1. المفاهيم والآليات الأساسية

1.1 تعريف وتصنيف مثبتات الضوء

مثبتات الضوء هي إضافات يمكن أن تمنع أو إبطاء تدهور ، صفراء ، وتراجع الخصائص الميكانيكية لمواد البوليمر تحت الإشعاع الخفيف. تتمثل وظيفتها الأساسية في حماية المواد من التدهور الضوئي عن طريق امتصاص الطاقة فوق البنفسجية وتحويلها إلى حرارة ، أو عن طريق التقاط الجذور الحرة ، وإخماد الأكسجين القميص ، وما إلى ذلك. وفقًا لآليات العمل الخاصة بهم ، يتم تصنيف مثبتات الضوء بشكل أساسي إلى الفئات التالية:

• امتصاص الأشعة فوق البنفسجية(مثل benzotriazoles و benzophenones): يمكن أن تمتص الضوء بشكل انتقائي للضوء فوق البنفسجي وتحويله إلى طاقة حرارة.
• مثبتات الضوء الأمين المعاق (HALS): توفر هذه الحماية الفعالة من خلال آليات متعددة مثل التقاط الجذور الحرة وتحلل الهيدروكسيدات.
• مربيات(مثل مركبات النيكل العضوية): يمكن أن تروي طاقة جزيئات الحالة متحمسة لمنع تفاعلات تكسد الضوئي.
• الزبال الجذري الحرة: هذه التقاط الجذور الحرة التي تم إنشاؤها أثناء التأكسد الضوئي لإنهاء تفاعلات السلسلة.

1.2 تعريف وتصنيف Photoinitiators

Photoinitiators هي مركبات ، بعد امتصاص طول موجة معينة من الطاقة في منطقة الأشعة فوق البنفسجية (250-420 نانومتر) أو منطقة الضوء المرئية (400-800NM) ، يمكن أن تولد جذورًا حرة أو الكاتيونات لبدء البلمرة ، والتشابك ، وعلاج المونومرات. إنها المكونات الرئيسية في أنظمة التصوير الضوئي ، وتشكيل منتجات صياغة ذات مخففات تفاعلية ، وقلة القلة ، والإضافات ، والتي يتم تطبيقها بعد ذلك بواسطة المستخدمين النهائيين. وفقًا لآليات البدء الخاصة بهم ، يتم تقسيم الضوئية بشكل رئيسي إلى:

• الحرية الجذرية الجذرية: يمكن تقسيمها بشكل أكبر إلى نوع من نوع الانقسام والهيدروجين من النوع وفقًا لآلية توليد الجذور الحرة.
• كاتيكور ضوئي: وتشمل هذه الأملاح Diaryliodonium ، وأملاح Tiariolsulfonium ، وما إلى ذلك ، والتي تولد أحماض بروتونيك قوية للغاية لبدء البلمرة.
• هجينة ضوئية: هذه لها وظائف البدء الجذري والكاتيوني الحرة ، وتظهر تأثيرات تآزرية.

1.3 مقارنة آليات العمل

آلية عمل مثبتات الضوء:

• امتصاص الطاقة فوق البنفسجية وتحويلها إلى طاقة حرارية (امتصاص الأشعة فوق البنفسجية).
• التقاط الجذور الحرة الناتجة أثناء التأكسد الضوئي (الأمينات المعوقة).
• إخماد طاقة جزيئات الحالة متحمسة (مرويات).
• تتحلل هيدروكسيدات لمنع تفاعلات السلسلة.

آلية عمل الضوئية:

• امتصاص طاقة الفوتون للانتقال من الحالة الأرضية إلى الحالة المتحمسة.
• تخضع جزيئات الحالة المتحمسة إلى انشقاق متجانس لتوليد الجذور الحرة الأولية (نوع الانقسام).
• جزيئات الحالة متحمسة تجريد ذرات الهيدروجين من المتبرعين بالهيدروجين لإنشاء جذور حرة نشطة (نوع تجريد الهيدروجين).
• تبدأ الجذور أو الكاتيونات الحرة التي تم إنشاؤها في ردود الفعل المتصلة بالمونومرات.

الفرق الأساسي بين الاثنين هو ذلكمثبتات الضوء تمنع أو تبطئ التفاعلات الكيميائية الضوئية لحماية المواد من التحلل الضوئي ، في حين أن الضوئيين يشرعون في تفاعلات البلمرة بعد امتصاص طاقة الضوء لتعزيز معالجة المواد.

الثاني. مجالات التطبيق الرئيسية في تطوير المنتج

2.1 الأدوار الرئيسية لمثبتات الضوء في منتجات مختلفة

تلعب مثبتات الضوء دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في مختلف المنتجات التي تتطلب استخدامًا طويلًا على المدى الطويل أو ثبات الضوء العالي:

1. مجال المنتجات البلاستيكية

• polyolefin العشب الاصطناعي: في إنتاج العشب الاصطناعي polyolefin ، تؤثر اختلافات الأداء في مثبتات الضوء بشكل مباشر على حياة الخدمة والقدرة على التكيف البيئي للمنتجات. يعمل مثبت الضوء 783 على أداء في السيناريوهات مع دورة خدمة لمدة 2-3 سنوات ، مثل العشب والعشب المناظر الطبيعية مع متطلبات منخفضة ؛ في حين أن تثبيت الضوء 944 أصبح الخيار السائد لسيناريوهات الاستخدام عالي التردد مثل حقول كرة القدم وحقول الهوكي بسبب مقاومة الطقس المستقرة.
• أجزاء البلاستيك السيارات: تتزايد متطلبات مقاومة الطقس لأجزاء البلاستيك السيارات باستمرار. زاد الإصدار الجديد من "المتطلبات الفنية لمقاومة الطقس لأجزاء البلاستيك السيارات" من مدة اختبار الشيخوخة المصطنعة من 1500 ساعة إلى 2000 ساعة ، مما يؤدي مباشرة إلى نسبة إضافة مثبتات الضوء في مواد PP لزيادة من 1.2 ٪ إلى 1.8 ٪.
• الأفلام الزراعية: الأفلام الزراعية هي مجال تطبيق مهم لمثبتات الضوء. لا سيما في الحالات التي يتم فيها استخدام المبيدات غير العضوية عالية التركيز مثل الكبريت والكلور ، يمكن للمثبتات الإضاءة عالية الأداء مثل Tinuvin® NOR أن تحمي المنتجات البلاستيكية الزراعية بشكل فعال وتمديد عمر خدمتها.

2. الطلاء وأحبار حقل

• الطلاء السيارات: BASF Light Stabilizer 292 هو مثبتات أمين سائلة أعاقها أمين مخصصة للطلاء. يتم استخدامه في الطلاء السيارات (محفز غير محسّن) ، الطلاء الصناعي ، وطلاءات الإشعاع. يمكن أن يحسن بشكل فعال عمر خدمة الطلاء ويمنع التكسير وفقدان اللمعان.
• الطلاء المعماري: يستخدم للطلاء المعماري في الهواء الطلق (مثل الأسطح) ، والمواد اللاصقة المعمارية ، ومانعات التسرب لتوفير حماية طويلة الأجل.
• الطلاء الخشب: منع الخشب من الاصفرار بسبب التعرض للضوء وتوسيع الحياة الجمالية للأثاث والأرضيات.

3. مجال المواد الخاصة

• الخلايا الضوئية العضوية: كطبقات واقية للتغليف ، فهي تمد كفاءة توليد الطاقة للبطاريات في البيئات الخارجية ، مما يساهم في تطوير الطاقة الخضراء.
• أفلام تغليف الأغذية: مع ضمان السلامة ، فإنها تحافظ على نفاذية الفيلم وتعزيز جاذبية الرف.
• الأجهزة الطبية: يستخدم في المنتجات الطبية مثل قسطرة البولي يوريثان الطبية ، فهي بحاجة إلى اجتياز اختبار التوافق الحيوي ISO 10993.

2.2 أدوار رئيسية للبيوتينات في منتجات مختلفة

Photoinitiators هي المكونات الأساسية لأنظمة التصوير الضوئي ويلعبون دورًا رئيسيًا في المنتجات التي تتطلب علاجًا سريعًا وتصلبًا عالي الدقة:

1. حقل مواد المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

• الطلاء الأشعة فوق البنفسجية: Irgacure 2959 عبارة عن ضوئية فوتوغرافية غير صفراء عالية الكفاءة ، وخاصةً مناسبة لأنظمة الأشعة فوق البنفسجية القائمة على الماء على أساس راتنجات الأكريليك والبوليستر والحقول غير المشبعة التي تتطلب رائحة منخفضة.
• أحبار الأشعة فوق البنفسجية: يمكن أن تمتص PhotoInitiator-184 (Irgacure-184) طاقة الإشعاع فوق البنفسجي أثناء عملية معالجة الحبر لتشكيل الجذور الحرة أو الكاتيونات ، وبدء البلمرة ، والتشابك ، وتطعيم تفاعلات المونومرات والقلة. في وقت قصير جدًا ، يتم علاج الحبر في بنية شبكة ثلاثية الأبعاد.
• مواد لاصقة للأشعة فوق البنفسجية: Photoinitiators هي مكون مهم من المواد اللاصقة الضوئية ويلعبون دورًا حاسمًا في معدل المعالجة. بعد تعرضها للإشعاع بالأشعة فوق البنفسجية ، يمتلك الضوئيون طاقة الضوء ، ويقسمون إلى اثنين من الجذور الحرة النشطة ، والبدء في بلمرة سلسلة الراتنجات الحساسة والتخفيفات التفاعلية ، مما تسبب في لاصقة من الارتباط والعلاج.

2. إلكترونيات وإلكترونيات دقيقة

• لوحات دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور: يلعب Photoinitiators دورًا رئيسيًا في تصنيع لوحات دوائر ثنائي الفينيل متعدد الكلور ويتم استخدامهم في عوامل التصوير وأحبار قناع اللحام.
• المعالجة الإلكترونية الدقيقة: في مجال المعالجة الإلكترونية الدقيقة ، يتم استخدام photoinitiators في عمليات التصوير الفوتوغرافي الضوئي لتحقيق نمط عالي الدقة.
• التواصل الألياف البصرية: يستخدم في تصنيع الطلاء الألياف الضوئية والأجهزة الإلكترونية البصرية.

3. التصنيع المضافة والتطبيقات الخاصة

• طباعة ثلاثية الأبعاد: Photoinitiators هي مكون رئيسي في راتنجات التصوير الضوئي ، مما يؤثر على معدل البلمرة ، والأداء ، ومظهر المنتجات ثلاثية الأبعاد. في تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد الطبية الحيوية ، هناك حاجة إلى مواعيد حيوية جيدة ، لا توجد سمية خلوية ، وذوبان المياه الجيدة.
• التطبيقات الطبية الحيوية: أظهرت الدراسات أن الكربوكسيل والهيدروكسيل والإيثيلين الغليكول يمكن استخدام الأريل الأريلزريدين الوظيفية كبدائل ضوئية متوافقة حيوياً (405 نانومتر).
• تقنيات LED و Exiber Light Curing: تدعم تركيبات Photoinitiator المتقدمة الانتقال إلى تقنيات LED ومرئية لعلاج الضوء ، ومواءمة الإنتاج مع الأهداف البيئية مع الحفاظ على جودة المنتج أو تحسينه.

