Monómeros UV monofuncionales

En el número anterior, presentamos la definición, las funciones y la clasificación de los monómeros UV. Los monómeros UV se pueden dividir en tipos monofuncionales, difuncionales y multifuncionales de acuerdo con el número de grupos reactivos contenidos en cada molécula. Hoy, discutiremos los monómeros UV monofuncionales.

Los monómeros UV monofuncionales se refieren a los que contienen un solo grupo capaz de participar en la reacción de curado por molécula. Los tipos de grupos funcionales incluyen acrilatos, metacrilatos, vinilos, éteres de vinilo, epoxies, etc.

Los monómeros UV monofuncionales, debido a su bajo peso molecular, exhiben una alta volatilidad, lo que lleva a problemas como un fuerte olor y alta irritancia. Además de estos, ¿qué otras características poseen los monómeros UV monofuncionales?

1. Baja viscosidad

La mayoría de los monómeros UV monofuncionales exhiben baja viscosidad, típicamente por debajo de 30 CPS, lo que posee una fuerte capacidad de diluyente.

2. Tasa de curado lenta

Debido a la presencia de un solo grupo reactivo fotocurable en monómeros UV monofuncionales, su velocidad de fotocratación es lenta.

3. Contracción de bajo volumen al curarse

Durante el proceso de polimerización de adición de radicales libres, los dobles enlaces de carbono-carbono se convierten en enlaces individuales, lo que resulta en un espacio molecular reducido y una mayor densidad, lo que conduce a la contracción del volumen, analógicos a la congelación de agua en hielo. Debido al bajo contenido de doble enlace en monómeros UV monofuncionales, su contracción de volumen es relativamente mínima. Esta característica hace que tales monómeros UV sean adecuados para aplicaciones que requieren baja contracción, como adhesivos UV.

4. Baja densidad de reticulación

Debido a la presencia de un solo grupo reactivo fotocurable, los monómeros UV monofuncionales no forman puntos de reticulación durante el curado por radiación. Si bien esto puede mejorar la flexibilidad de la película curada y reducir la fragilidad, disminuye simultáneamente propiedades como la dureza, la resistencia a la abrasión y la resistencia al solvente. Por lo tanto, generalmente se usan en combinación con resinas UV multifuncionales y monómeros UV para mantener suficiente densidad de reticulación.

5. Alta tasa de conversión

Los monómeros UV monofuncionales exhiben una alta tasa de conversión debido a su bajo contenido de doble enlace y baja viscosidad, lo que facilita su participación en las reacciones de polimerización.

Lo siguiente introduce algunos monómeros UV monofuncionales comunes.

1. Tipos de acrilato de metilo/butilo

Estos monómeros, caracterizados por baja viscosidad y excelentes propiedades de diluyentes, se usaron como diluyentes en las formulaciones de fotocuración temprana. Sin embargo, debido a su alta volatilidad, fuerte olor y inflamabilidad, ahora rara vez se usan.

2. HEA/HEMA/HPA/HPMA

Estos cuatro monómeros UV contienen grupos hidroxilo, que son beneficiosos para mejorar la adhesión a sustratos polares.

Debido a su alta irritancia, HEA y HPA pueden causar problemas como las alergias de la piel y la irritación ocular cuando se usan en entornos de alta temperatura. Por lo tanto, generalmente no se usan directamente como diluyentes reactivos en las formulaciones, sino más bien en la síntesis de acrilatos de poliuretano.

Los metacrilatos de hidroxi, con un grupo metilo adicional en el carbono del doble enlace, exhiben olor reducido e irritancia de la piel, pero su reactividad en consecuencia disminuye. HEMA y HPMA se usan ampliamente como diluyentes reactivos en los geles de las uñas.

3. IBOA/THFA/CTFA/PHEA

Los cuatro monómeros cuentan con estructuras cíclicas en sus arquitecturas moleculares.

Iboa: acrilato de isobornilo

IBOA es un monómero UV con un grupo isobornilo bicíclico, caracterizado por un alto punto de ebullición, TG alto (temperatura de transición de vidrio), baja contracción y excelente adhesión a varios sustratos, que ofrecen un rendimiento integral excepcional. El único inconveniente es su olor inherente, que puede variar en la aceptabilidad entre diferentes usuarios.

THFA: acrilato de tetrahidrofurfurilo

El THFA contiene un anillo polar de tetrahidrofurano en su molécula, que exhibe cierta correos a los sustratos, particularmente los plásticos, mejorando así la adhesión. Tiene un TG bajo, lo que resulta en una película de curada relativamente suave.

CTFA: acrilato formal de ciclotrimetilolpropano

CTFA es un monómero monofuncional raro con bajo olor y baja irritancia. Exhibe cierta adhesión a la mayoría de los plásticos y metales, con buena dureza y excelente resistencia a la abrasión, y también es un monómero con un rendimiento integral sobresaliente.

PHEA: acrilato de 2 fenoxietilo

PHEA es un monómero de baja viscosidad caracterizado por una excelente capacidad de dilución, alta reactividad, alto índice de refracción, baja contracción y buena flexibilidad. Sin embargo, inherentemente tiene un olor fenólico, lo que limita su aplicación en formulaciones con bajos requisitos de olor.

4. ACMO/DMAA

Estos dos monómeros pertenecen a la categoría de acrilamida.

ACMO: acryloil morfolina

ACMO es adecuado para el curado LED-UV, con velocidad de curado rápido, bajo olor, baja irritancia, baja viscosidad y excelente capacidad de dilución. Exhibe una reactividad más rápida en comparación con los monómeros monofuncionales ordinarios, y su película curada posee una buena flexibilidad junto con un cierto grado de dureza. Es miscible con agua y puede usarse en sistemas UV a base de agua.

DMAA: N, N-dimetilacrilamida

DMAA tiene baja viscosidad y exhibe excelentes efectos de dilución en las resinas UV. Demuestra una buena adhesión a los plásticos y al vidrio, forma una película con alta dureza y ofrece una buena resistencia química.

5. ST/NVP

Estos dos monómeros pertenecen a la categoría de monómero de vinilo.

ST: estireno

El estireno se usó por primera vez en combinación con poliésteres insaturados en la primera generación de recubrimientos de madera fotocurables. Se caracteriza por bajo costo, baja viscosidad y una fuerte capacidad de dilución. Sin embargo, debido a su alta volatilidad, fuerte olor, inflamabilidad y alta toxicidad, ahora rara vez se usa como monómero.

NVP: n-vinilpirrolidona

NVP presenta baja viscosidad, baja irritancia en la piel, una fuerte capacidad de dilución y alta reactividad. Sin embargo, su olor y carcinogenicidad han limitado su uso, y ahora rara vez se usa en formulaciones fotocurables.

Los anteriores son monómeros UV monofuncionales comunes.