Vazo™ Freie Radikalinitiatoren für Beschichtungsharze

Beschichtungsharze und freie radikalische Polymerisation

Viele Beschichtungen, die in der Industrie, im Automobilbau und in der Architektur verwendet werden, basieren auf organischen Beschichtungsharzen. Diese Harze sorgen nicht nur für Haftung, Haltbarkeit, Flexibilität und Glanz, sondern dienen auch als filmbildende Komponente, die andere Bestandteile wie Pigmente und Additive zu einem einheitlichen System verbindet. Dieses System ist die Beschichtung, die dem Substrat Schutz und optische Verbesserungen verleiht.

Eine wichtige Methode zur Herstellung dieser Harze ist die radikalische Polymerisation, bei der Harzpolymere durch die Kombination radikalischer Zwischenprodukte durch thermodynamisch begünstigte Additionsreaktionen gebildet werden. Im Allgemeinen sind die Monomere, die mit dieser Technik polymerisiert werden können, Alkene oder funktionell substituierte Alkene, wie z. B. Acrylmonomere. Einige Beispiele für Acrylmonomere und andere Monomere, die durch radikalische Polymerisation polymerisiert werden, sind die folgenden:

Methylacrylat	Acrylamid	Methylmethacrylat	Vinylacetat	Acrylsäure	Vinylchlorid	Styrol	Ethylen

Um den radikalischen Polymerisationsprozess zu starten, muss den Monomeren zunächst ein Initiator zugeführt werden. Wenn der Initiator aktiviert wird, dient er als Quelle für freie Radikale, die sich an Alkenmonomere binden und diese öffnen, wodurch wiederum ein weiteres freies Radikal entsteht. Das neu gebildete, an Initiator und Monomer gebundene freie Radikal öffnet sich dann weiter und bindet sich an ein anderes Monomer, wodurch der Prozess wiederholt wird, um sich auszubreiten und Polymere zu erzeugen. Da der Initiator bei der Polymerisation eine entscheidende Rolle spielt, muss der richtige Initiator verwendet werden.

Vazo™ Initiatoren für die radikalische Polymerisation

Vazo™ ist eine Klasse von Azoverbindungen, die Initiatoren für die radikalische Polymerisation produzieren. Diese sind hocheffizient und einfach zu verwenden, um freie Radikale zu initiieren und so Polymerharze zu erzeugen, die in Beschichtungen verwendet werden. Da diese Verbindungen eine zentrale N2-Verbindungsgruppe haben, gibt es eine thermodynamisch günstige Antriebskraft, um N2-Gas aus der Verbindung freizusetzen, wodurch Radikalinitiatoren leicht durch thermische oder photolytische Zersetzung gebildet werden können. Das allgemeine chemische Zersetzungsschema von Vazo™ in N2-Gas und Radikalinitiatoren ist unten dargestellt.

Vazo™ reagiert nicht mit Lösungsmitteln, Farbstoffen, Pigmenten oder redoxempfindlichen Stoffen, und nicht wasserlösliche Sorten sind hinsichtlich der Zersetzung nicht pH-empfindlich. Dies macht Vazo™ in verschiedenen Systemen einfacher zu verwenden, da weniger Anforderungen an die Reaktionsbedingungen gestellt werden. Da die Zersetzung zudem durch die Temperatur und nicht durch andere chemische Spezies gesteuert wird, weist Vazo™ eine Reaktionskinetik erster Ordnung auf, die sehr gut vorhersagbar ist.

Wichtige Vorteile von Vazo™ bei der radikalischen Polymerisation für Beschichtungsharze

Mehrere Faktoren machen Vazo™ zur besten Wahl für Initiatoren zur Herstellung von Polymerharzen für Beschichtungen. Dank des stark kontrollierten Zersetzungsmechanismus von Vazo™ können, wie bereits erwähnt, Polymere mit spezifischen Molekulargewichten, enger Polydispersität und niedriger Viskosität hergestellt werden.

Eine weitere wichtige Eigenschaft von Vazo™ für die Herstellung von Polymeren für Beschichtungen ist, dass es wachsenden Polymerketten nicht ohne weiteres Wasserstoff entzieht. Während der Ausbreitungsphase der Polymerisation können andere radikalische Polymerisationsinitiatoren wie organische Peroxide Wasserstoff entziehen und eine unerwartete offene Stelle hinterlassen, die eine unkontrollierte Ausbreitung verursacht und zu vorzeitig vernetzten Polymeren führt. Ein Beispiel hierfür ist unten dargestellt.

Da Vazo™ nicht ohne weiteres Wasserstoff abstrahiert, kann es sicherstellen, dass das gewünschte Harzpolymer hergestellt und Polymerkettendefekte reduziert werden. Dies macht Vazo™ besonders nützlich für spezielle und neuartige Polymerbeschichtungsanwendungen. Da Vazo™ außerdem keine Sauerstoffbindungen aufweist, werden die Möglichkeiten für Kettenspaltung und vorzeitiges „Auftrennen“ von Polymeren minimiert, wodurch vorzeitiger Filmabbau und die damit verbundene Vergilbung von Beschichtungen, die bei organischen Peroxidinitiatoren auftreten können, verhindert werden.