2.3 حالات التطبيق التعاونية للاثنين في تطوير المنتج

في تطوير بعض المنتجات المحددة ، يجب استخدام مثبتات الضوء والمثبتات الضوئية بشكل تآزري لتحقيق أفضل النتائج:

• مواد لاصقة الأشعة فوق البنفسجية عالية الأداء: لاصق UV المضاد للأكسدة الذي تم تطويره بواسطة شركة Dongguan Boxiang Electronic Materials ، المحدودة. يحسن مقاومة الطقس للمادة اللاصقة للأشعة فوق البنفسجية من خلال إدخال امتصاصات الأشعة فوق البنفسجية ومثبتات ضوء الأمين المعاق. في الوقت نفسه ، يمنع التأثير التآزري لمضادات الأكسدة الأولية والثانوية بشكل فعال مسار الأكسدة ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين الأداء المضاد للشيخوخة للمواد اللاصقة للأشعة فوق البنفسجية في البيئات العالية المنقولة والأكسدة.
• راتنج الأشعة فوق البنفسجية منخفضة الانفقاق: في تحضير راتنج الأشعة فوق البنفسجية المنخفضة المعدلة للسيليكون للألياف البصرية ، من الضروري النظر في كفاءة كفاءة الضوئيات في بدء تفاعل البلمرة ومقاومة الطقس على المدى الطويل للمنتج الذي يوفره جهاز تثبيت الضوء.
• معجون فضي سريع التوصيل: يستخدم معجون الفضة الموصل السريع للأشعة فوق البنفسجية LTCC التي تم تطويرها بواسطة Zhejiang Moke نسبة محددة من prepolymer ، والملدنات ، ومسحوق الفضة ، ومسحوق زجاجي ، و photoinitiator ، والتي يمكن علاجها بسرعة في غضون 5 ثوان. في الوقت نفسه ، من الضروري النظر في الاستقرار طويل الأجل للمنتج الذي يوفره مثبت الضوء.

ثالثا. الاعتبارات الرئيسية في اختيار المواد

3.1 أساس لاختيار مثبتات الضوء

يتطلب اختيار تثبيت الضوء المناسب النظر الشامل للعوامل المختلفة مثل خصائص المواد وبيئة التطبيق ومتطلبات الأداء:

1. نوع المادة والهيكل

• نوع البوليمر: البوليمرات المختلفة لها حساسيات مختلفة في التحلل الضوئي ، ومثبتات الضوء التي تتطابق معها تحتاج إلى اختيار. على سبيل المثال ، عادة ما تكون نسبة إضافة HALS في مواد البولي بروبيلين (PP) 0.5 ٪ -0.8 ٪ ، أعلى بنسبة 30 ٪ من مركبات الوقود التقليدية.
• التركيب الجزيئي: الهيكل الجزيئي للمادة يحدد حساسيته للتأكسد الضوئي. البوليمرات التي تحتوي على روابط غير مشبعة ، أو هياكل متفرعة ، أو تلك المعرضة لتوليد الجذور الحرة تتطلب حماية أقوى من تثبيت الضوء.
• شروط المعالجة: سوف تؤثر درجة حرارة المعالجة والوقت والظروف الأخرى للمادة على اختيار مثبتات الضوء. على سبيل المثال ، يحتوي مثبت الضوء 622 على مقاومة للمعالجة عالية الحرارة ويمكن أن يتكيف مع العمليات ذات درجة الحرارة العالية مثل صب الحقن والبثق.

2. عوامل بيئة التطبيق

• الظروف المناخية: شدة الأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة والرطوبة وعوامل أخرى تختلف اختلافًا كبيرًا في المناطق المناخية المختلفة. في بيئات درجات الحرارة العالية وعالية الرطوبة ، أصبح تثبيت الضوء 2022 هو الخيار المفضل لأماكن الساحلية والبيئات الأخرى بسبب معدل فقدان وزنه للمياه بنسبة 0.4 ٪ فقط (المسلوق في الماء عند 95 درجة مئوية لمدة 100 ساعة).
• التعرض الكيميائي: المواد الكيميائية التي قد تتلامسها المادة ستؤثر على اختيار مثبتات الضوء. في السيناريوهات التي يتم الاتصال بها بسهولة المواد الحمضية ، مثل أحواض السباحة والمتنزهات الصناعية الكيميائية ، تصبح مقاومة الحمض لمثبت الضوء 119 ميزة رئيسية.
• خدمة الخدمة: تعتبر عمر الخدمة المتوقع للمنتج اعتبارًا مهمًا عند اختيار مثبتات الضوء. من منظور موازنة التكاليف الاقتصادية والأداء ، يؤدي تثبيت الضوء 783 بشكل كبير في السيناريوهات مع دورة خدمة لمدة 2-3 سنوات ، في حين أن مثبت الخفيفة 944 مناسب للأماكن الرياضية المهنية التي تتطلب حياة أطول.

