光引發劑

光引發劑

在光固化體系中,包括UV膠,UV塗料,UV油墨等,接受或吸收外界能量後本身發生化學變化,分解為自由基或陽離子,從而引發聚合反應。

概述

在光固化體系中,包括UV膠,UV塗料,UV油墨等,接受或吸收外界能量後本身發生化學變化,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並進一步引發聚合的物質統稱光引發劑。一些單體經光照後,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。
光引發劑(photoinitiator)又稱光敏劑(photosensitizer)或光固化劑(photocuringagent),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。
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、雷射、化學螢光等輻射光照射固化,完全符合“5E”特點:Efficient(高效)、Enabling(實用)、Economical(經濟)、EnergySaving(節能)、EnvironmentalFriendly(環境友好),因此被譽為“綠色技術”。光引發劑是光固化膠黏劑的重要組分之一,它對固化速率起著決定性作用。光引發劑受紫外光照射後,吸收光的能量,分裂成2個活性自由基,引發光敏樹脂和活性稀釋劑發生連鎖聚合,使膠黏劑交聯固化,其特點是快速、環保、節能。

原理

引發劑分子在紫外光區(250~400nm)或可見光區(400~800nm)有一定吸光能力,在直接或間接吸收光能後,引發劑分子從基態躍遷到激發單線態,經系間竄躍至激發三線態;在激發單線態或三線態經歷單分子或雙分子化學作用後,產生能夠引發單體聚合的活性碎片,這些活性碎片可以是自由基、陽離子、陰離子等。按照引發機理不同,光引發劑可分為自由基聚合光引發劑與陽離子光引發劑,其中以自由基聚合光引發劑套用最為廣泛。

特點

理想的光引發劑應具有以下優點:
(1)廉價,合成簡單;
(2)光引發劑及其光裂解產物應無毒無味;
(3)穩定性好,便於長時間儲存;
(4)光引發劑的吸收光譜須與輻射光源的發射譜帶相匹配,且具有較高的摩爾消光係數
(5)由於大多數光引發劑分子吸收光能後躍遷至激發單線態,經系間竄躍到激發三線態,因此,引發劑的系間竄躍效率要高;
(6)較高的引發效率

選用原則

★根據預聚體和單體的類型選用活性適當的光引發劑。
★具有良好的溶解性和反應活性,用量少,引發效率高。
★要有一定的熱穩定性,在85℃以下不分解,應有長時間的儲存穩定性。
★最好是幾種光引發劑複合使用,在不同的波長範圍都能引發固化,比單一光引發劑固化速度快。
★光引發劑與胺促進劑EDAB配合使用。
★氣味小、無毒害、無環境污染。
★價廉易得,成本較低。

光引發劑的發展

光引發劑的發展方向的重點是混雜型、可見光型、水基型、大分子型等,以及採用雙重固化方式,受到錦上添花效果。
1、自由基-陽離子混雜光引發劑
自由基研發體系固化速度快,但收縮較大。而陽離子光固化時體積收縮小、粘接力強,固化過程不被氧氣阻聚,反應不易終止,“後固化”能力強,適於厚膜的光固化,但固化速度慢。綜合二者的優點,將自由基與陽離子光引發劑配成混雜體系,既可自由基聚合遊客發生陽離子聚合,可以揚長避短,具有協同效應。兩種以上的光引發劑配伍使用,更能獲得令人滿意的效果。
2、可見光引發劑
氟化二苯基鈦茂(Irgacure784)和雙(五氟苯基)鈦茂具有突出的光引發活性、儲存穩定性和低毒性,其吸收波長已延伸至500nm,在可見光區有較大的吸收,用於丙烯酸酯的可見光引發聚合固化特別有效。又因鈦茂光照下的光漂白效應,膠膜變黃指數小;且深度固化好,利於厚膜的徹底固化。氟化二苯基鈦茂光引發劑活性哼,在丙烯酸酯體系中,0.2%用量的光引發效率比2%Irgacure651高2~6倍。
3、水性光引發劑(WSP)
在普通光引發劑中引入銨鹽或磺酸鹽官能團,使之與水相溶,製成水性光引發劑。主要類型為芳酮類,包括二苯酮衍生物、硫雜蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶醯衍生物等。
4、大分子光引發劑
將普通的光引發劑引入大分子鏈上,便成為大分子光引發劑,其與樹脂相容性好,固化後不遷移、不易揮發,減小了氣味。大分子光引發劑可分為側鏈裂解型、主鏈裂解型、側鏈奪氫型和主鏈奪氫型4類,側鏈裂解型大分子光引發劑是目前較為成功的一類。 
5、雙重固化
即是光固化與其他固化方式的結合,相得益彰,優勢凸顯,具有低溫快速固化性、出色的穩定性,可避免分離未固化,得到力學性能優良和尺寸穩定的固化物。發展光固化與另外固化方式共用的雙重固化體系,對於克服光固化膠黏劑的弱點,卓有成效,擴大了套用範圍,提高了競爭能力。其他固化方式熱固化、濕氣固化、氧化固化、厭氧固化等。

巴斯夫光引發劑IRGACURE2959

IRGACURE2959是一種高效的不黃變紫外光引發劑,用於引發不飽和預聚體和單體的UV聚合反應。
該助劑特別適用於基於丙烯酸樹脂和不飽和聚酯的水性UV體系及要求低氣味的領域。
IRGACURE2959的羥基基團能與不飽和樹脂的適當官能團進行反應。

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