Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hợp phần đến phản ứng và tính chất của màng phủ khâu mạch bằng tia tử ngoại trên cơ sở nhựa epoxy diacrylat (2018)

Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến phản ứng và tính chất của hệ khâu mạch quang hóa .... Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nhựa epoxy biến tính dầu đậu đến phản ứng và

VÀ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG PHỦ KHÂU MẠCH BẰNG TIA TỬ NGOẠI TRÊN CƠ SỞ

NHỰA EPOXY DIACRYLAT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

VÀ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG PHỦ KHÂU MẠCH BẰNG TIA TỬ NGOẠI TRÊN CƠ SỞ

NHỰA EPOXY DIACRYLAT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học

GS.TS Lê Xuân Hiền

LỜI CẢM ƠN

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TS Lê Xuân Hiền đã tận tình

hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận

Em chân thành cảm ơn các anh, chị tại Phòng Vật liệu cao su và dầu nhựa thiên nhiên, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình làm việc tại Viện

Em chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình truyền đạt kiến thức, không chỉ là nền tảng cho quá trình thực hiện khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, dưới sự

hướng dẫn của GS TS Lê Xuân Hiền Các nội dung nghiên cứu và kết quả

trong khóa luận này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ

công trình nghiên cứu nào trước đây Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào

tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Nguyễn Thị Ngọc

DANH MỤC KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CBN : Cao su butađien nitril

CSTNL : Cao su thiên nhiên lỏng

CSTNLA : Cao su thiên nhiên lỏng acrylat hóa

CSTNLE : Cao su thiên nhiên lỏng epoxy hóa

DVE : Dầu ve epoxy hóa

EĐ : Nhựa epoxy biến tính dầu đậu

EDA : Nhựa Bisphenol – A – diglyxydyl ete diacrylat EDGA : Etyl đietylen glycol acrylat

HDDA : Hexandiol diacrylat

TAS : Muối triarylsulfonium

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 2

1.1 Nhu cầu và xu thế phát triển vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ 2

1.1.1 Nhu cầu 2

1.1.2 Xu thế phát triển 4

1.2 Thành phần chính của hệ khâu mạch quang 6

1.2.1 Chất khơi mào quang 6

1.2.2 Các monome, oligome hoặc polyme được sử dụng trong hệ khâu mạch quang 8

1.2.2.1 Các hợp chất chứa nhóm acrylat 8

1.2.2.2 Các hợp chất chứa nhóm epoxy 11

1.2.3 Chất độn, bột màu 16

1.2.4 Các phụ gia 16

1.3 Nguyên lí, cơ chế của phản ứng khâu mạch quang 16

1.3.1 Nguyên lí 17

1.3.2 Cơ chế 17

1.3.2.1 Khâu mạch quang theo cơ chế cation 17

1.3.2.2 Khâu mạch quang theo cơ chế gốc 18

1.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến phản ứng khâu mạch quang 22

1.4.1 Ảnh hưởng của chất khơi mào 22

1.4.1.1 Bản chất của chất khơi mào 22

1.4.1.2 Nồng độ của chất khơi mào 23

1.4.2 Ảnh hưởng của monome, oligome 24

1.4.2.1 Bản chất của monome, oligome 24

1.4.2.2 Nồng độ của monome, oligome 25

1.4.3 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng chiếu 26

1.4.4 Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng 26

1.4.5 Ảnh hưởng của chiều dày màng 27

1.5 Xu thế nghiên cứu và phát triển vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ

CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM 29

2.1 Nguyên liệu, hóa chất 29

2.2 Chế tạo mẫu 29

2.3 Khâu mạch quang 30

2.4 Phương pháp phân tích, đánh giá lớp phủ 30

2.4.1 Phân tích hồng ngoại 31

2.4.2 Xác định phần gel, độ trương 32

2.4.3 Xác định các tính năng cơ lý 32

2.4.4 Độ bóng 33

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến phản ứng và tính chất của hệ khâu mạch quang hóa 34