3. متطلبات الأداء والاحتياجات الخاصة

• الأداء البصري: بالنسبة للمنتجات التي تتطلب شفافية عالية ولمعان ، مثل الأفلام البصرية والطلاء الشفاف ، يجب تحديد مثبتات الضوء التي لا تؤثر على الأداء البصري للمادة. على سبيل المثال ، يمكن أن يحقق مثبتات الضوء Jinjun564 حماية فعالة مع كمية إضافة منخفضة للغاية فقط (0.1 ٪ -2.0 ٪) بسبب معامل الانقراض المولي العالي. لا يزال بإمكانه توفير حماية فعالة في طبقات الأفلام الرقيقة الفائقة أقل من 1 ميكرون ، مما يضمن شفافية الطلاء.
• الأداء الميكانيكي: يعد معدل الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد والاستطالة عند كسر المادة مؤشرًا مهمًا لتقييم فعالية مثبتات الضوء. تشير الاختبارات إلى أن الخصائص الميكانيكية للخيوط العشبية الاصطناعية المضافة مع تثبيت الضوء 944 لا تزال تحتفظ بأكثر من 70 ٪ بعد 3000 ساعة من الشيخوخة.
• متطلبات حماية البيئة والسلامة: مع تشديد لوائح حماية البيئة ، زاد استثمار البحث والتطوير في منتجات HALS الخالية من الهالوجين من 15 ٪ في 2024 إلى 32 ٪ في عام 2028. وقد بنيت الشركات الرائدة مثل BASF و Beijing Tiangang خطوط إنتاج مغلقة بالكامل مع انبعاثات المذيبات صفرية.

3.2 أساس لاختيار الضوئية

يتطلب اختيار photoinitiator المناسب أيضًا النظر في عوامل متعددة لضمان تطابق نظام الصياغة ومتطلبات التطبيق:

1. خصائص نظام التأمين الضوئي

• نوع prepolymer: يستجيب البوليمرات المختلفة بشكل مختلف إلى photoinitiators. المبدأ الرئيسي هو اختيار photoinitiator مع النشاط المناسب وفقًا لنوع prepolymer و monomer.
• لون النظام: بالنسبة للأنظمة الملونة ، يجب تحديد النشاطات الضوئية ذات النشاط العالي في نظام الألوان هذا. أظهرت الدراسات أنه في مواد السيليكون السوداء للأشعة فوق البنفسجية والأنظمة التي تستخدم ITX و TPO و 819 و 907 و 369 كمبادرين لديهم أوقات علاج أقصر ، مما يشير إلى أن هؤلاء المبادرين لديهم نشاط بدء عالي نسبيًا في الأنظمة الملونة.
• طريقة المعالجة: حدد photoinitiator المناسب وفقًا لطريقة المعالجة. على سبيل المثال ، يمكن أن يخضع المصورون الضوئيون الراديكاليون الجذريون الهجين على كل من البلمرة الجذرية والبلمرة الكاتيونية ، والتي يمكن أن تتجنب نقاط الضعف وإعطاء اللعب الكامل لنقاط القوة ، مع تأثيرات تآزرية.

2. خصائص مصدر الضوء وظروف المعالجة

• طول الموجة المصدر للضوء: يجب أن يتطابق طيف الامتصاص في Photoinitiator مع طيف الانبعاث لمصدر الإشعاع وله معامل انقراض مولي مرتفع نسبيًا. على سبيل المثال ، يحتوي Lap PhotoInitiator على أقصى طول موجة امتصاص يصل إلى 380.5 نانومتر ونطاق امتصاص يصل إلى 410 نانومتر ، والذي يمكن أن يكون متحمسًا بالضوء الأزرق وهو مناسب لمصادر ضوء LED محددة.
• شدة الضوء ووقت التشعيع: الأدوات الضوئية المختلفة لها حساسيات مختلفة لكثافة الضوء ووقت التشعيع. أظهرت الدراسات أنه عندما يكون تركيز photoinitiator 7 ٪ ، فإن الكثافة اللازمة للتركيب الأشعة فوق البنفسجية هي الأقل ، أي أن سرعة المعالجة هي الأسرع. ومع ذلك ، فإن الاستمرار في زيادة التركيز وراء هذه النقطة سيقلل فعليًا من سرعة المعالجة.
• علاج البيئة: عوامل مثل محتوى الأكسجين ودرجة الحرارة في بيئة المعالجة ستؤثر على فعالية photoinitiator. على سبيل المثال ، يحتوي التصوير الكاتيوني على انكماش صغير في الحجم ، والتصاق قوي ، ولا يتم تثبيته بواسطة الأكسجين أثناء عملية المعالجة ، مما يجعله مناسبًا للتخليص الضوئي في بيئة هوائية.

3. متطلبات أداء التطبيق

• علاج السرعة: التطبيقات المختلفة لها متطلبات مختلفة للغاية لعلاج سرعة. يمكن علاج معجون الفضة الموصل السريع للأشعة فوق البنفسجية LTCC التي طورتها Zhejiang Moke في غضون 5 ثوانٍ ، مما يجعلها مناسبة لخطوط الإنتاج التي تتطلب علاجًا سريعًا.
• عمق المعالجة: بالنسبة لأنظمة الأفلام الكثيفة ، يجب النظر في عمق المعالجة للبيوتنيتور. وقد أظهرت الدراسات أن نظام الروثينيوم/الصوديوم البارز (RU/SPS) يمكنه أن يبلد الهياكل السميكة (8.88 ± 0.94 مم) ، في حين أن الهلاميات المائية التي بدأها Irgacure 2959 (1.62 ± 0.49 مم) تُظهر عمق الاختراق السيئ.
• الأداء النهائي: يجب أن تكون منتجات التحلل الضوئي ومنتجات التحلل الضوئي غير سامة ، بدون رائحة ، مستقرة ، سهلة التخزين لفترة طويلة ، ولن يكون لها تأثير سلبي على أداء المنتج النهائي.

