UV Curable Coating
Một số khái niệm cơ bản.
Giới thiệu khái quát.
Sơn UV là loại sơn mà thành phần khác biệt so với các loại sơn phổ biến hiện nay và có lịch sử phát triển hơn 50 năm.
Về bản chất, loại sơn này chỉ dùng năng lượng của tia UV để phân hủy chất khơi mào tạo gốc tự do cho phản ứng đóng rắn sơn nên theo thói quen, người ta gọi là sơn UV. Có nghĩa là nếu dùng bất cứ nguồn năng lượng nào , chỉ cần đủ cường độ để phân hủy chất khơi mào đều cũng có thể làm đóng rắn sơn được. Hoặc bất cứ phản ứng hóa học nào sinh ra gốc tự do cũng làm đóng rắn sơn ( như phản ứng khâu mạch của Polyester không no)
Xem Bảng 1 có thể thấy sự khác biệt trong thành phần sơn UV so với các hệ sơn khác
TIA UV
Tia UV là tia sáng có bước sóng nằm trong dải 100-400 nm. Có 4 loại tia UV gồm : UVA, UVB,UVB ,UVC,V-UV ( ngoài ra một số tài liệu còn đề cập đến UV-V - Visible UV ) . Tia UV có năng lượng tương đối lớn. Chính nguồn năng lượng này làm phá vỡ kiên kết của các hóa chất khơi mào ( hay còn gọi là chất hoạt hóa quang học) , từ đó sinh ra gốc tự do và khơi mào phản ứng với các liên kết không no ( thường là nối đôi) có sẵn trong Oligomer/Monomer.
Ta có thể thấy bản dưới đây , năng lượng của tia UV của từng dải bước sóng và năng lượng phá vỡ liên kết tương ứng )
Năng lượng phá vỡ nối đôi của C=C có ở tia UV có bước sóng 161 nm.
-
Oligomer : dạng hợp chất có phân tử lượng trung bình ( thấp hơn Polymer ), có độ nhớt thấp, không sử dụng dung môi để pha loãng. Thông thường có chứa gốc Acrylate ( có nối đôi), có khả năng tham gia phản ứng khâu mạch.
-
Monomer : Hợp chất thấp phân tử, độ nhớt thấp, nhiệt độ bay hơi cao ( thấp nhất là hơn 90 độ C ) . Thông thường có chứa gốc Acrylate như Oligomer, dùng để điều chỉnh độ nhớt và một số tính năng của sơn ( như độ bám, độ cứng, khả năng chảy...)
-
Chất hoạt hóa quang học : là hợp chất nhận năng lượng tia UV, sau đó phân hủy thành gốc tự do, từ đó bắt đầu phản ứng đóng rắn.
Quá trình đóng rắn sơn UV
Bước 1 : Hỗn hợp sơn gồm : Oligomer, Monomer, PI ( Photo Initiator ) được apply ( quét, phun,cán trục, kéo màng) lên bề mặt vật liệu
Bước 2 : Bề mặt được sơn chiếu dưới đèn UV , PI nhận năng lượng UV và phân hủy thành gốc tự do.
Bước 3 : Gốc tự do phản ứng với các gốc không no của Oligomer và Monomer, tạo thành mạng liên kết ngang, bắt đầu quá trình polymer hóa.
Bước 4 : Các gốc tự do tham gia khơi mào phản ứng dây chuyền và tự phản ứng với nhau , hoàn thành quá trình khâu mạch và sơn đóng rắn hoàn toàn
- Như ta có thể thấy trên hình, hàm lượng rắn của sơn UV không đổi suốt quá trình đóng rắn. Do phản ứng khâu mạch nên vẫn có sự co ngót, tuy nhiên không đáng kể.