3.1.1 Nghiên cứu biến đổi các nhóm định chức trong hệ khâu mạch quang EDA/HDDA/I-819 bằng phổ hồng ngoại 34

3.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ chất khơi mào quang I-819 đến biến đổi nhóm acrylat 36

3.1.3.Nghiên cứu một số tính chất của hệ khâu mạch quang EDA/HDDA/I-819 = 50/50/1 38

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nhựa epoxy biến tính dầu đậu đến phản ứng và tính chất của hệ khâu mạch quang hóa 40

3.2.1 Nghiên cứu biến đổi các nhóm định chức trong hệ khâu mạch quang EĐ/EDA/HDDA/I-819 bằng phổ hồng ngoại 40

3.2.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ EĐ/EDA đến biến đổi nhóm acrylat 42

3.2.3 Nghiên cứu một số tính chất của hệ khâu mạch quang EĐ/EDA/HDDA/I-819 43

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC

Nghiên cứu tạo ra những vật liệu bảo vệ mới, hiệu quả hơn nhằm giảm đến mức thấp nhất ăn mòn kim loại và suy giảm vật liệu là mục tiêu của nhiều công trình khoa học Trong đó, vật liệu khâu mạch quang hóa trên cơ sở các hợp chất acrylat, epoxy và dẫn xuất dầu thực vật với nhiều

ưu điểm nổi bật như chất lượng và hiệu quả cao, thân thiện môi trường đã

và đang được tập trung nghiên cứu, phát triển

Đây cũng chính là một trong các hướng nghiên cứu chủ yếu của Phòng Vật liệu cao su và dầu nhựa thiên nhiên, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong nhiều năm nay

Khóa luận “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số hợp phần đến phản

ứng và tính chất của màng phủ khâu mạch bằng tia tử ngoại trên cơ sở nhựa epoxy diacrylat” với mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng

của một số hợp phần trong hệ khâu mạch quang theo cơ chế trùng hợp gốc đến phản ứng và tính chất màng phủ khâu mạch là một đóng góp theo hướng nêu trên

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Nhu cầu và xu thế phát triển vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ

1.1.1 Nhu cầu

Vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ (véc ni, sơn, vật liệu bảo vệ polime composit) có ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống với sản lượng hàng năm khoảng 30 triệu tấn (70% sản xuất ở các nước phát triển: Bắc Mỹ 28%, Tây Âu 27%, Nhật Bản 9%) Tăng trưởng trung bình hàng năm tăng khoảng 3,4%

Giữa phát triển kinh tế và nhu cầu đối với vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ có mối quan hệ chặt chẽ Các kết quả nghiên cứu cho thấy có mối quan hệ phụ thuộc giữa tổng sản phẩm quốc nội và tiêu thụ véc ni, sơn ở từng nước, từng khu vực và trên toàn thế giới trong giai đoạn 2005-2009 [1] Giá trị tổng sản phẩm quốc nội (nghìn tỷ USD) và tiêu thụ véc ni,sơn (tỷ USD) trên thế giới được trình bày trong bảng 1.1; 1.2; 1.3

Bảng1 1 Tổng sản phẩm quốc nội và tiêu thụ véc ni, sơn trên thế giới giai

Bảng 1.2 Tổng sản phẩm quốc nội và tiêu thụ véc ni, sơn ở các khu vực

trên thế giới năm 2008

Khu vực

Tổng sản phẩm quốc nội của khu vực (nghìn tỷ USD)

Tiêu thụ véc ni, sơn (triệu tấn)

Bảng 1.3 Tổng sản phẩm quốc nội và tiêu thụ véc ni, sơn ở các khu vực

trên thế giới năm 2009

Khu vực

Tổng sản phẩm quốc nội của khu vực (nghìn tỷ USD)

Tiêu thụ véc ni, sơn (triệu tấn)