3.3 مقارنة المعلمات الرئيسية في اختيار المواد

رابعا. التأثير والتحكم في تحسين العملية

4.1 تأثير مثبتات الضوء على عمليات الإنتاج والكفاءة

إن اختيار واستخدام مثبتات الضوء له تأثيرات متعددة على عمليات الإنتاج والكفاءة:

1. تأثير درجة حرارة المعالجة والاستقرار

• متطلبات الاستقرار الحراري: يجب أن يكون لدى مثبتات الضوء درجة معينة من الاستقرار الحراري ولا تتحلل في درجات الحرارة لضمان الاستقرار أثناء معالجة المواد. على سبيل المثال ، يحتوي مثبت الضوء 622 على مقاومة للمعالجة عالية الحرارة ويمكن أن يتكيف مع العمليات ذات درجة الحرارة العالية مثل صب الحقن والبثق.
• تأثير على نافذة المعالجة: مثبتات الضوء المختلفة لها درجات حرارة تحلل مختلفة وثبات حراري ، والتي ستؤثر على نافذة المعالجة للمواد. على سبيل المثال ، قد تتحلل بعض مثبتات الضوء لتوليد الغازات في درجات حرارة عالية ، مما يؤدي إلى فقاعات أو عيوب سطحية في المنتج.
• وقت المعالجة الممتد: في بعض الحالات ، خاصة عند استخدام مثبتات الضوء المركبة ، قد يكون من الضروري تمديد وقت المعالجة بشكل مناسب للتأكد من أن تثبيت الضوء مشتت بالكامل وتوزيعه بشكل موحد في المادة.

2. طريقة الإضافة والتحكم في التشتت

• توقيت الإضافة: إن توقيت إضافة مثبتات الضوء له تأثير مهم على تشتتها وفعاليتها في المادة. بشكل عام ، يجب إضافة مثبتات الضوء في المرحلة الأولية من ذوبان المواد لضمان تشتت موحد في المادة.
• تقنية التشتت: لتحسين تأثير تشتت مثبتات الضوء ، قد تكون هناك حاجة في بعض الأحيان تقنيات التشتت الخاصة. على سبيل المثال ، في إنتاج الأفلام الزراعية ، يمكن أن يؤدي استخدام خلاط عالي السرعة أو بثق مزدوج إلى تحسين توحيد التشتت في مثبتات الضوء.
• تحضير ماستر باش: يمكن أن تؤدي إضافة مثبتات الضوء في شكل حدود ماستر إلى تحسين دقة القياس وتأثيرات التشتت ، وخاصة مناسبة للمناسبات التي يلزم فيها التحكم الدقيق في مبلغ الإضافة.

3. تحسين الآثار التآزرية للمركبة

• مركب متعدد المكونات: في الصناعة ، غالبًا ما يتم تحقيق الوقاية الفعالة للتخلف عن الصور وتخلفها عن طريق مضاعفة مثبتتين أو أكثر من مثبتات الضوء مع آليات مختلفة للعمل لامتصاص الضوء فوق البنفسجي في نطاقات الطول الموجي المختلفة ، والتي يمكن أن تحقق تأثيرات ممتازة لا يمكن لمثبت الضوء الواحد تحقيقها.
• آلية التآزر: على سبيل المثال ، يمكن استخدام Uvinul 4050 بمفرده أو بالاشتراك مع HALS عالية الاستقرار في الوزن الجزيئي لتحقيق تأثيرات تآزرية. له تأثيرات تآزرية جيدة مع امتصاصات البنزوات فوق البنود ومضادات الأكسدة الفينول التي تعوقها ، والتي يمكن أن تحسن مقاومة الطقس وثبات لون PP و HDPE.
• تحسين نسبة الإضافة: عند تضمين مثبتات الضوء المختلفة ، من الضروري تحسين نسبة كل مكون لتحقيق أفضل تأثير. على سبيل المثال ، في الطلاء السيارات ، تبلغ كمية الإضافة الموصى بها من تثبيت ضوء BASF 292 0.5-2 ٪ ، ويمكن استخدامها في تركيبة مع 1-3 ٪ من امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مثل Tinuvin 1130 و Tinuvin 384-2.

4.2 تأثير المصورات الضوئية على عمليات الإنتاج والكفاءة

خصائص واستخدام الضوئيين لها تأثير حاسم على عملية التأمين الضوئي وكفاءة الإنتاج:

1. اختيار مصدر الضوء والتحكم في الطاقة

• مطابقة مصدر الضوء: يحتاج المصورات الضوئية المختلفة إلى مطابقة مصادر الإضاءة المقابلة. على سبيل المثال ، يكون Irgacure 2959 و LAP فعالين في نطاق الطول الموجي 320-500 نانومتر ، في حين أن نظام الكبريت الروثينيوم/الصوديوم له تأثيرات أفضل في نطاق الضوء المرئي من 400-500 نانومتر.
• تحسين كثافة الطاقة: ترتبط كفاءة البدء في Photoinitiators ارتباطًا وثيقًا بكثافة الطاقة لمصدر الضوء. أظهرت الدراسات أن المختلفين الضوئيين لديهم متطلبات مختلفة لكثافة الطاقة ، والتي تحتاج إلى تحسين وفقًا لظروف محددة.
• مزايا مصادر ضوء LED: تدعم تركيبات Photoinitiator المتقدمة الانتقال إلى تقنيات LED ومرئية لعلاج الضوء ، ومواءمة الإنتاج مع الأهداف البيئية مع الحفاظ على جودة المنتج أو تحسينه.

