ในการอภิปรายเกี่ยวกับการกำหนดสูตรการบ่มด้วย UV โดยทั่วไปจะเน้นไปที่สเปกตรัมการดูดกลืนพลังงาน, พลังการปกปิดในที่มืด, การโยกย้าย และความปลอดภัยของสารเริ่มต้นปฏิกิริยาโฟโต (photoinitiators) โดยมีเพียงไม่กี่คนที่พิจารณาว่า "อนุมูลอิสระชนิดใดถูกสร้างขึ้น" เป็นวิธีการหลักในการเพิ่มประสิทธิภาพ ในเกมแห่งประสิทธิภาพของการบ่มด้วย UV ปัจจัยชี้ขาดอาจไม่ใช่แหล่งกำเนิดแสงที่ใหม่ที่สุดหรือสารเริ่มต้นปฏิกิริยาที่แพงที่สุด แต่เป็นอนุมูลอิสระที่ถูกมองข้าม ในความเป็นจริง สปีชีส์ที่มีปริมาณน้อยและทำปฏิกิริยาสูง เช่น อนุมูลเมทิล (·CH₃) อาจมีบทบาทที่ถูกประเมินค่าต่ำไปแต่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออัตราการเริ่มต้น, จลนพลศาสตร์การเติบโตของสายโซ่ในช่วงแรก และประสิทธิภาพการบ่มภายใต้สภาวะการฉายรังสีพลังงานต่ำ
เพื่อให้เข้าใจถึงความสำคัญของอนุมูลเมทิล เราต้องจัดการกับความท้าทายหลักประการหนึ่งของการบ่มด้วย UV ก่อน นั่นคือ ข้อจำกัดในการแพร่กระจาย กระบวนการบ่มด้วย UV โดยพื้นฐานแล้วเกี่ยวข้องกับสารเริ่มต้นปฏิกิริยาโฟโตที่ดูดซับพลังงานแสง UV จากนั้นสลายตัวเพื่อผลิตอนุมูลอิสระปฐมภูมิที่มีปฏิกิริยาสูง อนุมูลเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือน "ตัวจุดชนวน" โจมตีโมโนเมอร์และโอลิโกเมอร์ (อะคริเลต) ในสูตรอย่างรวดเร็ว เริ่มต้นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของสายโซ่ และเปลี่ยนวัสดุของเหลวให้เป็นสถานะของแข็งในทันที กระบวนการนี้รวดเร็วมากในช่วงแรกของปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นในไม่ช้า: การเพิ่มขึ้นอย่างมากของความหนืด: เมื่อปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันดำเนินไป ความหนืดของระบบจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ เข้าสู่สถานะ "เจล" อย่างรวดเร็ว ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของ "ทหารราบหนัก": อนุมูลอิสระปฐมภูมิที่ผลิตจากการสลายตัวของสารเริ่มต้นปฏิกิริยาโฟโตแบบดั้งเดิม (เช่น TPO, 1173, 184 ฯลฯ) มักจะเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่และเทอะทะ (เช่น อนุมูลเบนโซอิล)