Tiêu thụ véc ni, sơn trên đầu người trên thế giới khoảng 4-5 lít/năm, ở các nước phát triển khoảng 12-18 lít/năm Véc ni và sơn sử dụng ở các nước phát triển không chỉ nhiều hơn về lượng mà còn có chất lượng cao hơn ở những nước đang và chậm phát triển

Sản lượng sơn sản xuất tại Việt Nam tăng liên tục trong những năm 2000-2006, từ 54393 tấn năm 2000 đạt đến 220254 tấn năm 2006 và giảm trong thời gian 2006-2009, còn 203200 tấn năm 2009 [1]

1.1.2 Xu thế phát triển

Nhu cầu nâng cao hiệu quả sản xuất cũng như các yêu cầu bảo vệ môi trường đã và đang là những yếu tố chính, quyết định xu thế phát triển của vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ Các vấn đề này được thúc đẩy mạnh

mẽ theo cả hai hướng: Vật liệu và phương pháp gia công

 Nâng cao chất lượng và hiệu quả, tính thân thiện môi trường của vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ

Được thực hiện theo các hướng chính sau đây:

+ Phát triển các chất tạo màng chất lượng cao, thân thiện môi trường + Phát triển các monome hiệu quả cao, thân thiện môi trường hoặc cho phép giải quyết các vấn đề môi trường

+ Sử dụng các phụ gia nano để chế tạo các vật liệu bảo vệ, trang trí có chất lượng được nâng cao một cách căn bản hay có các tính chất đặc thù mới

+ Sử dụng các tác nhân khâu mạch có khả năng phản ứng để giảm phát thải fomandehyt, dung môi, amin

+ Phát triển các chất tạo màng lai tạo để đáp ứng các nhu cầu đa dạng của thực tiễn

+ Hoàn thiện các quá trình nhũ hóa để giảm mức độ sử dụng chất hoạt động bề mặt

+ Phát triển các vật liệu hữu cơ mới có chức năng đặc thù (bền cháy,

Hiện nay véc ni, sơn dùng nhiều dung môi hữu cơ vẫn còn chiếm

năm 3% Trong các véc ni và sơn tiên tiến, véc ni và sơn pha loãng bằng nước có tỷ phần lớn nhất, khoảng 20-27% Véc ni và sơn đóng rắn bằng tia

tử ngoại tuy mới chiếm tỷ phần khoảng 4% nhưng thuộc loại véc ni và sơn tiên tiến, có tốc độ tăng trưởng nhanh, đạt đến 6%/năm với những ưu thế nổi bật như: Năng suất và chất lượng cao, tiêu tốn ít năng lượng, hàm gốc cao hoặc không có dung môi, là hệ một thành phần, v.v,…

Véc ni và sơn khâu mạch quang hóa 0,6 0,8

Phương pháp này đang thu hút sự quan tâm của những nhà nghiên cứu và sản xuất

Bảng 1.5 Ứng dụng của các hệ đóng rắn bằng tia tử ngoại

 Lớp phủ bảo vệ (sợi quang)

 Cấu hình (đĩa video)

 Đóng gói

Nhựa có bột màu

 Mực đóng rắn bằng tia tử ngoại

 Vât liệu cho nha khoa

 Vật liệu composit Chất kết dính  Vật liệu ép, cán, keo dán

Đây là hướng nghiên cứu đã và đang được thực hiện ở Viện kỹ thuật nhiệt đới – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam nhiều năm nay

1.2 Thành phần chính của hệ khâu mạch quang

Hệ khâu mạch quang gồm 3 thành phần chính

Chất khơi mào quang : Là chất có khả năng hấp thụ tốt ánh sáng tới, khi phân quang tạo thành các phần tử hoạt tính (gốc hoặc cation) khơi mào cho phản ứng trùng hợp

Oligome hoặc polyme: Là những hợp chất có nhóm chức đầu mạch hoặc trên mạch hoạt tính Các hợp chất này tạo mạng lưới không gian ba chiều khi trùng hợp

