UV 경화 제제에 대한 논의에서는 일반적으로 흡수 스펙트럼, 암흑 은폐력, 이동 및 광개시제의 안전성에 중점을 두며 성능 최적화의 기본 수단으로 "어떤 자유 라디칼이 생성되는지"를 고려하는 사람은 거의 없습니다. UV 경화의 효율성 게임에서 결정적인 요소는 최신 광원이나 가장 비싼 개시제가 아니라 간과된 자유 라디칼일 수 있습니다. 실제로 메틸(·CH₃) 라디칼과 같은 소량의 반응성이 높은 종은 저에너지 조사 조건에서 개시 속도, 초기 사슬 성장 동역학 및 경화 효율에서 과소평가되었지만 중요한 역할을 할 수 있습니다.
메틸 라디칼의 중요성을 이해하려면 먼저 UV 경화의 핵심 문제 중 하나인 확산 제한을 해결해야 합니다. UV 경화 공정에는 기본적으로 광개시제가 UV 광 에너지를 흡수한 후 분해되어 반응성이 높은 1차 라디칼을 생성하는 과정이 포함됩니다. 이러한 라디칼은 "점화제"처럼 작용하여 제제의 단량체와 올리고머(아크릴레이트)를 빠르게 공격하고 사슬 중합 반응을 시작하며 액체 물질을 즉시 고체 상태로 변환합니다. 이 과정은 반응 초기 단계에서 매우 빠릅니다. 그러나 곧 문제가 발생합니다. 점도의 극적인 증가: 중합 반응이 진행됨에 따라 시스템 점도가 기하급수적으로 증가하여 빠르게 "겔" 상태에 들어갑니다. "중보병"의 딜레마: 전통적인 광개시제(예: TPO, 1173, 184 등)의 분해로 생성된 주요 라디칼은 종종 상대적으로 크고 부피가 큰 분자(예: 벤조일 라디칼)입니다.
트롬스도르프 효과: 고점도 시스템에서는 거대하고 중무장된 자유 라디칼이 빠르게 갇히게 되어 병진 및 확산 능력이 심각하게 제한됩니다. 그들은 반응하지 않은 단량체를 효과적으로 찾아 공격하는 데 어려움을 겪습니다. 이것이 UV 경화의 "효율성 상한선"입니다. 미반응 단량체가 시스템에 남아 있어도 자유 라디칼이 이에 도달할 수 없어 전환율이 제한되고 경화가 불완전하며 성능이 저하됩니다. 이 문제는 두꺼운 코팅, 고농도 안료/필러 혼합물 또는 고점도 시스템(예: UV 접착제)에서 특히 두드러집니다.
메틸 라디칼은 종종 보조적인 역할을 하는 2차 라디칼로 간주됩니다. 개시제의 깊은 단편화(일부 1차 라디칼은 빛 아래서 더 분해될 수 있음) 및 사슬 전달 반응(반응성이 높은 라디칼은 특정 보조제, 용매 또는 심지어 단량체와 같은 제제의 다른 구성요소로부터 수소 원자를 추출할 수 있음)이 있습니다. 왜 과소평가되나요? 이는 소량으로 존재하고 수명이 짧으며 기존 분석 방법을 사용하여 정확하게 검출하기 어렵기 때문에 전체 반응 동역학에 대한 기여도가 상당히 과소평가됩니다. 업계에서는 "주요 공격자", 즉 주요 급진파의 공로를 돌리는 경향이 있습니다.
극도의 이동성:메틸 라디칼은 극히 작습니다. 그 크기와 질량은 광개시제 조각보다 훨씬 작습니다. 이는 이러한 큰 1차 라디칼이 "진흙 속에 갇혀" 움직일 수 없는 반면, 메틸 라디칼은 극도로 작은 크기로 인해 고도로 가교된 폴리머 네트워크의 "틈"을 통해 여전히 비교적 자유롭게 이동할 수 있음을 의미합니다.
매우 높은 반응성:메틸 라디칼은 작지만 반응성이 매우 높습니다. 이는 아크릴레이트 이중 결합을 공격하고 중합을 시작하는 매우 강력한 능력을 가지고 있습니다. 전반적인 효과: 전환율의 "마지막 5%" 향상. UV 경화의 후반 단계에서 확산 제한으로 인해 반응 속도가 급격히 떨어지면 시스템의 최종 특성(예: 경도, 내화학성, 낮은 냄새)은 정확하게 이 "마지막 5%" 전환율에 따라 달라집니다.
UV 기술이 더욱 까다로운 영역(예: 고폐색 잉크, 수성 UV, 생체의학 3D 프린팅)으로 발전함에 따라 시스템의 점도와 복잡성이 매일 증가하고 있습니다. "확산 제한"은 "개시 효율성"보다 극복하기 훨씬 더 어려운 장애물이 될 것입니다.
담당자: Mr. Eric Hu
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