2. التحكم في التركيز وعلاج كفاءة

• تحديد التركيز الأمثل: تركيز photoinitiator له تأثير كبير على معدل المعالجة. أظهرت الدراسات أنه عندما يكون تركيز photoinitiator 7 ٪ ، فإن الكثافة اللازمة للتركيب الأشعة فوق البنفسجية هي الأقل ، أي أن سرعة المعالجة هي الأسرع. ومع ذلك ، فإن الاستمرار في زيادة التركيز وراء هذه النقطة سيقلل فعليًا من سرعة المعالجة.
• تأثير التركيز على عمق المعالجة: تركيز photoinitiator لا يؤثر فقط على سرعة المعالجة ولكن أيضًا عمق المعالجة. على سبيل المثال ، في راتنجات الأسنان ، مع زيادة تركيز CQ ، يزداد معدل التحويل والخصائص الميكانيكية (مثل المعامل المرن والصلابة) ، بينما يتناقص عمق المعالجة.
• تأثير سمك المواد: بالنسبة للمواد ذات السماكة المختلفة ، يجب تعديل تركيز photoinitiator وظروف المعالجة. على سبيل المثال ، يعد Irgacure 819 عبارة عن ضوئي للأشعة فوق البنفسجية ذات الأغراض العامة عالية الكفاءة ، وخاصةً مناسبة لعلاج أنظمة الأفلام السميكة ، وخاصةً للأنظمة البيضاء والمواد المقواة بالألياف الزجاجية.

3. العوامل البيئية والتحكم في العملية

• تأثير تثبيط الأكسجين: أثناء عملية التصوير الضوئي الجذري الحرة ، يعد الأكسجين أحد العوامل الرئيسية المثبطة. أظهرت الدراسات أن التصوير الكاتيوني يحتوي على انكماش صغير في الحجم ، والتصاق قوي ، ولا يمنعه الأكسجين أثناء عملية المعالجة. ليس من السهل الانتهاء من رد الفعل ، ولديه قدرة قوية "بعد المعالجة" ، مما يجعلها مناسبة للتخلي عن الأفلام السميكة.
• تأثير درجة الحرارة: سوف تؤثر درجة الحرارة المحيطة على النشاط ومعدل المعالجة من photoinitiator. بشكل عام ، ستؤدي زيادة درجة الحرارة إلى تسريع معدل تفاعل البلمرة ، ولكن درجة الحرارة المرتفعة للغاية قد تسبب تشوه المواد أو انخفاض الأداء.
• السيطرة على الرطوبة: في بعض أنظمة photoinitiator ، قد تؤثر الرطوبة المحيطة على تأثير المعالجة. على سبيل المثال ، تعد أنظمة Photoinitiator المستندة إلى الماء أكثر حساسية للتغيرات في الرطوبة المحيطة ، ويجب التحكم في رطوبة بيئة العملية بصرامة.

4.3 التأثيرات التآزرية للاثنين في تحسين العملية

في بعض العمليات ، يجب استخدام المثبتات الضوئية والمؤسسات الضوئية بشكل تآزري. في هذا الوقت ، يكون تفاعلهم أمرًا ضروريًا لتحسين العملية:

• الآثار التآزرية في الطلاءات الأشعة فوق البنفسجية: في الطلاءات الأشعة فوق البنفسجية ، يكون الضوئيون المسؤولون عن بدء تفاعل البلمرة ، في حين أن مثبتات الضوء مسؤولة عن حماية الطلاء من التحلل الضوئي أثناء الاستخدام. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي إضافة BASF إعاقة مثبتات الضوء الأميني tinuvin292 إلى الطلاءات التي يمكن أن تقلل من صفراء أنظمة الأكريليك تحت أشعة الشمس في الهواء الطلق.
• تسلسل إضافة التآزر: في الأنظمة التي يتم فيها استخدام كل من مثبتات الضوء والمثبتات الضوئية ، قد يؤثر تسلسل الإضافة على التأثير النهائي. بشكل عام ، يجب إضافة مثبتات الضوء أولاً وتفريقها بالكامل ، ثم يجب إضافة الضوئيات الضوئية.
• التحكم في التفاعل: قد تتفاعل بعض مثبتات الضوء مع المصورات الضوئية ، مما يؤثر على تأثير المعالجة. على سبيل المثال ، قد يتفاعل تثبيت ضوء BASF 292 مع مكونات الطلاء (مثل محفزات الحمض) ، والتي يجب تقييمها بعناية.

خامسا - الاختلافات الوظيفية ومقارنة الميزة في سيناريوهات التطبيق

5.1 مقارنة التطبيق في مجال مواد البناء والبناء

مزايا مثبتات الضوء في مجال البناء:

• تمديد عمر خدمة مواد البناء: في الطلاء المعماري ، يمكن أن تمنع مثبتات الضوء بشكل فعال الطلاء من الحفاظ على اللمعان تحت التعرض لأشعة الشمس ، وتجنب التكسير والكثير ، ومنع الانفجار والتقشير السطحي ، وبالتالي تمديد عمر خدمة الطلاء بشكل كبير.
• تحسين المتانة: تستخدم للطلاء المعماري في الهواء الطلق (مثل الأسطح) ، والمواد اللاصقة المعمارية ، ومانعات التسرب لتوفير حماية طويلة الأجل.
• حماية البيئة والحفاظ على الطاقة: من خلال تمديد عمر خدمة مواد البناء وتقليل تردد الاستبدال ، يتم تقليل التأثير البيئي وتكلفة دورة حياة المبنى بأكملها.

مزايا الضوئية في مجال البناء:

• بنية المعالجة السريعة: في تطبيقات مثل مانعات التسرب والطلاء المقاوم للماء ، يمكن أن يحقق الضوئيون المعالجة السريعة وتحسين كفاءة البناء.
• خصائص المعالجة ذات درجة الحرارة المنخفضة: يمكن لبعض أنظمة photoinitiator علاج البيئات في درجات الحرارة المنخفضة ، مما يوسع موسم البناء والنافذة الزمنية.
• التحكم الدقيق: تتيح تقنية التصوير الضوئي التحكم الدقيق ، وخاصة مناسبة لتصنيع هياكل البناء المعقدة والأجزاء الزخرفية.

