Báo cáo " Ảnh hưởng của nhóm chức acrylat trong monome và oligome đến quá trình khâu mạch quang của hệ acrylat-ankyt-DOP" docx

49 TP CHÍ KHOA HC VÀ CÔNG NGH Tp 44, s 2, 2006 Tr. 49- 54 NH HNG CA NHÓM CHC ACRYLAT TRONG MONOME VÀ OLIGOME N QUÁ TRÌNH KHÂU MCH QUANG CA H ACRYLAT-ANKYT-DOP NGUY"N TH# VIT TRI&U, L()NG V*N TÂM I. T VN  Các công trình nghiên cu trc ây cho thy, khi a monome acrylat vào h! khâu m"ch quang trên c$ s& nh'a polyuretan acrylat ã làm t*ng v+n t,c và mc - khâu m"ch c.a h! [1]. S, nhóm acrylat c.a monome t*ng làm t*ng ph5n ng khâu m"ch, làm gi5m - chuy6n hoá, làm t*ng m+t - khâu li và t*ng - cng nhng c7ng làm cho h! kém m9m d;o [1-3]. Các nghiên cu t"i Vi!n K@ thu+t Nhi!t i cho thy khi a m-t lBng nh'a ankyt gCy và cht hoá d;o DOP vào monome acrylat ã làm t*ng - m9m d;o c.a h! này [4]. Bài báo này trình bày các kIt qu5 nghiên cu 5nh h&ng s, nhóm acrylat và cu trúc phân tK c.a monome In quá trình khâu m"ch quang c.a h! acrylat-ankyt-DOP. II. PHN THC NGHIM 1. Nguyên liu và hóa ch"t - 1,6 Hexanediol iacrylat (HDDA) c.a hãng UBC. - Nh'a ankyt gCy DAIKYD A136-70 c.a Wài Loan. - Cht hoá d;o Wioctylphtalat (DOP): lo"i th$ng phZm c.a Hàn Qu,c. - Ch t kh$i mào quang d"ng g,c: 2,2-Wimetyl-2-hyroxyacetophenon (D-1173) c.a hãng MERCK. - Các monome và oligome acrylat c.a hãng UCB: Monoacrylat: Etylietylenglycolacrylat (EDGA); Wiacrylat: Hexanioliacrylat (HDDA); Triacrylat: Trimetylolpropantriacrylat (TMPTA); Tetraarylat: Polyesteaminotetraacrylat (E-80). - Dung môi: Clorofom lo"i PA c.a Trung Qu,c. 2. Ch% &' chi%u sáng H! HDDA / ankyt (90/10) và h! HDDA / ankyt / DOP có cha cht kh$i mào quang D-1173 sau khi t"o màng vi - dày 20 µm em chiIu di èn tK ngo"i, cgng - ánh sáng 250 mW/cm 2 vi h! chiIu tia tK ngo"i model F 300S c.a hãng FUSION UV (USA) t"i Vi!n K@ thu+t Nhi!t i, Vi!n Khoa hkc và Công ngh! Vi!t Nam. 3. Ph+,ng pháp phân tích Hàm lBng liên kIt ôi c.a HDDA, s' phân h.y cht kh$i mào trong quá trình chiIu tia tK ngo"i, - cng t$ng ,i, - b9n va +p, - b9n ép giãn c.a h!, hàm lBng phCn không tan và - tr$ng c.a mlu Bc xác mnh theo các tài li!u ã công b, [5, 6]. III. K1T QU4 VÀ TH4O LU8N 50 Quá trình khâu m"ch c.a các các h! acrylat-ankyt-DOP có s, lBng nhóm chc acrylat khác nhau (1, 2, 3 và 4 nhóm chc acrylat) ã Bc kh5o sát. Tn l! các thành phCn trong h! acrylat/ankyt/DOP = 80/10/10 vi s' có mpt c.a 3% cht kh$ i mào quang D-1173. Quá trình biIn ri nhóm acrylat c.a các h! acrylat/ankyt/DOP khi chiIu d i èn tK ngo"i Bc trình bày trên hình 1. s tt c5 các mlu, nhóm acrylat gi5m nhanh trong nhtng giây Cu chiIu sáng. W- chuy6n hoá nhóm acrylat c.a mlu có m-t nhóm chc acrylat t*ng vi t,c - nhanh h$n các mlu có hai và