1-3%, что является оптимальным решением объемной усадки.

4. Характеристики темного отверждения

После выключения источника УФ-света катионная система УФ-излучения может продолжать реагировать внутрь, чтобы завершить последующее отверждение материала, который хорошо подходит для нанесения толстого покрытия; нагрев, очевидно, полезен для повышения скорости постотверждения катионного излучения; однако, Система свободных радикалов УФ-это система реакций, которая останавливает химическую реакцию после выключения источника ультрафиолетового света.

5. Безопасность экспозиции

Степень реакции УФ-катионной системы близка к 100%, а ее безопасность может быть сертифицирована с помощью испытаний REACH/FDA, что делает ее пригодной для упаковки пищевых продуктов и других соответствующих областях.

6. УФ скорость отверждения

В общем, скорость отверждения УФ-системы свободных радикалов выше, чем у катионной системы. Катионная поверхность высыхает быстрее для продуктов, на которые влияет ингибирование кислорода, но фактическая скорость отверждения не такая быстрая, как у системы свободных радикалов. Реакция может быть ускорена путем нагревания и в конечном итоге достичь очень хорошей степени завершения.

Примечания к формуле

УФ-катионная система может быть смешана с УФ-системой свободных радикалов в любой пропорции, известной как УФ-гибридная система, она может преодолеть такие недостатки, как относительная медленная скорость отверждения УФ-катионной системы, большая скорость усадки УФ-системы свободных радикалов и влияние ингибирования кислорода. При одинаковой толщине пленки энергия отверждения не сильно отличается между двумя системами.

Ультрафиолетовая катионная система выполняет реакцию открытия кольца, полагаясь на активный сайт кислоты Льюиса, генерируемой инициатором. Материалы, которые обычно влияют на активность инициатора в формуле, включают органические пигменты азосоединений (защищенных модификацией), инициаторы, такие как TOP/819/907, содержащие P, S и другие элементы, и многоступенчатые амины, аналогичные 115.

Влажность оказывает значительное влияние на отверждение УФ-катионной системы, поэтому рекомендуется контролировать влажность окружающей среды ниже 50%. Нагревание также может ускорить скорость реакции.