5.2 مقارنة التطبيق في مجال السيارات والنقل

مزايا مثبتات الضوء في مجال السيارات:

• مقاومة الطقس الممتازة: إنه يعمل بشكل أفضل في الطلاء الخاص بالسيارات ويمكنه منع الطلاء بشكل فعال من الحفاظ على اللمعان تحت التعرض لأشعة الشمس ، وتجنب التكسير والكثير.
• منع الاصفرار: إضافة BASF أعاق تثبيت ضوء الأمين tinuvin292 يمكن أن يقلل من اصفرار أنظمة الأكريليك تحت أشعة الشمس في الهواء الطلق.
• حماية المواد: ارتفعت نسبة إضافة HALS في مواد المصد من مادة البولي بروبيلين لسيارات الطاقة الجديدة إلى 0.5 ٪ -0.8 ٪ ، أعلى بنسبة 30 ٪ من مركبات الوقود التقليدية. في الوقت نفسه ، عززت معايير VOC أكثر صرامة في المركبات قسط الأسعار بنسبة 15 ٪ -20 ٪ للمنتجات المنخفضة.

مزايا الضوئية في مجال السيارات:

• الإنتاج الفعال: يتيح المعالجة للأشعة فوق البنفسجية عوائد أعلى ، واستخدام أعلى للآلة ، وسرعات إنتاج أسرع ، مما يحسن من السعة الإنتاجية الكلية والكفاءة.
• تقليل وقت التنظيف ووقت الإعداد: تعالج المواد الكيميائية للأشعة فوق البنفسجية فقط عند تعرضها لطاقة الأشعة فوق البنفسجية ، مما يلغي الحاجة إلى التنظيف الفوري وتقليل وقت العمل للإعداد ، وهو مفيد بشكل خاص لصناعة طباعة الفنون الرسوم والتطبيقات الأخرى.
• تحسين جودة الطلاء: تتيح تقنية التصوير الضوئي طلاء أكثر موحدة وأرق ، مما يحسن جماليات ومقاومة التآكل لسطح السيارات.

5.3 مقارنة التطبيق في مجال التغليف والطباعة

مزايا مثبتات الضوء في مجال التغليف:

• تمديد عمر منتجات المنتج: في أفلام تغليف المواد الغذائية ، تحافظ مثبتات الضوء على نفاذية الفيلم مع ضمان السلامة ، وتعزيز جاذبية الرف.
• حماية المحتويات: منع ضوء الأشعة فوق البنفسجية من اختراق مادة التغليف وحماية المحتويات من تكسور الضوئي.
• تحسين قوة المواد: يمكن أن تؤدي إضافة مثبتات الضوء إلى مواد تغليف البولي أوليفين إلى تحسين معدل الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية للمادة وتقليل الأضرار أثناء النقل والتخزين.تحسين قوة المواد: يمكن أن تؤدي إضافة مثبتات الضوء إلى مواد تغليف البولي أوليفين إلى تحسين معدل الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية للمادة وتقليل الأضرار أثناء النقل والتخزين.

مزايا الضوئية في مجال الطباعة:

• المعالجة السريعة: في أحبار الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن أن يمتص الضوئيون طاقة الإشعاع فوق البنفسجي أثناء عملية معالجة الحبر لتشكيل الجذور الحرة أو الكاتيونات ، وبدء البلمرة ، والتشابك ، وتطعيم تفاعلات المونومرات والقلة. في وقت قصير جدًا ، يتم علاج الحبر في بنية شبكة ثلاثية الأبعاد ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الطباعة بشكل كبير.
• الطباعة عالية الدقة: مناسبة لعمليات الطباعة عالية الدقة مثل المرونة وطباعة الحفر ، وضمان وضوح النمط وتشبع اللون.
• حماية البيئة: لا تحتوي أحبار الأشعة فوق البنفسجية على مركبات عضوية متقلبة (VOCs) ، وتلبية متطلبات حماية البيئة وتقليل تلوث الهواء.

5.4 مقارنة التطبيق في مجال الإلكترونيات والبصورة الإلكترونية

مزايا مثبتات الضوء في مجال الإلكترونيات:

• حماية المكونات الإلكترونية: في الخلايا الكهروضوئية العضوية ، يتم استخدام مثبتات الضوء كطبقات واقية للتغليف لتوسيع كفاءة توليد الطاقة للبطاريات في البيئات الخارجية ، مما يساهم في تطوير الطاقة الخضراء.
• الحفاظ على الأداء البصري: يستخدم في الألياف البصرية ، والعروض ، والأجهزة الأخرى لمنع الأصفر والشيخوخة للمواد والحفاظ على الأداء البصري.
• مقاومة درجات الحرارة العالية: في مواد التغليف LED عالية الطاقة ، يجب اختيار مثبتات الضوء ذات المقاومة ذات درجة الحرارة العالية لضمان استقرار المادة تحت تشغيل درجات الحرارة العالية على المدى الطويل.

