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Acrylharze gehören aufgrund ihrer hohen Haltbarkeit und optischen Klarheit zu den am häufigsten verwendeten Industriematerialien, die von Beschichtungen über Elektronik bis hin zu Brillen reichen. Die chemische Struktur des Acrylpolymers weist starke kovalente Bindungen in seinem Rückgrat, relativ kleine und farblose Seitengruppen und eine sterische Hinderung aufgrund dieser Seitengruppen auf. Die starken Bindungen und die sterische Hinderung sind für eine gute Abrieb- und Verformungsbeständigkeit verantwortlich, während die Seitengruppen eine minimale Lichtstreuung und -absorption bewirken, was zu einer hohen optischen Klarheit führt. |
Angesichts der oben genannten Punkte ist es offensichtlich, warum Hersteller von Acrylharzen die Struktur des Acrylpolymers sorgfältig kontrollieren und Harzdefekte bei Anwendungen verhindern müssen, bei denen die Leistung maximiert werden muss. Während die Reinheit der Acrylmonomere und der Aushärtungsprozess des Harzes wichtige Faktoren sind, die die Qualität beeinflussen, wird ein weiterer Faktor, der oft übersehen wird, die Qualität und Art des Radikalstarters.
Initiatoren für die Herstellung von Acrylharzen
Organische Peroxide
Organisches Peroxid ist der am häufigsten verwendete radikalische Polymerisationsinitiator für die Herstellung von Harzen, einschließlich Acrylharzen. Obwohl es im Vergleich zu anderen Polymerisationsinitiatoren relativ günstig ist, bringt es einige bemerkenswerte Herausforderungen mit sich, wie unten aufgeführt.
- Anfälligkeit für radikalinduzierte Zersetzung, was die Initiatoreffizienz verringert
- Reaktivität mit einigen Lösungsmitteln und redoxempfindlichen Mitteln, was zu anspruchsvolleren Reaktionsbedingungen bei der Polymerisation führt
- Unvorhersehbarkeit bei Reaktionskinetik erster Ordnung, was die Polymerisationsineffizienz erhöht
- Anfällig für Wasserstoffabstraktion aus wachsenden Polymerketten, was zu Defekten und reduzierter Ausbeute führt
- Extreme Sicherheitsrisiken bei Lagerung, Transport und Handhabung
Die Verwendung organischer Peroxide ist mit deutlichen Risiken verbunden. Neben den erheblichen Sicherheitsbedenken treten mit größerer Wahrscheinlichkeit Produktivitätsprobleme und geringere Erträge auf, was zu höheren Betriebskosten führt.
Azonitril-Initiatoren
Wenn Hersteller von Acrylharzen die Qualität und Leistung ihrer Produkte maximieren möchten, sind Polymerisationsinitiatoren auf Azonitrilbasis wie Vazo™ vorzuziehen. Vazo™-Azonitrilverbindungen haben eine zentrale N2-Verbindungsgruppe, die sich unter Hitze oder Licht in zwei freie Radikale zersetzt. Im Allgemeinen bieten Vazo™-Initiatoren gegenüber organischen Peroxiden die folgenden Vorteile. Diese werden im Folgenden näher erläutert.
- Potenziell effizienter bei geringeren Kosten
- Schafft einfachere Reaktionsbedingungen und vorhersagbare Kinetik erster Ordnung
- Höhere Zersetzungstemperaturen und ist nicht stoßempfindlich
- Ermöglicht eine höhere Polymerausbeute bei besserer Kontrolle über die Struktur
Kosten
Während Azonitrilinitiatoren in den meisten Fällen pro Pfund teurer sind als organische Peroxide, bilden manche Peroxide nur ein einziges Radikal pro Molekül. Im Vergleich dazu bilden Vazo™-Initiatoren zwei Radikale pro Molekül. Daher ist ein strikter Preisvergleich pro Pfund möglicherweise nicht praktikabel, da Vazo™ in manchen Fällen kosteneffizienter sein kann, weil es weniger Initiator pro Gewicht erfordert, um eine ähnliche oder bessere Effizienz zu erzielen.
Benutzerfreundlichkeit
Wie erwähnt reagieren organische Peroxide mit einigen Lösungsmitteln und redoxempfindlichen Mitteln in Reaktionsgemischen. Vazo™-Initiatoren sind gegenüber vielen anderen Komponenten in Reaktionsgemischen inert, wodurch weniger Anforderungen an die Reaktionsbedingungen der Polymerisation gestellt werden und sie einfacher zu verwenden sind. Darüber hinaus ist Vazo™ bei der Zersetzung nicht von anderen Reaktionsspezies oder Bedingungen abhängig. Daher weist Vazo™ immer eine vorhersagbare Zersetzungskinetik erster Ordnung auf.
Sicherheit
Vazo™ ist sicherer in der Handhabung als organische Peroxide, die Explosionsgefahr bergen, wenn sie nicht bei streng kontrollierten Temperaturen gelagert werden. Im Allgemeinen haben Vazo™-Verbindungen höhere Zersetzungstemperaturen als organische Peroxide und sind nicht stoßempfindlich, wodurch das Risiko einer unbeabsichtigten Zersetzung und Sicherheitsrisiken verringert werden. Vazo™ ist auch eine sicherere Chemikalie in der Handhabung, da es eine geringe orale Toxizität aufweist und bei Berührung die Haut nicht sensibilisiert.
Leistung
Während der Zersetzung bilden sowohl Vazo™ als auch organische Peroxide freie Radikale. Die während der Zersetzung organischer Peroxide gebildeten Hydroxylradikale sind jedoch extrem starke Oxidationsmittel, die leicht Wasserstoffatome von wachsenden Polymerketten abspalten. Im Vergleich dazu spalten die von Vazo™ erzeugten freien Radikale keinen Wasserstoff. Die Verwendung organischer Peroxide erzeugt Radikale an unerwünschten Stellen des Polymers, was zu unerwarteten Verzweigungen und Problemen mit der Polymerqualität führt. Dies reduziert die Ausbeute, da die Polymerstrukturen unkontrolliert werden, was sowohl die Inkonsistenz des Molekulargewichts des Polymers als auch die Polydispersität erhöht.
Vazo™ und Herstellung von Acrylharz
Bei vielen Anwendungen, bei denen Acrylharze zum Einsatz kommen, profitieren Qualität und Leistung von Vazo™. Nachfolgend finden Sie Beispiele und spezifische Vorteile, die sich durch die Verwendung von Vazo™ ergeben.