Monome: Dùng để chỉnh độ nhớt của nhựa (polyme hoặc oligome),

có một hay nhiều nhóm chức hoạt tính, sau khi trùng hợp sẽ nhập vào mạng lưới polyme Hệ khâu mạch quang được pha loãng bằng monome nên không cần sử dụng dung môi hữu cơ

Ngoài ra tùy theo mục đích sử dụng, người ta thường đưa vào hệ khâu mạch một số phụ gia khác để cải thiện tính chất cuối cùng của vật liệu như: các chất ổn định, các chất độn, bột màu,…

1.2.1 Chất khơi mào quang

Trong quá trình khâu mạch quang, chất khơi mào đóng vai trò quan trọng và cần phải thỏa mãn hai nguyên tắc sau [18]:

Chất khơi mào phải hấp thụ mạnh tia tử ngoại được phát ra bởi nguồn sáng có bước sóng từ 250 - 400 nm và tạo ra trạng thái kích thích mà thời gian sống của nó cần phải rất ngắn để không bị khử hoạt tính do oxy

Chất khơi mào quang phải phân quang với một hiệu suất lượng tử lớn và tạo ra các gốc tự do có hoạt tính lớn đối với các nhóm định chức trong hệ và khơi mào cho quá trình trùng hợp

 Một số chất khơi mào thường gặp

+ α – Hydroxylankylphenylcetone: Irgacure 184 (CIBA)

(1 – Hydroxy – xyclohexyl)- phenyl methanone

C

+ α –aminomor pholinocetone: Irgacure 369 (CIBA)

2- benzyl -2-dimetyl amino - 1- (4-morpholin -4-yl-phenyl)-butan-1-one

+ Dimethoxyphenylacetophenone: Irgacure 651(CIBA)

2,2 - Dimethoxy - 1,2 - diphenyl - ethanone

COCOCH3

OCH3+ Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide:Irgacure 819

+ Benzophenone (Aldrich): Diphenyl – methanone

CO+ Muối triarylsulfonium (TAS)

Là các olefin thế không đối xứng, các liên kết đôi acrylat có hoạt tính hóa học rất cao, khi tham gia phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc tạo

ra hợp chất có chứa mạch ( C – C ) bền về mặt hóa học

R2: H, CH3

R1, R3: gốc cacbuahiđro

Các hợp chất có nhóm acrylat rất đa dạng về thành phần, cấu trúc hóa học tùy theo phương pháp và nguyên liệu tổng hợp Các hợp chất acrylat có phản ứng đặc trưng của nhóm cabonyl, phản ứng đặc trưng của liên kết đôi và các phản ứng đặc trưng của nhóm định chức khác có trong gốc R như: hidroxyl, epoxy,… Trong đó phản ứng của liên kết đôi acrylat

là phản ứng quan trọng nhất và sẽ được trình bày trong tổng quan này

Công thức cấu tạo của một số monome acrylat

1

Metyl acrylat

O O

Etyl acrylat

O O

3

Hecxandiol

diacrylat

O O

O O

O O

+ Tổng hợp bằng phản ứng thủy phân và este hóa etylen xyanohydrin Phản ứng xảy ra ở pha lỏng, ở nhiệt độ khoảng 150oC, với tỉ lệ mol xyanohydrin:rượu:axit=1:2:2.

2 = CHCONH2.H2SO4 ROH CH2=CHCOOR+

R: các gốc hiđrocacbon

+ Tổng hợp bằng phương phản ứng ngưng tụ keten với fomandehit

Quá trình tổng hợp theo sơ đồ phản ứng sau:

CR

1 CHOH

 Phản ứng tạo nhựa epoxy điacrylat:

C CH CH 2

O

C CH O

+ Tính chất

 Tính chất vật lý

Các loại dầu thực vật đều có tính nhớt Nhiệt độ tăng làm giảm tính nhớt của dầu Các loại dầu có nhóm hiđroxyl như dầu thầu dầu có độ nhớt cao

