4. Хлорбензофенон имеет уникальную молекулярную структуру, которая позволяет ему особым образом взаимодействовать с ультрафиолетовым светом. Молекула содержит сопряженные π – электронные системы, прежде всего за счет наличия двух фенильных колец и карбонильной группы (). Эти сопряженные системы отвечают за его способность поглощать ультрафиолетовый свет.
Когда 4-хлорбензофенон находится в возбужденном состоянии из-за поглощения УФ-излучения, он претерпевает ряд химических превращений с образованием реакционноспособных частиц. В случае 4-хлорбензофенона, который является типом свободнорадикального фотоинициатора, он обычно генерирует свободные радикалы.
Возбужденная молекула 4-хлорбензофенона может вступать в реакцию Норриша I типа. В этой реакции расщепляется связь углерод — углерод, прилегающая к карбонильной группе (связь). Энергия УФ-индуцированного возбуждения ослабляет эту связь, вызывая ее гомолитический разрыв. В результате образуются два свободных радикала: бензоильный радикал () и 4-хлорфенильный радикал (). Эти свободные радикалы представляют собой высокореактивные частицы с неспаренными электронами, и они имеют решающее значение для инициирования процесса полимеризации в УФ-отверждаемом покрытии. Образование этих свободных радикалов представляет собой быстрый процесс, который происходит в течение очень короткого времени после поглощения УФ-света 4-хлорбензофеноном.
Свободные радикалы, образующиеся из 4-хлорбензофенона, играют центральную роль в инициировании полимеризации мономеров и преполимеров, присутствующих в покрытии, отверждаемом УФ-излучением. Мономеры в покрытии обычно содержат двойные связи углерод-углерод ().
Свободные радикалы, такие как бензоильный радикал и 4-хлорфенильный радикал, реагируют с двойными связями мономеров. Неспаренный электрон свободного радикала атакует один из атомов углерода в двойной связи. Эта реакция присоединения образует новую ковалентную связь, и неспаренный электрон переносится на другой атом углерода двойной связи, создавая новый свободный радикал на конце мономерного звена. Например, если мономер представляет собой акрилатный мономер (, где – органическая группа), бензоильный радикал () может присоединяться к двойной связи следующим образом: . Этот новый мономер с концевыми радикалами может затем реагировать с другой молекулой мономера, продолжая процесс полимеризации с ростом цепи.
Стоимость - Эффективность
При рассмотрении экономической эффективности 4-хлорбензофенона по сравнению с другими распространенными фотоинициаторами он выделяется по нескольким аспектам. На рынке цена 4-хлорбензофенона относительно конкурентоспособна. Например, по сравнению с некоторыми высокоэффективными, но более дорогими фотоинициаторами, такими как 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид (ТПО), который часто используется в приложениях, требующих высококачественного отверждения, и имеет относительно высокую цену за единицу массы, 4. Хлорбензофенон предлагает более экономичный вариант.
Экономическая эффективность зависит не только от цены на сырье. Поскольку 4-хлорбензофенон можно использовать в относительно более низких концентрациях в рецептурах покрытий, отверждаемых УФ-излучением, при этом достигая при этом удовлетворительных результатов отверждения, это еще больше снижает общую стоимость. Во многих стандартных применениях покрытий, отверждаемых УФ-излучением, достаточно концентрации 0,5–5% 4-хлорбензофенона по массе состава покрытия. Это означает, что для крупномасштабного производства покрытий количество требуемого фотоинициатора относительно невелико, что со временем приводит к значительной экономии затрат. Напротив, некоторые другие фотоинициаторы, возможно, придется использовать в более высоких концентрациях для достижения того же уровня эффективности отверждения, что увеличивает общую стоимость состава покрытия.
Физические свойства
Использование 4-хлорбензофенона в качестве фотоинициатора придает несколько желательных физических свойств отверждаемым УФ-отверждаемым покрытиям. Одним из заметных преимуществ является повышение твердости. Твердость имеет решающее значение для покрытий, поскольку она определяет устойчивость покрытия к царапинам, истиранию и износу. Покрытия, отвержденные 4-хлорбензофеноном, часто имеют более высокую твердость по сравнению с покрытиями, отвержденными некоторыми другими фотоинициаторами.
В эксперименте по определению твердости с использованием метода твердости карандашом УФ-отверждаемое покрытие, в состав которого входит 4-хлорбензофенон, достигло твердости 3H, в то время как аналогичный состав покрытия с другим фотоинициатором (например, производным на основе бензофенона с более низкими характеристиками) достиг твердости только 2H. Эта более высокая твердость делает изделия с покрытием более подходящими для применений, где они могут вступать в контакт с абразивными поверхностями, например, в автомобильной промышленности, где кузова автомобилей подвергаются различным факторам окружающей среды и потенциальным царапинам.
Аспекты окружающей среды и безопасности
4. Преимущество хлорбензофенона заключается в низкой летучести и относительно слабом запахе, что очень полезно как для окружающей среды, так и для здоровья пользователей. Низкая летучесть означает, что во время нанесения покрытия и процесса отверждения в воздух выделяется меньше вредных паров.
В процессе нанесения покрытия в закрытой среде, например, в покрасочной камере, использование 4-хлорбензофенона может значительно снизить концентрацию летучих органических соединений (ЛОС) в воздухе. Это не только помогает соблюдать экологические нормы в отношении качества воздуха, но и создает более здоровую рабочую среду для операторов. Рабочие с меньшей вероятностью подвергаются воздействию потенциально вредных паров, что снижает риск респираторных проблем и других проблем со здоровьем, связанных с воздействием ЛОС.
Токсичность и безопасность
Что касается токсичности, 4-хлорбензофенон был изучен, и его профиль безопасности показывает определенные преимущества по сравнению с некоторыми другими фотоинициаторами. По имеющимся токсикологическим данным 4-Хлорбензофенон обладает относительно низкой острой токсичностью. В ходе испытаний на острую токсичность было обнаружено, что значения LD50 (доза, необходимая для уничтожения 50% исследуемой популяции) для 4-хлорбензофенона относительно высоки, что указывает на то, что потребуется проглотить относительно большое количество вещества или в противном случае они могут причинить серьезный вред.
Что касается раздражения кожи и глаз, правильное обращение с 4-хлорбензофеноном и соблюдение правил техники безопасности, таких как ношение соответствующих средств индивидуальной защиты (СИЗ), таких как перчатки и защитные очки, могут свести к минимуму риск побочных эффектов. По сравнению с некоторыми фотоинициаторами, которые могут вызывать большее раздражение кожи или глаз, 4-хлорбензофенон представляет меньший риск. В промышленных условиях использование 4-хлорбензофенона можно контролировать с помощью стандартных протоколов безопасности. Например, на заводе по производству покрытий рабочих обучают осторожному обращению с составами, содержащими 4-хлорбензофенон, и завод оборудован соответствующими системами вентиляции для предотвращения накопления любых потенциальных паров или пыли. Это гарантирует, что использование 4-Хлорбензофенона в производстве УФ-отверждаемых покрытий может осуществляться безопасно, с минимальным риском для здоровья работников и окружающей среды.
Заключение
4. Хлорбензофенон играет ключевую роль в качестве фотоинициатора в покрытиях, отверждаемых УФ-излучением. Его уникальная химическая структура позволяет ему эффективно поглощать УФ-излучение, генерируя реактивные свободные радикалы, которые инициируют процесс полимеризации, приводящий к образованию прочного и высокоэффективного покрытия.
Преимущества 4-хлорбензофенона перед другими фотоинициаторами многочисленны. Он предлагает экономическую эффективность, конкурентоспособную цену и возможность использования в относительно низких концентрациях. Его эффективность отверждения замечательна: высокая скорость отверждения и хорошая глубина отверждения. Полученные покрытия обладают превосходными физическими и химическими свойствами, включая высокую твердость, гибкость, износостойкость и химическую стойкость. Кроме того, его низкая летучесть, слабый запах и относительно низкая токсичность делают его более экологически чистым и безопасным для пользователя вариантом.
