Effects of vitrification on the isothermal polymerization of acrylate blends under radiation

• Autorzy: Chuda K. , Smolinski W. , Defoort B. , Rudz W. , Gawdzik B. , Rayss J. , Coqueret X.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zeszklenia na przebieg inicjowanej promieniowaniem izotermicznej polimeryzacji mieszanin akrylanowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The radiation-induced polymerization of some acrylate oligomers was investigated by means of FT-IR spectroscopy applied to films of various thickness that were cured under isothermal conditions. Different types of oligomers, one polyethyleneglycol diacrylatc (PEGDA), one polyurethane triacrylate (PURTA), and one epoxy diacrylate derived from bis-phenol A (EPDA) were selected for their contrasting networks properties, with a low, intermediate, and high T(g) of the radiation-cured materials, respectively. In order to gain a deeper insight into the effect of gradual vitrification on the reactivity of the polymerizable systems, the conversion - dose profiles of the epoxy diacrylate were recorded at various temperatures. The dependence of the limiting conversion on the polymerization temperature was examined under various experimental conditions and compared with the conversion - T(g) relation, which was deduced from dynamic thermo-mechanical analysis. The correlation between resulting T(g) measured in the samples at maximal conversion for each curing temperature was shown to be slightly deviating from linearity. A phenomenological model of the reaction kinetics was shown to depict satisfactorily the observed photopolymerization profiles. From the well-determined T(g) - conversion relation, a semi-mechanistic kinetic model taking into account the gradual vitrification of the network can be foreseen.

PL

Metodą FT-IR zbadano przebieg inicjowanej promieniowaniem UV bądź strumieniem elektronów (EB) polimeryzacji diakrylanu glikolu polioksyetylenowego (PEGDA), triakrylanu poliuretanu (PURTA) oraz epoksydiakrylanu pochodnej bisfenolu A (EPDA) [wzory (I)-(III)]. Utwardzone polimery charakteryzowały się, odpowiednio, niską, pośrednią i wysoką wartością temperatury zeszklenia (T(g)). Jako inicjatorów polimeryzacji użyto produktów handlowych o nazwach "Darocur 1173" - wzór (IV) oraz "Irgacure 651" - wzór (V)]. Określono charakter wpływu dawki promieniowania na wydajność (G) polimeryzacji PURTA i EPDA (rys. 4), a także zależność G w polimeryzacji EPDA od temperatury utwardzania, rodzaju inicjatora i czasu (rys. 7, 8, ta-bela 1). Innym analizowanym parametrem była maksymalna wydajność polimeryzacji (G(max)); zbadano wpływ temperatury utwardzania PEGDA i EPDA na G(max) a w przypadku EPDA - dodatkowo wpływ ilości i rodzaju inicjatora oraz grubości próbki (rys. 6,9,10). Temperaturę zeszklenia utwardzonych próbek EPDA oznaczano metodą dynamicznej analizy termomechanicznej (rys. 11). Pozwoliło to na ocenę zależności wartości T(g) od temperatury sieciowania (rys. 12). Zależność ta ma charakter liniowy jedynie do pewnej wartości temperatury polimeryzacji, po przekroczeniu której następuje znaczne odchylenie od liniowości. Stwierdzono, że zaproponowany fenomenologiczny kinetyczny model reakcji izotermicznej polimeryzacji [równanie (6)] dobrze opisuje badany proces. Na podstawie wyznaczonych zależności T(g)-konwersja można przewidzieć semi-mechanistyczny kinetyczny model stopniowego zeszklenia w toku polimeryzacji.

Słowa kluczowe

EN

triacrylates; diacrylates; radiation curing; polymerization kinetics; effect of vitrification; phenomenological kinetic model

PL

triakrylany; diakrylany; sieciowanie radiacyjne; kinetyka polimeryzacji; wpływ zeszklenia; fenomenologiczny model kinetyczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 49, nr 7-8
• Strony: 505--513
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Chuda K.