ba nhóm chc acrylat. Nhóm acrylat c.a mlu có b,n nhóm chc acrylat có - chuy6n hoá nhanh nht & mki thgi i6m chiIu sáng. Sau 2,4 giây chiIu sáng, - chuy6n hoá nhóm acrylat c.a các mlu ã "t tu 95% In 98%, sau ó hCu nh t*ng lên không áng k6 (hình 1). Sau 6 giây chiIu sáng, - chuy6n hoá nhóm acrylat c.a mlu có b,n nhóm chc acrylat ã chuy6n hoá hoàn toàn và "t 100%, trong khi ó mlu có m-t, hai và ba nhóm acrylat chv " t 96%, 97% và 86%. Mlu có b,n nhóm chc acrylat có t,c - ph5n ng nhanh do trong m"ch c.a nó có cha nhóm amin. S' có mpt c.a nhóm này ã h"n chI quá trình bm c chI b&i oxy, do nhóm amin ph5n ng nhanh vi các phân tK oxy có trong h!. Vi!c gi5m lBng oxy trong h! ã thúc Zy nhanh ph5n ng trùng hBp nhóm acrylat c.a h! này [1]. Hình 1. BiIn ri - chuy6n hoá nhóm acrylat c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i Monoacrylat: ; Wiacrylat: y; Triacrylat: z; Tetraacrylat: { Sau 6 giây chiIu sáng, - chuy6n hoá nhóm acrylat c.a mlu có triacrylat và iacrylat t*ng ch+m và thp h$n mlu có monoacrylat. Do mlu có monoacrylat chv có m-t nhóm chc nên chv x5y ra ph5n ng trùng hBp gita hai phân tK vi nhau và ph5n ng oxy hoá quang. Trong quá trình chiIu tia tK ngo"i, mlu có monoacrylat ít có ph5n ng khâu m"ch nên màng vln git Bc - linh -ng, lúc này ánh sáng vln lkt Bc vào lp bên di, oxy vln d} khuIch tán vào trong h! vì thI nhóm acrylat chuy6n hoá nhanh do nhóm này ph5n ng vi oxy. Các mlu có triacrylat và iacrylat có nhi9u nhóm chc trong m"ch nên khâu m"ch nhanh, có cu trúc không gian ba 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 W- chuy6n hoá nhóm acrylat (%) Thgi gian chiIu (giây) 51 chi9u & lp trên, màng tr& nên kém linh -ng, làm cho ánh sáng khó lkt qua lp bên trên 6 vào lp di. Vì v+y, sau m-t thgi gian chiIu sáng, v+n t,c khâu m"ch c.a các mlu này gi5m i. Sau 24 giây chiIu sáng, mlu có triacrylat có - chuy6n hoá nhóm acrylat thp nht trong các mlu nghiên cu. KIt qu5 nghiên cu 5nh h&ng c.a các lo"i monome và oligome acrylat có s, lBng nhóm acrylat khác nhau In phCn gel và - tr$ng c.a h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i Bc trình bày trên hình 2 và hình 3. Trong 2,4 giây Cu chiIu sáng, phCn gel c.a mlu có monoacrylat tan hoàn toàn trong dung môi, sau ó phCn gel t*ng lên dCn vi t,c - rt ch+m. Sau 24 giây chiIu sáng, phCn gel c.a mlu có monoacrylat chv "t 30% (hình 2). Wi9u này cho thy trong nhtng giây Cu chiIu sáng, trong mlu có monoacrylat ch. yIu chv x5y ra ph5n ng trùng hBp và ph5n ng oxy hoá quang, ph5n ng khâu m"ch x5y ra rt ch+m. Trong khi ó, phCn gel c.a các mlu khác t*ng nhanh trong 2,4 giây Cu chiIu sáng, sau ó hCu nh t*ng không áng k6. Các mlu có triacrylat và iacrylat có gía trm