Trommsdorff Effect: ในระบบที่มีความหนืดสูง อนุมูลอิสระขนาดใหญ่ที่หุ้มเกราะเหล่านี้จะถูกดักจับอย่างรวดเร็ว ความสามารถในการเคลื่อนที่และการแพร่กระจายของพวกมันถูกจำกัดอย่างรุนแรง พวกมันดิ้นรนเพื่อค้นหาและโจมตีโมโนเมอร์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาอย่างมีประสิทธิภาพ นี่คือ "เพดานประสิทธิภาพ" ของการบ่มด้วย UV: แม้ว่าโมโนเมอร์ที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาจะยังคงอยู่ในระบบ แต่อนุมูลอิสระไม่สามารถเข้าถึงพวกมันได้ ส่งผลให้อัตราการเปลี่ยนรูปมีจำกัด การบ่มไม่สมบูรณ์ และประสิทธิภาพลดลง ปัญหานี้เด่นชัดเป็นพิเศษในการเคลือบหนา, ส่วนผสมที่มีเม็ดสี/สารตัวเติมสูง หรือระบบที่มีความหนืดสูง (เช่น กาว UV)
อนุมูลเมทิลมักถูกมองว่าเป็นอนุมูลทุติยภูมิ มีบทบาทสนับสนุน พวกมันสามารถเกิดขึ้นได้จาก: การแตกตัวลึกของสารเริ่มต้นปฏิกิริยา (อนุมูลปฐมภูมิบางชนิดอาจแตกตัวต่อไปภายใต้แสง); และปฏิกิริยาถ่ายโอนสายโซ่ (อนุมูลที่มีปฏิกิริยาสูงอาจดึงอะตอมไฮโดรเจนออกจากส่วนประกอบอื่นๆ ในสูตร เช่น สารช่วยเฉพาะ, ตัวทำละลาย หรือแม้แต่โมโนเมอร์) ทำไมพวกมันถึงถูกประเมินค่าต่ำไป? เนื่องจากพวกมันมีอยู่ในปริมาณน้อย มีอายุการใช้งานสั้น และยากต่อการตรวจจับอย่างแม่นยำโดยใช้วิธีการวิเคราะห์แบบเดิม การมีส่วนร่วมของพวกมันต่อจลนพลศาสตร์โดยรวมของปฏิกิริยาจึงถูกประเมินค่าต่ำไปอย่างมาก อุตสาหกรรมมักจะให้เครดิตแก่ "ผู้โจมตีหลัก" ซึ่งก็คือ อนุมูลปฐมภูมิ
การเคลื่อนที่สูงมาก:อนุมูลเมทิลมีขนาดเล็กมาก ขนาดและมวลของพวกมันเล็กกว่าเศษของสารเริ่มต้นปฏิกิริยาโฟโตใดๆ มาก ซึ่งหมายความว่าในขณะที่อนุมูลปฐมภูมิขนาดใหญ่นั้น "ติดอยู่ในโคลน" และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ อนุมูลเมทิลยังคงสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างค่อนข้างอิสระผ่าน "ช่องว่าง" ของเครือข่ายโพลิเมอร์ที่มีการเชื่อมขวางสูงเนื่องจากขนาดที่เล็กมากของพวกมัน
ปฏิกิริยาสูงมาก:แม้จะมีขนาดเล็ก แต่อนุมูลเมทิลก็มีปฏิกิริยาสูงมาก พวกมันมีความสามารถในการโจมตีพันธะคู่ของอะคริเลตและเริ่มต้นพอลิเมอไรเซชันได้สูงมาก ผลกระทบโดยรวม: การเพิ่มประสิทธิภาพ "5% สุดท้าย" ของอัตราการเปลี่ยนรูป ในช่วงท้ายของการบ่มด้วย UV เมื่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากข้อจำกัดในการแพร่กระจาย คุณสมบัติสุดท้ายของระบบ (เช่น ความแข็ง, ความทนทานต่อสารเคมี และกลิ่นต่ำ) ขึ้นอยู่กับ "5% สุดท้าย" ของอัตราการเปลี่ยนรูปนี้อย่างแม่นยำ
เมื่อเทคโนโลยี UV ก้าวหน้าไปสู่พื้นที่ที่ท้าทายมากขึ้น (เช่น หมึกที่มีการบดบังสูง, UV ที่ใช้น้ำ และการพิมพ์ 3 มิติทางการแพทย์) ความหนืดและความซับซ้อนของระบบก็เพิ่มขึ้นทุกวัน "ข้อจำกัดในการแพร่กระจาย" จะกลายเป็นอุปสรรคที่ยากกว่า "ประสิทธิภาพในการเริ่มต้น" ที่จะต้องเอาชนะ
ผู้ติดต่อ: Mr. Eric Hu
โทร: 0086-13510152819
