Почти каждый из нас в жизни сталкивался с материалами, которые при воздействии на них ультрафиолетовым излучением твердеют. Это могли быть пломбы на зубах, гель для ногтей, лаки для покрытия дерева и т.д. Но если спросить из-за чего материал твердеет, мало кто сможет объяснить данный процесс. Сейчас об этом расскажем.
Точнее этот процесс называется полимеризацией. Процесс полимеризации запускает УФ-излучение.
Ультрафиолетовое излучение, если кратко, это электромагнитные волны, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями, обладающие высокой энергией фотонов. Источники УФ бывают как естественные (Солнце, молнии), так и искусственные (ртутные и ксеноновые лампы, дуговые лампы, УФ-светодиоды).
Теперь разберемся какие компоненты входят в УФ-материалы
Пигмент. Несет две функции: цвет и глубина проникновения УФ. Проще говоря, чем пигмента больше, тем слабее проходит УФ. Пигмент поглощает УФ-излучение, от него зависит, насколько глубоко УФ-излучение, падающее от источника света на отверждаемую поверхность, проникнет в массу материала для того, чтобы осуществилась объемная полимеризация.
Мономеры. Используются как строительные блоки для будущих полимеров. А также вместо растворителей или воды для понижения вязкости УФ-составов: они не испаряются, а становятся частью отвердевшего объема в процессе полимеризации.
Олигомеры. Также являются строительными блоками. Вдобавок отвечают за адгезию (сцепление), краскоперенос, скорость полимеризации и за глянец.
Фотоинициаторы. Влияют на скорость и тип полимеризации, которая бывает поверхностной и объемной.
Есть и другие добавки, определяющие, насколько хорошо хранится материал, насколько с ним легко работать, как растекается, и т.д.
Так почему же материалы УФ-отверждения застывают?
Все начинается с фотоинициаторов. Эти молекулы устойчивы к обычному свету, он их не разрушает. Но энергия кванта у УФ выше, чем у видимого спектра. Поэтому фотоинициаторы поглощают энергию от УФ-излучения и связь в молекуле разрывается с образованием двух фрагментов — свободных радикалов (это химически очень активные вещества, которым только дай с кем-нить соединиться).
Радикалы присоединяются к молекулам мономера (или олигомера) и превращают их в радикалы. Далее происходит рост цепи - последовательное присоединение молекул мономера к растущему радикалу (затвердевание). И после обрыв цепи - взаимодействие радикальных частиц с образованием неактивных макромолекул (рост цепи прекращается, если взаимодействуют между собой два полимерных радикала). Теперь материал затвердел!
В общем, полимеры растут как змейка в игре: с головы добавляется по элементу. А рост прекращается, когда соединяется две змейки.
Процесс УФ-полимеризации называют также УФ-сушкой, хотя фраза «УФ-сушка» имеет переносное значение, поскольку высыхание жидкости в данном процессе практически не происходит.
Самое главное преимущество у материалов УФ-отверждения - экологичность. Ультрафиолетовая полимеризация, в сравнении с другими методами сушки, на 50% снижает загрязнение окружающей среды. В УФ-материалах нет вредных растворителей и примесей подверженных испарению.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru