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發布時間:2021-07-15 05:32  
光引發劑 (photoinitiator)又稱光敏劑(photosensitizer)或光固化劑(photocuring agent),是一類能在紫外光區(250~420nm)或可見光區(400~800nm)吸收一定波長的能量,產生自由基、陽離子等,從而引發單體聚合交聯固化的化合物。在光固化體系中,包括UV膠,UV涂料,UV油墨等,接受或吸收外界能量后本身發生化學變化,分解為自由基或陽離子,從而引發聚合反應。 凡經光照能產生自由基并進一步引發聚合的物質統稱光引發劑。一些單體經光照后,吸收光子形成激發態M:M hv→M;激發了的活性分子經均裂產生自由基:M→R· R′·,進而引發單體聚合,生成高分子。 輻射固化技術是一項節能環保新技術,紫外光(UV)和電子束(EB)、紅外光、可見光、激光、化學熒光等輻射光照射固化,完全符合“5E”特點:Efficient()、Enabling(實用)、Economical(經濟)、Energy Saving(節能)、Environmental Friendly(環境友好),因此被譽為“綠色技術”。
到目前為止,真正商業化的非芳香族光引發劑只有莰醌。Georges?Hammond等人在1961年發現了酸乙酯的光解特性。后續更多人的研究發現,脂肪族α-酮酯具有光引發劑的特性,可以被用于光固化反應中。圖2 Georges Hammond等人在1961年發現了酸乙酯的光解特性 α-酮酯在紫外光照射下表現出Norrish?II型的光解特性,因此在助引發劑的存在下可以增加反應自由基并減少自由基的淬滅,從而進一步改善其反應性。更加重要的是,一些α-酮酯,比如上面提及的酸乙酯是美國FDA認證的食品添加劑,這使得這一類物質特別適用于食品包裝的光固化產品。另外,α-酮酯的光裂解產物α-羥基酯對人體無害。 奧地利維也納大學的Paul?Gauss等人,對幾種不同結構α-酮酯的光固化性能進行了研究,并同傳統的光引發劑進行了對比。實驗結果讓人振奮!圖3 不同結構的α-酮酯,以及當前常用的II型光引發劑和三級胺助引發劑MDEA 實驗對三種α-酮酯的光固化特性進行了研究,包括酸乙酯(EP),3--酸乙酯(EMOB)和二氫-4,4-二-2,3-二酮(DDFD)(圖3)。用來進行評估的光固化單體包括1,6-二酯(HDDA),聚乙二醇(700)二酯(PEG700DA)和固化材料二酯混合物(DDM)。圖4 對光引發劑效率進行測定用的光固化單體
在光固化產品中,光引發劑是關鍵組分之一,是一種能吸收輻射能量,經過化學變化,產生具有引發聚合能力的活性中間體(自由基或陽離子)的物質。 在實際生產中,使用的多是產生自由基的自由基光引發劑,產生陽離子的陽離子光引發劑非常少。本文重點介紹自由基光引發劑。 ★ ??光引發劑分類???★ 自由基光引發劑按光引發劑產生活性自由基的作用機理不同,主要分為兩大類:裂解型自由基光引發劑,也稱Ⅰ型光引發劑;奪氫型自由基光引發劑,又稱Ⅱ型光引發劑。 常用的裂解型光引發劑從結構上看多是芳基酮類化合物。市面上常見的牌號有:184, 2959,651,907,369,1173,819,TPO,MBF,754等。 常用的奪氫型光引發劑從結構上看,都是二苯甲酮或雜環芳酮類化合物。市面上常見牌號有:BP,ITX,2-EA。此外奪氫型光引發劑需要助引發劑配合使用,現常用的助引發劑主要是活性胺和叔胺型苯甲酸酯。 ★ ??光引發劑的選擇???★ 光引發劑在光固化產品中能否有效地引發聚合反應,終達到所需的性能,取決于光引發體系與輻照條件、產品組分相互協調。因此,根據自身生產工藝和產品配方選擇相應的光引發劑尤其重要。? 在以下篇幅,將結合光引發劑的性能和具體案例逐一闡述光引發劑的篩選方法。