{"id":14935,"date":"2026-05-06T12:26:40","date_gmt":"2026-05-06T12:26:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/tommaso-frison\/"},"modified":"2026-05-06T12:26:58","modified_gmt":"2026-05-06T12:26:58","slug":"tommaso-frison","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/tommaso-frison\/","title":{"rendered":"Tommaso Frison"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":14936,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-14935","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Crafting Networks with Electrons","samenvatting":"Als u vandaag in een auto hebt gereden of in een trein bent gestapt, of als u een blikje frisdrank hebt geopend of een zak chips hebt gegeten, bent u waarschijnlijk al stralingsuithardende coatings tegengekomen - zonder dat u het besefte. Stralingsuithardende coatings worden verkregen uit verven die uitharden (of 'cure') bij blootstelling aan straling, meestal in de vorm van fotonen (ultraviolet, UV) of elektronen (elektronenstraal, EB). De straling veroorzaakt chemische reacties in de bestraalde laag, waardoor de vloeibare coating verandert in een vernette, vaste film. Stralingsuithardende coatings bevatten weinig tot geen oplosmiddelen of andere vluchtige organische stoffen (VOS), vereisen relatief korte uithardingstijden en kunnen eenvoudig worden geformuleerd om specifieke eigenschappen in de uiteindelijke uitgeharde coating op maat te maken. Van de bovengenoemde uithardingstechnieken vertegenwoordigt EB-uitharding (EBC) de methode met het hoogste potentieel voor industri\u00eble toepassingen. Bij EBC bezitten de elektronen die worden gegenereerd door een krachtige EB-versneller een veel hogere energie en penetratiediepte dan UV-fotonen, waardoor de noodzaak voor specifieke UV-lampen of foto-initiatoren vervalt. Dit maakt EB bij uitstek geschikt voor bijvoorbeeld coatingtoepassingen waarbij de afwezigheid van uitloogbare verbindingen vereist is, of voor het uitharden van dikke of hooggevulde composietmaterialen. EBC biedt extra voordelen zoals kortere uithardingstijden, een lagere energievraag per oppervlakte-eenheid en uiteindelijk lagere operationele kosten.\n\nDe overgrote meerderheid van de stralingsuithardende systemen (of ze nu in de academische literatuur worden geciteerd of in grootschalige industri\u00eble productie worden toegepast) maakt echter geen gebruik van EB als uithardingstechniek, maar van UV. Dit komt vooral door de veel hogere initi\u00eble investeringskosten van de EB-apparatuur in vergelijking met eenvoudigere en goedkopere UVC-opstellingen. Bovendien zijn bijna alle industri\u00eble toepassingen van UV\/EB-coatings beperkt tot \u00e9\u00e9n chemisch platform: (meth)acrylaatchemie gepolymeriseerd door middel van vrije radicaal polymerisatie (FRP). Hoewel er aanzienlijke informatie beschikbaar is over de fundamenten van EBC en de interactie tussen elektronen en organische materie, wordt er weinig gerapporteerd over toegepaste EB-uithardbare systemen buiten eenvoudige formuleringen. Een technologische kloof is zichtbaar, namelijk het ontwerp en de bereiding van nieuwe en geavanceerde EB-uitgeharde polymeercoatings. Het aanpakken van deze kloof is het doel van dit proefschrift.\n\nHoofdstuk 1 bevat een grondige inleiding op het onderwerp stralingsuitharding van polymeercoatings. Het biedt een overzicht van de EB-theorie en de belangrijkste stralingsuithardbare chemie\u00ebn, waarbij EB-specifieke polymerisatiemechanismen worden opgehelderd en mogelijke macromoleculaire architecturen en ontwerpstrategie\u00ebn worden geschetst.\n\nHoofdstuk 2 onderzoekt het effect van het EBC-proces op de netwerkvorming en thermomechanische eigenschappen van een model aromatisch acrylaatmonomeer. De extreem hoge energie\u00ebn die bij EBC een rol spelen, veroorzaken andere chemische verschijnselen dan bij andere stralingsuithardingsmethoden zoals UVC. Er wordt een competitie waargenomen tussen polymerisatie en afbraakverschijnselen, waarbij hoge doses en dosissnelheden de laatste bevorderen, en er wordt getracht de betrokken chemische reacties te onderscheiden. Dit hoofdstuk beschrijft een analytische workflow om EB-labiele bindingen te identificeren voor een thermohardende acrylaatverbinding, waarbij inzicht wordt verkregen in de chemische verschijnselen die de (acryl)netwerkvorming beheersen, en EBC-condities worden geoptimaliseerd om vernetting en ongewenste chemische reacties in evenwicht te brengen.