• Faculty of Chemistry, Maria Curie-Skłodowska University, ul. Marii Skłodowskiej-Curie 3, 20-031 Lublin
• Laboratoire de Chimie Organique et Macromoleculaire, UMR CNRS 8009 Universite des Sciences et Technologies de Lille, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

autor

Smolinski W.

• Faculty of Chemistry, Maria Curie-Skłodowska University, ul. Marii Skłodowskiej-Curie 3, 20-031 Lublin
• Laboratoire de Chimie Organique et Macromoleculaire, UMR CNRS 8009 Universite des Sciences et Technologies de Lille, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

autor

Defoort B.

• Laboratoire de Chimie Organique et Macromoleculaire, UMR CNRS 8009 Universite des Sciences et Technologies de Lille, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

autor

Rudz W.

• Faculty of Chemistry, Maria Curie-Skłodowska University, ul. Marii Skłodowskiej-Curie 3, 20-031 Lublin

autor

Gawdzik B.

• Faculty of Chemistry, Maria Curie-Skłodowska University, ul. Marii Skłodowskiej-Curie 3, 20-031 Lublin

autor

Rayss J.

• Faculty of Chemistry, Maria Curie-Skłodowska University, ul. Marii Skłodowskiej-Curie 3, 20-031 Lublin

autor

Coqueret X.

• Laboratoire de Chimie Organique et Macromoleculaire, UMR CNRS 8009 Universite des Sciences et Technologies de Lille, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

Bibliografia

• 1. Davidsan R S.: "Exploring the Science, Technology and Applications of UV and EB Curing", Sita Technology Ltd, London 1999.
• 2. Seidel J.: "Applications of electron-beam curing", Fouassier J. P.: "UV-initiated polymerization" in: "Radiation Curing in Polymer Science and Technology" (Eds. Fouassier J. P, Rabek J. F), Vol. 1, Elsevier, New York 1993.
• 3. Boursereau F, Dupillier J. M., Larnac G., Roussel D.: SAMPE 2000, 45, 2235.
• 4. Defoort B., Coqueret X., Larnac G., Dupillier J. M.: SAMPE 2000, 45, 2223.
• 5. Defoort B., Boursereau F, Dupillier J. M., Larnac G., Lopitaux G., Coqueret X.: SAMPE 2002,47,607.
• 6. Litvinov V. M., Dias A A: Macromolecules 2001, 34, 4051.
• 7. US pat. 4 789 505 (1984).
• 8. Patacz C., Defoort B., Coqueret X.: Radiat. Phys. Chem. 2000, 5, 329.
• 9. Defoort B., Defoort D., Coqueret X.: Macromol. Theor. Simul. 2000, 9, 725.
• 10. Seto J., Nagai T, Noguchi T, Arakawa S., Shibata A, Ishimoto C., Miyashita M.: Radiat. Phys. Chem. 1985, 25,567.
• 11. Defoort B., Larnac G., Coqueret X.: Macromol. Chem. Phys.2001, 45, 3149.
• 12. Decker C.; Acta Polymer. 1994,45,333.
• 13. Anseth K. S., Bowman C. N.: J. Polym. Sci., Part B: Polum. Phys. Ed. 1995,33,1769.
• 14. Anseth K. S., Decker c., Bowman C. N.: Macromolecules 1995,28,4040.
• 15. Young J. S., Kannurpatti AR, Bowman C. N.: Macromol. Chem. Phys. 1998,199,1043.
• 16. Racz L. M., Li L., Abedian B.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. Ed. 1998,36,2887.
• 17. Odia n G.: "Principles of Polymerization", 3rd ed., John Wiley & Sons, New York 1991.
• 18. Singh A, Saunders B., Barnard J., Lopata V. J., Kremers w., Mac Dougall T E., Chung M., Tateishi M.: Radiat. Phys. Chem. 1996,48, 153.
• 19. O'Brien D. J., Mather P. T, White S. R.: J. Composite Mater. 2001,35,883.
• 20. Defoort B.: PhD. Dissertation, Universite des Sciences et Technologies de Lilie (1999).