Schließlich wurden mit der Umsetzung von Umwelt- und Luftreinhaltevorschriften kürzlich Techniken zur radikalischen Polymerisation entwickelt, um Harze mit niedrigem VOC-Gehalt herzustellen, die die Verwendung eines Azoinitiators erforderlich machen. Beispiele sind katalytische Kettenübertragungstechniken (CCT) und reversible zusätzliche Fragmentierungskettenübertragungstechniken (RAFT).

Auswahl und Verwendung von Vazo™-Verbindungen für Beschichtungsharze

Im Allgemeinen werden Vazo™-Qualitäten basierend auf dem Reaktionsmedium (Lösungsmittel) und der gewünschten Reaktionstemperatur ausgewählt. Vazo™-Qualitäten sind in Optionen für einen niedrigen bis hohen Reaktionstemperaturbereich sowie in lösungsmittel- und wasserlöslichen Varianten erhältlich. Die jeder Qualität zugeordnete Zahl ist eine grobe Richtlinie für eine 10-stündige Halbwertszeittemperatur, wobei ein geeigneter Reaktionstemperaturbereich 10 °C bis 30 °C über oder unter der Qualitätnummer liegen kann. Vazo™-Qualitäten mit niedrigerer Anfangstemperatur sind nützlich, wenn eine geringe Farbbildung im Vordergrund steht, wie bei Klarlacken. 

In der folgenden Tabelle sind die Sorten aufgeführt, die bei der Herstellung von Polymeren für Beschichtungsharze in Betracht kommen, sortiert nach Anwendung:

Initiator	Molekulare Struktur	Anwendung
Vazo™ 52		Ideal für Niedertemperaturpolymerisationen in einer Vielzahl organischer Lösungsmittel
Vazo™ 64		Höchste Initiatoreffizienz auf Pfund-pro-Mol-Basis
Vazo™ 67		Höchste Löslichkeit im breitesten Spektrum organischer Lösungsmittel; Drop-in-Alternative zu Vazo™64
Vazo™ 88		Bevorzugter Initiator für Hochtemperaturpolymerisationen in einer Vielzahl organischer Lösungsmittel
Vazo™ 56 WSP		Wasserlöslich zur Verwendung in Emulsionspolymerisationen
Vazo™ 68 WSP		Äußerst vielseitige Azoverbindung: löslich in wässrigen und organischen Systemen

Die Verwendungsraten von Vazo™ liegen zwischen 0,01 und 4 Gew.-% (bezogen auf das Monomergewicht), mit einer mittleren Verwendungsrate von 0,5 bis 1,5 Gew.-% (bezogen auf das Monomergewicht). Vazo™ kann bei radikalischen Polymerisationen in Masse, Lösung, Suspension oder Emulsion als einziger Initiator verwendet werden. Es kann bei Bedarf sogar mit anderen Initiatortypen kombiniert werden, da Vazo™ im Vergleich zu anderen Initiatoren wie organischen Peroxiden keiner durch freie Radikale verursachten Zersetzung unterliegt. 

Zusammenfassung

Viele Branchen verlassen sich bei der Formulierung von Beschichtungen auf hochwertige Harze. Zu diesen Beschichtungen zählen solche, die für architektonische Gebäude, Wasserfahrzeuge und -strukturen, Autos und sogar Verpackungen für Konsumgüter verwendet werden. Die freie radikalische Polymerisation ist eine weit verbreitete Technik zur Herstellung von Polymerharzen für Beschichtungen, und diese Polymerisationstechnik erfordert die Verwendung eines freien Radikalinitiators. Vazo™ freie Radikalinitiatoren bieten die folgenden Eigenschaften:

• Keine Reaktivität mit anderen Komponenten in Beschichtungsformulierungen, wie Lösungsmitteln, Farbstoffen, redoxempfindlichen Mitteln und anderen Zusatzstoffen
• Zersetzung basierend auf der Temperatur, anstatt abhängig von anderen Lösungsbestandteilen
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• Bessere Kontrolle über die Bildung der Beschichtungspolymerstruktur mit weniger Kettendefekten und vorzeitiger Vernetzung
• Minimale Kettenspaltung und Filmabbau, was zu weniger Vergilbung in Beschichtungen führt
• Vielzahl von Güteklassenoptionen für die Eignung in einer Reihe von Lösungsmitteln und Reaktionstemperaturen

Diese Eigenschaften kommen Harzherstellern zugute, da sie einen Initiator erhalten, der einfacher zu verwenden ist, genau die für jede Beschichtungsanwendung gewünschten Polymere bildet und die Produktion hochwertiger Polymere ermöglicht.

Kontaktieren Sie uns unten, um ein Angebot für Vazo™ zur Verwendung in Ihrem Beschichtungsharzpolymerisationsprozess anzufordern.