\n\nHoofdstuk 3 verdiept zich in door elektronenstralen ge\u00efnitieerde kationische polymerisaties van epoxyharsen. Ondanks dat ze meer dan 50 jaar geleden zijn uitgevonden toen de eerste levensvatbare kationische foto-initiatoren beschikbaar kwamen, belemmert de relatief langzame polymerisatiesnelheid van kationische epoxysystemen hun wijdverbreide gebruik in vergelijking met bijvoorbeeld acrylaat-functionele harsen gepolymeriseerd door FRP. Het hoofddoel van het werk in dit hoofdstuk is het bereiken van kwantitatieve epoxymonomeerconversie door EBC alleen, waardoor de noodzaak voor tijd- en energieverslindende thermische nabehandelingen vervalt. Dit maakt op zijn beurt de productie mogelijk van epoxymaterialen met hoge, stabiele en instelbare mechanische eigenschappen voor gebruik in verschillende coatingtoepassingen.\n\nHoofdstuk 4 beschrijft de bereiding van EB-uitgeharde meerfasige polymeermaterialen met verbeterde coatingeigenschappen door middel van de Interpenetrating of Grafted Polymer Networks (IPN's of GPN's) synthetische benadering. Gebruikmakend van de kennis ontwikkeld in de hoofdstukken 2 en 3, worden mengsels van kosteneffectieve, commercieel beschikbare epoxy- en acrylaatmonomeren (die afzonderlijk slechte coatingprestaties zouden leveren) bereid en met EB uitgehard. De resultaten van dit hoofdstuk omvatten geavanceerde morfologische en structurele karakteriseringen van de IPN's en GPN's die het mogelijk maken om ze te classificeren als volledig organische nanocomposieten. Specifieke nanomorfologie\u00ebn vertalen zich direct in verbeterde coatingeigenschappen. Met name nanocomposieten met uitstekende trektaaiheid en krasbestendigheid kunnen worden geproduceerd door polymeernetwerken te combineren die afzonderlijk veel slechter presteren met betrekking tot dezelfde eigenschappen.\n\nHoofdstuk 5 beschrijft een tweede meerfasig polymeercoatingsysteem met verbeterde mechanische eigenschappen, namelijk door de incorporatie van op maat gemaakte EB-uithardbare blokcopolymeren (BCP's). Een reeks van acrylaat-ge\u00ebindigde polycaprolacton-b-polydimethylsiloxaan BCP's is bereid door de lengte en het aantal van de polymeerblokken te vari\u00ebren. Wanneer toegevoegd aan acrylaatmonomeren of coatingformuleringen, segregeren de BCP's in microstructuren waarvan de afmetingen en morfologie\u00ebn worden bepaald door de BCP-samenstelling en -concentratie, en die permanent in het uitgeharde netwerk worden vastgezet tijdens EBC. Dit hoofdstuk rapporteert over de chemische karakterisering van deze BCP's en hun gebruik als additieven om de slag- en krasvastheid van industri\u00eble producten (zoals hogedruklaminaten) te verbeteren.\n\nTen slotte geeft hoofdstuk 6 de conclusies van dit proefschrift: de belangrijkste bevindingen vanuit theoretisch en toegepast perspectief, een technisch vooruitzicht inclusief implicaties voor de laminaatcoatingindustrie, en richtingen voor toekomstig onderzoek.","summary":"If today you have driven a car or hopped on a train, or if you have opened a can of soda or snacked on a bag of chips, you have likely already encountered radiation-curable coatings \u2013 without even realizing it. Radiation-curable coatings are obtained from paints that harden (or \u201ccure\u201d) upon exposure to radiation, usually provided in the form of photons (ultraviolet, UV) or electrons (electron beam, EB). The radiation triggers chemical reactions within the irradiated layer, which turn the liquid coating into a crosslinked, solid film. Radiation-curable coatings contain little to no solvents or other volatile organic compounds (VOCs), require relatively short curing times and can easily be formulated to tailor specific properties in the final cured coating. Among the curing techniques mentioned above, EB curing (EBC) represents the method with the highest potential for industrial applications. In EBC, the electrons generated by a high-power EB accelerator possess much higher energy and penetration depth than UV photons, eliminating the need for specific UV lamps or photoinitiators. This renders EB preferable, for example, for coating applications requiring the absence of leachable compounds, or for the curing of thick or highly filled composite materials. EBC provides additional advantages such as shorter curing times, lower energy demand per surface area and ultimately reduced operating costs.\n\nHowever, the vast majority of radiation-curable systems (whether cited in academic literature or applied in large-scale industrial production) do not employ EB as the curing technique, but rather UV. This is mostly due to much higher initial investment costs of the EB equipment compared to simpler and lower cost UVC setups. Moreover, almost all industrial uses of UV\/EB coatings are limited to one chemical platform: (meth)acrylate chemistry polymerized by free radical polymerization (FRP). Whereas considerable information is available about fundamentals of EBC and interaction between electrons and organic matter, little is reported regarding applied EB-curable systems beyond simple formulations. A technology gap is evident, i.e. the design and preparation of novel and advanced EB-cured polymer coatings. Addressing this gap is the aim of this Thesis.\n\nChapter 1 contains a thorough introduction to the topic of radiation curing of polymer coatings. It provides an overview of EB theory and the most important radiation-curable chemistries, elucidating EB-specific polymerization mechanisms and outlining possible macromolecular architectures and design strategies.\n\nChapter 2 investigates the effect of the EBC process on the network formation and thermomechanical properties of a model aromatic acrylate monomer. The extremely high energies at play in EBC trigger distinct chemical phenomena compared to other radiation curing methods such as UVC. A competition is observed between polymerization and degradative phenomena, with high doses and dose rates favoring the latter, and efforts are devoted to discerning the chemical reactions involved. This Chapter outlines an analytical workflow to identify EB-labile bonds for a thermosetting acrylate compound, providing insights into the chemical phenomena that govern the (acrylic) network formation, and optimizing EBC conditions to balance crosslinking and undesired chemical reactions.\n\nChapter 3 delves into electron beam-initiated cationic polymerizations of epoxy resins. Despite having been invented over 50 years ago when the first viable cationic photoinitiators first became available, the relatively slow polymerization rate of cationic epoxy systems obstructs their widespread use compared to e.g. acrylate-functional resins polymerized by FRP. The major objective of the work of this Chapter is the achievement of quantitative epoxy monomer conversion by EBC alone, eliminating the need for time- and energy-consuming post-cure thermal treatments. This, in turn, enables the production of epoxy materials with high, stable and tunable mechanical properties to be used in various coating applications.\n\nChapter 4 describes the preparation of EB-cured multiphase polymer materials with enhanced coating properties pursuing the Interpenetrating or Grafted Polymer Networks (IPNs or GPNs) synthetic approach. Leveraging the knowledge developed in the work of Chapters 2 and 3, mixtures of cost-effective, commercially available epoxy and acrylate monomers (which individually would yield poor coating performance) are prepared and EB-cured. The results of this Chapter include advanced morphological and structural characterizations of the IPNs and GPNs that allow to classify them as all-organic nanocomposites. Specific nanomorphologies directly translate into improved coating properties. Notably, nanocomposites with excellent tensile toughness and scratch resistance can be produced combining polymer networks which individually perform much worse with regard to the same properties.\n\nChapter 5 details a second multiphase polymer coating system showing enhanced mechanical properties, namely through the incorporation of tailor-made EB-curable block copolymers (BCPs). A series of acrylate-endcapped polycaprolactone-b-polydimethylsiloxane BCPs is prepared varying polymer block length and number. When added to acrylate monomers or coating formulations, the BCPs phase-segregate into microstructures whose dimensions and morphologies are governed by BCP composition and concentration, and which are permanently fixed into the cured network during EBC. This Chapter reports on the chemical characterization of these BCPs and their use as additives to improve impact- and scratch resistance of industrial products (i.e. high-pressure laminates).\n\nFinally, Chapter 6 lists the conclusions of this Thesis: the main findings from theoretical and applied perspectives, a technical outlook including implications for the laminate coatings industry, and directions for future research.","auteur":"Tommaso Frison","auteur_slug":"tommaso-frison","publicatiedatum":"11 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/tommasofrison?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/14c97389-7729-4e90-8280-8708e08be88e\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"19001","isbn":"978-90-386-6698-3","doi_nummer":"","naam_universiteit":"TU Eindhoven","afbeeldingen":14937,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"TU Eindhoven","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14935","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14935"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14935\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":14938,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/14935\/revisions\/14938"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14936"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14935"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=14935"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}