phCn gel cao nht & mki thgi i6m chiIu sáng. Sau 24 giây chiIu di èn tK ngo"i, phCn gel c.a các mlu có iacrylat, triacrylat, và tetraacrylat là 88,9%, 95%, và 83,4%. Th9i gian chi%u (giây) Hình 2. BiIn ri phCn gel c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i Monoacrylat: ; Wiacrylat: y; Triacrylat: z; Tetraacrylat: { Mlu có triacrylat có - tr$ng thp nh t và mlu có tetraacrylat có - tr$ng cao nh t. Sau 24 giây chiIu sáng, - tr$ng c.a mlu có tetraacrylat là 220%, trong khi ó, - tr$ng c.a mlu có triacrylat chv có 109% (hình 3). Mlu có iacrylat có - tr$ng thp, chng t~ màng ã Bc khâu m"ch dCy pc và chpt ch•. Hình 4 trình bày các kIt qu5 kh5o sát - cng t$ng ,i c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i. W- cng t$ng ,i c.a mlu có triacrylat và iacrylat có - cng cao nht. Mlu có tetraacrrylat có - cng thp h$n & mki thgi i6m chiIu sáng. Sau 24 giây chiIu sáng, - cng t$ng ,i c.a các mlu iacrylat, triacrylat và tetraacrylat là 0,63, 0,65 và 0,19 (hình 4). Mlu oligome tetraacrylat có kh,i lBng phân tK l n ~ 1000 (m"ch dài) nên màng m9m và có - cng thp h$n các mlu có iacrylat và triacrylat. 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 Ph Cn gel (%) 52 Tính cht c$ lí c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu 24 giây di èn tK ngo"i Bc trình bày trên b5ng 1. Tính cht c$ lí c.a các mlu có iacrylat và triacrylat gCn xp xv nhau. Mlu có tetraacrylat có - cng t$ng ,i thp nht, - b9n va +p và - b9 n ép giãn thp h$n các mlu có iacrylat và triacrylat m-t chút. W- b9n va +p và - b9n ép giãn c.a các h! acrylat gi5m khi s, nhóm chc acrylat có trong h! t*ng: Tetraacrylat < Triacrylat < Wiacrylat. Hình 3. BiIn ri - tr$ng c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i Wiacrylat: y; Triacrylat: z; Tetraacrylat: { Th9i gian chi%u (giây) Hình 4. BiIn ri - cng t$ng ,i c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu di èn tK ngo"i Wiacrylat: y; Triacrylat: z; Tetraacrylat: { 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 0102030 0 100 200 300 400 500 0 5 10 15 20 25 30 W - tr $ng (%) Thgi gian chiIu (giây) W - cng t $ng  ,i 53 Tu kIt qu5 ã kh5o sát trình bày trên các hình 1 - 4 thy r‚ng, quá trình khâu m"ch quang c.a h! có triacrylat x5y ra nhanh, t"o m"ng li không gian dCy pc và chpt ch• h$n h! có iacrylat. Wi9u này c7ng phù hBp vì monome triacrylat có nhi9u nhóm chc h$n monome iacrylat, do v+y quá trình t"o m"ng li không gian ba chi9u nhanh h$n. H! có oligome tetraacrrylat tuy có nhi9u nhóm chc nht nhng l"i có kh,i lBng phân tK ln nht, nên vi!c bm án ngt không gian làm cho quá trình khâu m"ch gita các phân tK này x5y ra ch+m h$n. Bng 1. Tính cht c$ lí c.a các h! acrylat-ankyt-DOP