Fotopolimeryzacja

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Fotopolimeryzacja – proces polegający na polimeryzacji monomerów w obecności fotoinicjatora, który pod wypływem światła ultrafioletowego (UV) lub widzialnego (VIS) ulega rozpadowi z wytworzeniem centrów aktywnych (wolnych rodników, jonów) inicjujących reakcję polimeryzacji.

Podstawowe własności[edytuj | edytuj kod]

Skład[edytuj | edytuj kod]

Dokładny skład kompozycji światłoutwardzalnej jest zależny od właściwości, jakie powinien posiadać gotowy materiał. Podstawowymi składnikami takiej kompozycji są:

  • Mieszanina monomerów,
  • Układ inicjujący,
  • Dodatki takie jak: stabilizatory, napełniacze, środki barwiące, związki antyelektrostatyczne, promotory adhezji itp.

Monomery[edytuj | edytuj kod]

Monomery (met)akrylowanowe słabo absorbują światło, dlatego w celu wytworzenia odpowiedniej ilości cząsteczek reaktywnych: wolnych rodników lub jonów, konieczne jest zastosowanie fotoinicjatorów, które można podzielić na:

  • fotoinicjatory I typu – rodniki pierwotne powstają podczas fotodysocjacji wiązania C-C,
  • fotoinicjatory II typu – rodnik powstaje w wyniku oderwania atomu wodoru od cząsteczki donora tzw. koinicjatora, również monomeru.

Wytworzone z fotoinicjatorów, pod wpływem naświetlania, aktywne cząsteczki inicjują dalej reakcję polimeryzacji. Polimeryzacja przebiega ze stale malejącą szybkością aż do chwili zaniku aktywnych miejsc rodnikowych.

Etapy fotopolimeryzacji[edytuj | edytuj kod]

Inicjowanie[edytuj | edytuj kod]

gdzie:

In-cząsteczka inicjatora,

-wzbudzony stan inicjatora,

-rodnik pierwotny, -stała szybkości rozpadu inicjtaora,

-rodnik inicjujący,

M-monomer.

Propagacja (rozprzestrzenianie się zaburzenia)[edytuj | edytuj kod]

gdzie:

-makrorodnik (rodnikowy koniec łańcucha)

kp-współczynnik szybkości propagacji

Terminacja (zakończenie)[edytuj | edytuj kod]

– Zanik centrów aktywnych w reakcji dwóch makrorodników ze sobą w wyniku rekombinacji lub dysproporcjonowania

– Zanik centrów aktywnych w reakcji makrorodnika z rodnikiem pierwotnym

– Zanik centrów aktywnych w wyniku pułapkowania wzrastających makrorodników

gdzie:

P-jedna lub dwie makrocząsteczki bez centrów aktywnych.

Reakcje uboczne:

Przeniesienie łańcucha[edytuj | edytuj kod]

Reinicjowanie[edytuj | edytuj kod]

gdzie:

AX-cząsteczka monomeru,rozpuszczalnika,inicjatora lub innej substancji,

X-atom lub grupa atomów ulegająca przeniesieniu,

kr-współczynnik szybkości reinicjowania.

Czynniki[edytuj | edytuj kod]

Przebieg fotopolimeryzacji zależy od:

Rodzaje fotopolimeryzacji[edytuj | edytuj kod]

  • Fotopolimeryzacja rodnikowa –> centrum aktywnym jest wolny rodnik,
  • Fotopolimeryzacja kationowa –> centrum aktywnym jest kation,
  • Fotopolimeryzacja anionowa –> centrum aktywnym jest anion.

Zastosowanie fotopolimeryzacji[edytuj | edytuj kod]

W procesie fotopolimeryzacji powstają produkty z różnych dziedzin przemysłu, m.in. budownictwa, medycyny, stomatologii, mikroelektroniki. W budownictwie fotopolimeryzacja najczęściej stosowana jest do utwardzania (usieciowania) klejów, lakierów, szpachli i fug, powłok ochronnych stosowanych do powlekania naturalnego kamienia, ceramiki, linoleum, drewna i betonu[1].

Materiał, który ma być utwardzony w procesie fotopolimeryzacji, układany jest w postaci płynnej lub półpłynnej. Uzyskane w ten sposób cienkie warstwy materiału składającego się z monomerów i ewentualnie wypełniacza, nie stanowią bariery dla światła inicjującego reakcję substancji foto-utwardzalnej.

Aspekty dotyczące przykładowych technologii układania[edytuj | edytuj kod]

Powłoki stosowane na podłożach betonowych[edytuj | edytuj kod]

Przygotowanie podłoża betonowego pod cienkowarstwową posadzkę foto-utwardzalną polega na: odkurzeniu i odpyleniu powierzchni, ewentualnie poprzedzonym szlifowaniem lub frezowaniem, lub śrutowaniem, wykonywanym w celu uzyskania odpowiedniej przyczepności podłoża. Podłoże powinno posiadać minimalną wytrzymałość na odrywanie 1,5 MPa. Wilgotność podłoża betonowego może wynosić maksymalnie 4%. Układanie posadzki w postaci płynnej, a następnie utwardzenie przy użyciu maszyn naświetlających[1].

Powłoki stosowane na podłożach drewnianych[edytuj | edytuj kod]

Przygotowanie podłoża polega na cyklinowaniu i odpyleniu powierzchni. Jako materiał foto-utwardzalny możemy zastosować odpowiednie oleje lub lakiery. Utwardzenie następuje przy użyciu maszyn naświetlających[2].

Wymagania dotyczące oświetlenia[edytuj | edytuj kod]

Systemy posadzkowe utwardzane światłem UV powinny być nanoszone przy niewielkim natężeniu światła, gdyż światło słoneczne powoli utwardza (sieciuje) materiał. W pomieszczeniu zalecane jest światło sztuczne, najlepiej o barwie czerwonej[1].

Urządzenia do inicjowania fotopolimeryzacji[edytuj | edytuj kod]

Do zainicjowania fotopolimeryzacji potrzebne są specjalne lampy o dużej mocy. Zalecane są lampy UV o mocy min 120W/cm i intensywności 2500 mJ/cm2. Lampy występują w postaci urządzeń ręcznych oraz jako wózki naświetlające[1].

Wady i zalety[edytuj | edytuj kod]

Zalety:[edytuj | edytuj kod]

  • niemal nieograniczony czas na operacje nakładania nawierzchni i kontroli jej jakości,
  • krótki czas wiązania, umożliwiający natychmiastową możliwość użytkowania,
  • wysoka odporność mechaniczna powierzchni,
  • materiały przyjazne dla środowiska (brak konieczności stosowania chemicznych utwardzaczy),
  • wysoka wydajność na jednostkę powierzchni przy układaniu na posadzkach.

Wady:[edytuj | edytuj kod]

  • konieczność stosowania dodatkowych maszyn/urządzeń (lampy),
  • skomplikowanie procesu układania,
  • konieczność wyeliminowania/ograniczenia światła naturalnego, które zaburza proces technologiczny.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b c d Lakiery utwardzane UV, www.posadzki.milar.pl [dostęp 2017-06-07].
  2. Technologie UV w parkieciarstwie – Bezkrwawa rewolucja, „Drewno.pl – portal branży drzewnej” [dostęp 2017-06-07] (pol.).