مزايا الضوئية في حقل الإلكترونيات الضوئية:

• التصنيع الدقيق: في مجال المعالجة الإلكترونية الدقيقة ، يتم استخدام photoinitiators في عمليات التصوير الفوتوغرافي الضوئي لتحقيق نمط عالي الدقة ، وتلبية متطلبات التصغير والتكامل العالي للمكونات الإلكترونية.
• تصنيع الأجهزة البصرية: يستخدم في تصنيع الطلاء الألياف الضوئية ، وأدلة الموجات البصرية ، وغيرها من الأجهزة البصرية لضمان الخصائص البصرية والقوة الميكانيكية للأجهزة.
• النماذج الأولية السريعة: في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمكونات الإلكترونية ، تمكن المصورون الضوئيون من المعالجة السريعة للمواد ، وتحقيق النماذج الأولية السريعة والإنتاج المخصص.

السادس. اتجاهات التنمية المستقبلية

6.1 اتجاهات تطوير مثبتات الضوء

يتطور سوق تثبيت الضوء نحو الأداء الأعلى ، وحماية البيئة ، والتخصص:

• اتجاه عالي الأداء: مع تطوير حقول عالية التقنية مثل الفضاء والسكك الحديدية عالية السرعة والطاقة الجديدة ، يتم تقديم المتطلبات العليا لأداء مثبتات الضوء. على سبيل المثال ، في مركبات الطاقة الجديدة ، ارتفعت نسبة إضافة HALS في مواد المصد من البولي بروبيلين إلى 0.5 ٪ -0.8 ٪ ، و 30 ٪ أعلى من تلك الموجودة في سيارات الوقود التقليدية.
• حماية البيئة والسلامة: مع تشديد لوائح حماية البيئة ، زاد استثمار البحث والتطوير في منتجات HALS الخالية من الهالوجين من 15 ٪ في 2024 إلى 32 ٪ في عام 2028. وقد بنيت الشركات الرائدة مثل BASF و Beijing Tiangang خطوط إنتاج مغلقة بالكامل مع انبعاثات المذيبات صفرية.
• التخصص والتخصيص: حقول التطبيق المختلفة لها متطلبات مختلفة لمثبتات الضوء ، مما يعزز تطوير المنتجات نحو التخصص والتخصيص. على سبيل المثال ، في مجال العشب الاصطناعي ، يجب تحسين مثبتات الضوء خصيصًا وفقًا لسيناريوهات الاستخدام المختلفة ودورات الخدمة.
• تكنولوجيا نانو مركبة: يمكّن تطبيق تقنية النانو مركبات الاستقرار من أن تكون مثبتات الضوء منتشرة بالتساوي في المادة ، مما يؤدي إلى تحسين استقرار وكفاءة تثبيت الضوء. على سبيل المثال ، يتمتع مثبتات أمين على نطاق النانو بتشتت وتوافق أفضل ، مما قد يوفر حماية أكثر فعالية.

6.2 اتجاهات تطوير الضوئية

يتطور سوق Photoinitiator نحو الكفاءة العالية وحماية البيئة والابتكار:

• كفاءة عالية والاستهلاك منخفض الطاقة: مع تطوير مصادر ضوء LED ، يتزايد الطلب على الأدوات الضوئية ذات الحساسية العالية في نطاق الضوء المرئي. على سبيل المثال ، يحتوي Lap PhotoInitiator على أقصى طول موجة امتصاص يصل إلى 380.5 نانومتر ونطاق امتصاص يصل إلى 410 نانومتر ، والذي يمكن أن يكون متحمسًا بالضوء الأزرق وهو مناسب لمصادر ضوء LED محددة.
• حماية البيئة والسلامة: تطوير الصور الضوئية الصديقة للبيئة ذات السمية المنخفضة ، الرائحة المنخفضة ، والهجرة المنخفضة. على سبيل المثال ، أصبحت الضوئيون الضوئيون القائمون على الماء والأوراق الضوئية الصلبة نقاطًا ساخنة للبحث.
• التكامل متعدد الوظائف: تطوير الصور الضوئية متعددة الوظائف التي لا يمكنها بدء تفاعلات البلمرة فحسب ، بل لها أيضًا وظائف أخرى مثل مضادات الجراثيم والشفاء الذاتي. على سبيل المثال ، يمكن الجمع بين بعض المصورات الضوئية مع عوامل مضادة للبكتيريا لإعداد مواد التصوير الضوئي المضاد للبكتيريا.
• توسيع التطبيق الخاص: قم بتوسيع حقول التطبيقات للأجهزة الضوئية ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، الطبية الحيوية ، والأجهزة الإلكترونية البصرية. في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يلعب الضوئيون دورًا رئيسيًا في معدل البلمرة والأداء ومظهر المنتجات ثلاثية الأبعاد.

6.3 اتجاهات التنمية التعاونية

في المستقبل ، ستظهر مثبتات الخفيفة والمصورات الضوئية اتجاهات تطوير أكثر تعاونيًا:

• تصميم المنتج المتكامل: تصميم المنتجات المتكاملة التي تجمع بين وظائف مثبتات الضوء والمؤسسات الضوئية لتبسيط عملية الإنتاج وتحسين أداء المنتج. على سبيل المثال ، في بعض الطلاءات الأشعة فوق البنفسجية ، يمكن استخدام مضافة تجمع بين استقرار الضوء والوظائف الضوئية لتحقيق كل من المعالجة السريعة ومقاومة الطقس على المدى الطويل.
• تأثير التأثير التآزري: مزيد من دراسة الآلية التآزرية بين مثبتات الضوء والضوئية لتحسين تركيبة ونسبةها لتحقيق نتائج أفضل. على سبيل المثال ، في المواد اللاصقة للأشعة فوق البنفسجية عالية الأداء ، من خلال إدخال امتصاصات الأشعة فوق البنفسجية ومثبتات ضوء الأمين ، يتم تحسين مقاومة الطقس للمادة اللاصقة للأشعة فوق البنفسجية ، في حين أن التأثير التآزري لمضادات ا