khi chiIu 24 giây di èn tK ngo"i Tính ch t c$ lí H! khâu M"ch quang W- cng t$ng ,i W- b9n va +p (kg.cm) W- b9n ép giãn (mm) Monoacryla (EDGA) - - - Wiacrylat (HDDA) 0,63 115 3,8 Triacrylat (TMPTA) 0,65 100 3,5 Tetraacrylat (E-80) 0,19 85 3,1 IV. K1T LU8N - Wã nghiên cu 5nh h&ng c.a s, lBng nhóm acrylat trong các monome và oligome In quá trình khâu m"ch quang c.a h! acrylat-ankyt-DOP. - Mlu có hai, ba và b,n nhóm acrylat, ph5n ng khâu m"ch x5y ra nhanh. Mlu có m-t nhóm acrylat ph5n ng khâu m"ch x5y ra ch+m. - W- b9n va +p và - b9n ép giãn c.a các h! acrylat gi5m khi s, nhóm chc acrylat có trong h! t*ng. TÀI LIU THAM KH4O 1. C. Decker - Acta Polymer, 45 (1994) 333-347. 2. C. Decker, K. Moussa - Proceedings, RadTech Asia 91 (1990) 335-338. 3. Christian Decker and Khalil Moussa - Journal of Coating Technology 65 (819) (1993) 49- 57. 4. Nguy}n Thm Vi!t Tri9u, Nguy}n Trí Ph$ng, V7 Minh Hoàng, V7 Ngkc H5i, Lê Xuân Hi9n - T"p chí Khoa hkc và Công ngh! 43 (2B) (2005) 143-147. 5. Lê Xuân Hi9n, V7 Minh Hoàng, Nguy}n Thm Vi!t Tri9u - T"p chí Khoa hkc và Công ngh! 43 (2B) (2005) 131-136. 6. Nguy}n Thm Vi!t Tri9u, Nguy}n Trí Ph$ng, V7 Minh Hoàng, Lê Xuân Hi9n - T"p chí Khoa hkc và Công ngh! 43 (2B) (2005) 153-158. SUMMARY THE INFLUENCE OF THE ACRYLAT GROUPS IN MONOMER AND OLIGOMER ON THE PHOTOCROSSLINKING OF THE ACRYLATE - ALKYD - DOP SYSTEM 54 The influence of the functionality of the acrylate monomers and oligomers on the photocrosslinking of the acrylate-alkyd-DOP system has been studied. The possibility of the UV-curable resin to create a three dimensional network depends on the functionality and chemical structures of the acrylate monomers and oligomers. Acrylate monomers and oligomers bearing two, three and four acrylate groups exhibit an high reactivity and photocrosslinking possibility, in marked contrast to monoacrylate. The impact resistance and the cupping resistance of the UV-cured coating based on the systems decrease when the functionality of the acrylate monomers and oligomers increase. a ch: Nhn bài ngày 14 tháng 7 nm 2005 Vi!n K@ thu+t nhi!t i, Vi!n Khoa hkc và Công ngh! Vi!t Nam. . thy, khi a monome acrylat vào h! khâu m"ch quang trên c$ s& nh'a polyuretan acrylat ã làm t*ng v+n t,c và mc - khâu m"ch c.a h! [1]. S, nhóm acrylat c.a monome t*ng làm. ngo"i Monoacrylat: ; Wiacrylat: y; Triacrylat: z; Tetraacrylat: { Sau 6 giây chiIu sáng, - chuy6n hoá nhóm acrylat c.a mlu có triacrylat và iacrylat t*ng ch+m và thp h$n mlu có monoacrylat monome acrylat ã làm t*ng - m9m d;o c.a h! này [4]. Bài báo này trình bày các kIt qu5 nghiên cu 5nh h&ng s, nhóm acrylat và cu trúc phân tK c.a monome In quá trình khâu m"ch quang