Радиационное отверждение

Введение

Отверждение — действие, в результате которого происходит необратимое превращение жидких реакционноспособных олигомеров и (или) мономеров в твердые неплавкие и нерастворимые сетчатые полимеры. Процесс отверждения протекает с участием специальных отвердителей или в результате взаимодействия реакционноспособных групп олигомеров между собой под действием тепла, ультрафиолетового света или излучения высокой энергии. Отверждение является важной технологической операцией при формовании изделий из реактопластов, герметизации заливочными компаундами и герметиками, получении клеевых соединений и лакокрасочных покрытий.

Отверждение олигомеров и полимеров. Отвердители

Отверждение может протекать при обычной и повышенной температуре, и соответственно подразделяться на холодное и горячее отверждение, при повышенном или пониженном давлении, на открытом воздухе или без доступа кислорода О₂. Отверждение полимеров может протекать по механизму поликонденсации (например, отверждение фенолоформальдегидных смол) или полимеризации (например, отверждение полиэфирных смол). В отдельных случаях в одном процессе могут сочетаться оба механизма (например, отверждение эпоксидных смол ангидридами кислот в присутствии катализаторов — третичных аминов).

Холодное отверждение

Ультрафиолетовое отверждение

Ультрафиолетовое отверждение это фотохимически индуцированная полимеризация при помощи ультрафиолетового излучения. В УФ-отверждаемых покрытиях содержатся фотоинициаторы. При попадании на них световой энергии УФ-излучения — фотоинициаторы распадаются на свободные радикалы, представляющие собой молекулы кислорода с высокой энергией. В процессе перемещения радикалы сталкиваются с олигомерами и мономерами, соединяясь с ними. При отверждении образуется матрица, сшитая из полимерных цепей.

Радиационное отверждение

Под действием облучения происходит сополимеризация олигомеров и мономеров. Радиационное отверждение композиций идет только под лучом, без организации дополнительных условий (температура, давление, вакуум и т. д.). При этом отсутствует необходимость введения инициаторов, так как взаимодействующие группы образуются за счет разрыва цепей основных полимеров. Этот процесс хорошо управляем, источник облучения может быть расположен как непосредственно в линии формирования изделий, так и отделен. Основными преимуществами радиационного отверждения являются: высокая энергетическая эффективность, снижение или полное исключение испарения продуктов, высокая производительность процесса, комнатная температура отверждения.

Радиационное отверждение эффективно в случае пленкообразователей, способных к химическим превращениям за счет реакции полимеризации. Радиационное воздействие на полиграфический оттиск дает возможность получать результат высокого качества, в сочетании с высокой скоростью печати. Объясняется это тем, что можно использовать краску, растворенную в низкомолекулярном продукте, полимеризующимся на бумаге под действием излучения. Тогда как при термическом отверждении приходится пользоваться раствором красок в инертном растворителе, который необходимо испарять с бумаги. Большинство покрытий удовлетворительно отверждается при поглощенных дозах 80—140 кГр и энергии электронов 0,06—0,08 пДж. Высокие дозы излучения нежелательны во избежание деструктивных процессов. При радиационном воздействии покрытия на металлических подложках отверждаются, как правило, быстрее и при меньших дозах излучения, чем, например, на древесине, картоне или пластмассе. Это объясняется большей отражательной способностью металлов, чем других материалов.