Dầu thực vật thường không tan trong nước, trong cồn mà tan trong các dung môi hữu cơ như: Benzen, xăng, CS2, CCl4, v.v,…

Mỗi loại dầu thực vật đều có thể tham gia các phản ứng hóa học đặc trưng cho nhóm định chức có trong phân tử của chúng

 Các hợp chất epoxy tổng hợp

Các hợp chất chứa nhóm epoxy rất đa dạng về thành phần, cấu trúc hóa học tùy theo phương pháp và nguyên liệu tổng hợp Thành phần và cấu trúc hóa học lại quyết định hoạt tính hóa học, khả năng biến đổi và đóng rắn cũng như tính chất của chúng Người ta có thể tổng hợp các hợp chất có nhóm epoxy bằng nhiều phương pháp, trong đó có 3 phương pháp chính:

+ 2

2H2O +

+ Epoxy hóa liên kết đôi

Phương pháp hay được sử dụng và có ý nghĩa thực tiễn nhất là phương pháp peraxit

Quá trình phản ứng xảy ra như sau:

R1, R2, R3: các gốc hiđrocacbon

+ Tổng hợp nhựa epoxy biến tính dầu thực vật

Thường có 3 phương pháp được sử dụng để biến tính nhựa epoxy bằng dầu thực vật triglyxerit: bằng axit béo của dầu, bằng nhựa ankyt hay trực tiếp bằng dầu thực vật Trong đó, chỉ có phương pháp biến tính trực tiếp tạo được sản phẩm còn nhiều nhóm epoxy, có thể dùng cho các biến đổi tiếp theo

Biến đổi và khâu mạch nhựa epoxy biến tính dầu thực vật là một

nhiên, Viện Kỹ thuật nhiệt đới Các tác giả đã tổng hợp thành công nhựa epoxy biến tính dầu thực vật từ dầu trẩu, dầu lanh, dầu đậu, dầu hạt cao su, dầu ve, dầu dừa, dầu hạt cây đen và nhựa epoxy đian [1-5] Trong quá trình tổng hợp nhựa epoxy biến tính dầu thực vật đã xảy ra các phản ứng: Phản ứng trao đổi este giữa dầu với nhóm hydroxyl của nhựa epoxy, phản ứng ete hoá các nhóm hydroxyl của glyxerit không toàn phần tạo thành từ phản ứng trao đổi este với nhóm hydroxyl của nhựa epoxy, phản ứng mở vòng nhóm epoxy bằng axit béo của dầu, phản ứng trùng hợp các liên kết đôi của dầu Sản phẩm tạo thành có nhóm định chức như nhóm epoxy đầu mạch của nhựa epoxy dian, nhóm hydroxyl, liên kết đôi trong dầu vì thế có thể khâu mạch bằng nhiều phương pháp khác nhau

Nhựa epoxy biến tính dầu thực vật nói chung cũng như nhựa epoxy biến tính dầu trẩu nói riêng là hỗn hợp các phần tử được hình thành trên cơ

sở phản ứng của phân tử nhựa epoxy E44 với dầu thực vật Trong đó có sản phẩm tạo nên do phản ứng mở vòng nhóm epoxy bằng các axit béo tự do có trong dầu (A), do phản ứng este hoá của các axit béo này với nhóm hydroxyl trong nhựa (B), do phản ứng trao đổi este hoặc ete hoá của các triglyxerit, diglyxerit, monoglyxerit với nhóm hydroxyl của nhựa epoxy (C,D) [6]

Các kết quả nghiên cứu trọng lƣợng phân tử của nhựa epoxy biến tính dầu trẩu, dầu lanh, dầu hạt cao su cho thấy các nhựa này có trọng lƣợng phân tử nằm trong khoảng 1430-1951 Điều đó chứng tỏ đã xảy ra quá trình đồng trùng hợp giữa các liên kết đôi trong hệ phản ứng làm trọng lƣợng phân tử tăng lên Do đó, bên cạnh các phân tử dạng A, B, C, D thì nhựa epoxy biến tính dầu thực vật còn có các phân tử có dạng A-B, B-B, B-D, B-B-B nhƣ sau:

HCO

1.2.3 Chất độn, bột màu

Chất độn thường được đưa vào vật liệu bảo vệ, trang trí hữu cơ để giảm giá thành và có thể làm thay đổi một số tính chất kĩ thuật, công nghệ của vật liệu

Bột màu là các chất có màu, có khả năng phân tán tốt trong vật liệu bảo vệ, trang trí, không tan trong bất kì dung môi nào

1.2.4 Các phụ gia

Phụ gia có hàm lượng nhỏ trong phối liệu, được sử dụng để cải thiện một hay nhiều tính chất của vật liệu như tăng độ phân tán, chống lắng cho bột màu, chất độn; tăng độ chảy của màng phủ khi gia công, hóa dẻo; tăng

độ bám dính của màng phủ đóng rắn,…

1.3 Nguyên lí, cơ chế của phản ứng khâu mạch quang

Khâu mạch là quá trình phản ứng của các phân tử polyme, oligome,

quang tạo mạng lưới không gian ba chiều, không tan trong dung môi, không nóng chảy

1.3.1 Nguyên lí

Dưới tác động của ánh sáng với bước sóng thích hợp, chất khơi mào quang bị phân quang, tạo nên các phần tử hoạt tính (gốc hoặc cation) Các phần tử hoạt tính này khơi mào cho phản ứng trùng hợp quang của các polyme, oligome, monome đa chức tạo nên sản phẩm khâu mạch không gian 3 chiều theo sơ đồ sau:

1.3.2 Cơ chế

Tùy thuộc vào các loại chất khơi mào sử dụng và bản chất hóa học của oligome, monome trong hệ khâu mạch quang, quá trình khâu mạch quang có thể xảy ra theo cơ chế gốc hay cơ chế cation

1.3.2.1 Khâu mạch quang theo cơ chế cation

Các chất khơi mào quang cation thông dụng mang đặc trưng ion rất

rõ, rất bền, ít bị oxi hóa bởi oxi không khí và hút ẩm như: Muối điaryliodonium, triarylsunfonium,…

Dưới tác động của bức xạ tử ngoại trong dải bước sóng hấp thụ của

nó, chất khơi mào quang nhanh chóng bị phân quang tạo thành một axit Bronsted mạnh khi trong hệ phản ứng có hợp chất cho hidro [2]:

Mạng lưới không gian 3 chiều của polyme

đa chức

SbF6- S S S SbF

6

-hv +2RH

2HSbF6+

Axit Bronsted giải phóng ra có hoạt tính cao với các hợp chất dị vòng chứa oxy Khi trong hệ có nhóm epoxy, axit này khơi mào cho phản ứng trùng hợp mở vòng nhóm epoxy qua việc tạo ra ion oxonium phát triển:

Các công trình đã công bố cho biết phản ứng trùng hợp cation được thúc đẩy khi tăng độ phân cực của hệ, độ tương hợp của các thành phần trong hệ và hoạt tính hóa học của các nhóm định chức có trong hệ Tăng độ nhớt và hiệu ứng chắn sáng của hệ kìm hãm quá trình phản ứng

Ưu và nhược điểm của phản ứng khâu mạch quang cation

+ Ưu điểm

 Có thể tiếp tục khi ngừng chiếu sáng

 Không nhảy với sự có mặt của oxi không khí

 Thời gian chiếu tia tử ngoại ngắn

+ Nhược điểm: Nhạy cảm đối với độ ẩm không khí

1.3.2.2 Khâu mạch quang theo cơ chế gốc

 Thành phần của hệ khâu mạch quang theo cơ chế gốc

Các hệ khâu mạch bằng tia tử ngoại theo cơ chế gốc có chất khơi mào

nhóm định chức sẽ tham gia phản ứng trùng hợp gốc như acrylat, polyme,… trong đó các hợp chất có nhóm acrylat chiếm vị trí chủ đạo

thiol-+ Chất khơi mào quang: Là những chất dễ phân ly thành gốc tự do dưới tác dụng của ánh sáng

