Titelaufnahme

Titel
Components for visible curable formulations with low oxygen inhibition / Michael Höfer
VerfasserHöfer, Michael
Begutachter / BegutachterinLiska, Robert ; Stampfl, Jürgen
Erschienen2009
Umfang152 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Sauerstofffänger / Sensitizer / Sulfonium / Iodonium / steady state Photolyse / Zerfallsmechanismus / IR-Spektroskopie / UV-Vis Spektroskopie / Photo-DSC / Ionentausch
Schlagwörter (EN)Oxygen scavengers / sensitizers / sulfonium / iodonium / steady state photolysis / photodecomposition / infrared spectroscopy / UV-Vis spectroscopy / Photo-DSC / ion exchange
Schlagwörter (GND)Beschichtung / Härten / Lichtinduzierter Effekt / Radikalische Polymerisation / Kationische Polymerisation / Sauerstoff / Inhibition
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-30051 Persistent Identifier (URN)
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Components for visible curable formulations with low oxygen inhibition [1.07 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Kurzfassung Die Inhibierung der freien radikalischen Polymerisation durch molekularen Sauerstoff ist eine der größten Herausforderungen in der technischen Aushärtung von Beschichtungen mit sichtbarem- oder nahem UV-Licht. Abgesehen von der Verwendung von Schutzgas-Atmosphären werden Additive, die neue reaktive Zentren bilden eingesetzt, um die Inhibierung durch Sauerstoff - und die damit einhergehende starke Verringerung der Aushärtungsgeschwindigkeit und der mechanischen Eigenschaften - zu unterbinden. Im Vergleich zur gut etablierten, weit verbreiteten radikalischen Lichthärtung stellt die völlige Absenz der Inhibierung durch Sauerstoff eine der attraktivsten Eigenschaften der kationischen Polymerisation dar. In der technischen Anwendung lichthärtender Systeme muss die kationische Photopolymerisation jedoch als eine Nischen-Technik betrachtet werden, die noch immer zusätzliche Anstrengungen im Bereich der Forschung und Entwicklung benötigt um ihr Potential zu vergrößern.

Ziel und Zweck dieser Arbeit war die Weiterentwicklung sowohl radikalischer, als auch kationischer Polymerisationstechniken im Bereich der lichtinduzierten Härtung von Beschichtungen mit Lichtquellen für sichtbares- oder nahes UV-Licht. In Hinblick auf radikalische Lichthärtung wurde die photosensibilisierte Generierung von Singulett-Sauerstoff mit anschließender rascher chemischer Bindung durch selektive Singulett-Sauerstofffänger, als direkter Ansatz die Inhibierung durch Sauerstoff zu verringern, untersucht. Für einen möglichen Einsatz dieser Technik unter Verzicht auf stark gefärbte Sensibilisatoren wurden konjugierte und bathochrom verschobene Furanderivate dargestellt und auf ihre Reaktivität als Sauerstofffänger getestet.

Um das verfügbare Repertoire an photoinitiierenden Systemen für die kationische lichtinduzierte Härtung zu vergrößern, wurde eine neue Klasse von Onium-Initiatoren basierend auf Diphenyl(phenylethinyl)sulfonium und Phenyl(phenylethinyl)iodonium Salzen, sowie der neue, photo-bleichende Sensibilisator 9,10-Dibutylanthracen untersucht. Abgesehen von der Aufklärung des lichtinduzierten Spaltungsmechanismus der Onium-Salze wurden die Basisstrukturen sowie konjugierte und bathochrom verschobene Derivate auf ihre Reaktivität als Photoinitiator-Systeme in direkter und sensibilisierter Anregung getestet.

Zusammenfassung (Englisch)

ABSTRACT Inhibition of free radical polymerization by molecular oxygen is one of the most challenging problems in UV-Vis curable coatings. Apart from the utilization of an inert gas atmosphere, additives to reduce the oxygen inhibition due to production of new propagating centers are used to compensate the severe impact on curing speed and mechanical properties of cured surfaces. In comparison to the well established, omnipresent radical photocuring, one of the most tempting features of cationic photopolymerization is a total absence of inhibition by molecular oxygen. However, in the field of UV-Vis curing applications, cationic photopolymerization can be regarded as a niche technique and still demands additional efforts in research and development to enhance its potential.

The purpose of this research work was to meet both challenges in radical and cationic photopolymerization of UV-Vis curing applications. In regard to radical photocuring, a straightforward approach to reduce the oxygen inhibition by photosensitized generation of singlet oxygen and subsequent scavenging of this species by selective singlet oxygen trappers was investigated. For a possible application of this technique without use of colored sensitizers in UV-Vis curing, conjugated and bathochromic shifted furan derivatives were synthesized and tested on their reactivity as oxygen scavengers. To enhance the field of possible initiating systems in cationic UV-Vis curing, a new class of onium salt initiators based on diphenyl(phenylethynyl)sulfonium and phenyl(phenylethynyl)iodonium salts as well as the new, photo-bleaching sensitizer 9,10-dibutylanthracene were examined. Apart from analysis of the photo-cleavage mechanism of the onium salts, the base structures as well as bathochromic shifted and conjugated derivatives were investigated on their reactivity as cationic photoinitiator systems in direct and sensitized irradiation.