Trong quá trình khâu mạch quang, chất khơi mào đóng vai trò quan trọng đối với vận tốc khâu mạch và phải thỏa mãn các yêu cầu sau [19]:

 Hấp thụ tốt tia tử ngoại

 Trung tâm phản ứng được tạo thành có hoạt tính cao

 Tan tốt trong nhựa

 Không độc, không làm cho vật liệu có màu và mùi

 Thời gian sống ở trạng thái kích thích ngắn để tránh bị khử hoạt tính do oxi xâm nhập vào hệ phản ứng

Các chất khơi mào quang thường dùng trong phản ứng khâu mạch quang theo cơ chế gốc là:

 α – Hydroxyl ankyl phenyl xeton: Irgacure 184 (CIBA)

(1 – Hydroxy – xyclohexyl phenyl methanon)

 Bisphenol – A – diglyxyl ete diacrylat

 Dầu thực vật acrylat hóa: Dầu đậu acrylat hóa

 Cao su thiên nhiên lỏng acrylat hóa…

+ Bột màu: TiO2, oxit sắt,…

+ Chất độn: CaCO3, BaSO4, bột talc,…

+ Phản ứng khâu mạch quang theo cơ chế gốc [7]

+ Phân quang

CO

O

+

+ Khơi mào

CO

+ CH2=CH C O

O

O CO

CH=CH2_

CO

CH2 CH C O

O

O CO

CH=CH2_

C O

CH2 CH C O

O

O C O CH=CH2_

_ _

CO

C O

C OOO

C O

C OO

CO

CH2

CHCH

CH2

CH2

CH

CO

Phản ứng khâu mạch ban đầu xảy ra rất nhanh sau đó chậm lại, do sản phẩm đã được khâu mạch làm giảm độ linh động của hệ và làm giảm mạnh khả năng phản ứng của các vị trí hoạt động dẫn đến phản ứng tắt mạch Trong mạng lưới không gian polyme thu được vẫn còn lại một số lượng nhỏ các nhóm chức chưa tham gia phản ứng

 Ưu và nhược điểm của phản ứng trùng hợp quang theo cơ chế gốc + Ưu điểm

 Phản ứng được khởi động và dừng lại theo ý muốn

 Không bị ảnh hưởng của độ ẩm

+ Nhược điểm

 Một số hệ nhạy với sự ức chế của oxi không khí làm giảm khả năng khâu mạch

 Liên kết đôi còn lại dễ gây lão hóa vật liệu

1.4 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến phản ứng khâu mạch quang

1.4.1 Ảnh hưởng của chất khơi mào [7,8,12,13]

1.4.1.1 Bản chất của chất khơi mào

Các kết quả nghiên cứu sử dụng ba chất khơi mào quang khác nhau

để tiến hành khâu mạch quang hóa CSLE cho thấy về mặt hiệu quả: Degacure KI-85 > Cyracure UVI-6990 > Cyracure-6874 Điều này được giải thích do hiệu ứng chắn sáng khác nhau của từng chất khơi mào Với mỗi hệ khả năng khơi mào cho phản ứng của các chất khác nhau

Đã khảo sát hệ HDDA-Ankyt gầy (10%) có chứa 3% chất khơi mào quang: TPO, I-369, I-651, D-1173, I-184, chiều dày màng 20µm Các kết quả nghiên cứu cho thấy trong các mẫu có các chất khơi mào I-369, D-

1173, I-184 liên kết đôi acrylat giảm nhanh và có hiệu suất phản ứng tương đối cao Mẫu có chất khơi mào TPO có độ chuyển hóa thấp nhất Sau 6