2024-01-22 09:13:31

光固化技術是一項節能綠色環保新技術，其核心材料之一是光引發劑。光引發劑(photoinitiator，PI)，又稱光固化劑(photocuring agent)，是一類能在紫外光區（250～400nm）或可見光區（400～800nm）吸收特定波長的能量，通過光子賦能為化學能、産生自由基和陽離子等，從而引發單體聚合交聯固化的化合物。例如TPO的UV吸收峰在350-400nm之間，是比較好的UV光引發劑。

光引發劑是光固化塗料的核心組分，是光固化塗料聚合的發動機，它對光固化塗料的光固化速率起決定性作用。

在光固化塗料中，光引發劑因屬非成膜物質，其添加量比低聚物和活性稀釋劑要低得多，一般在1-5%左右；添加量過少，會導緻固化不完全，漆膜出現粘膩、黏糊問題。添加量過多，會導緻固化過快、流平差、起泡、起皮等問題。光引發劑本身或其光化學反應的産物均不應對固化後塗層的化學和物理力學性能産生不良影響。

光引發劑按吸收輻射能不同，可分為紫外光引發劑（紫外光區250-400nm）和可見光引發劑（可見光區400-800nm）。

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應用最為廣泛。自由基型光引發劑因産生自由基的作用機理不同，又可分為裂解型光引發劑和奪氫型光引發劑兩類。

紫外光固化是主要的光固化技術，所用的光引發劑為UV紫外光光引發劑。可見光引發劑因對日光和普通照明光源敏感，在生産和使用上受到限制，僅在少數領域如牙科、印刷制版上應用。近些年，随着光固化技術得到越來越多的應用，光引發劑又增加了一些新的類别，如混雜型光引發劑、水基光引發劑、大分子光引發劑等。

在光固化體系中，光引發劑可與其它輔助組分一起使用，可以促進自由基或陽離子等活性中間體的産生，以提高光引發效率。這些輔助組分有光敏劑(photosesitizer)和增感劑(sesitizer)。

光敏劑是指該分子能吸收光能躍遷至激發态，通過能量轉移給光引發劑，光引發劑接受能量後由基态躍遷至激發态，本身發生化學變化，産生活性中間體，從而引發聚合反應，而光敏劑将能量傳遞給光引發劑後，自身又回到初始非活性狀态，其化學性質未發生變化。理想的光引發劑，在給定的光源波長條件下，其消光系數應為最大值；不應有産生不活潑自由基的副反應發生，還應避免可能熄滅（激發态的脫活）光引發劑的組分。在有顔料的體系中，光敏劑的強吸收波長必須選在顔料的弱吸收波長處。在很多情況下，混合使用兩種光引發劑會有更好的效果。

增感劑自身并不吸收光能，也不引發聚合，但在光引發過程中，協同光引發劑并參與光化學反應，從而提高了光引發劑的引發效率，也稱助引發劑(coinitiator)。配合奪氫型光引發劑的氫供體三級胺，就屬于增感劑。

選擇UV光引發劑建議考慮如下影響因素：

1、光譜匹配原則：光引發劑的吸收光譜與光源的發射光譜相匹配，以确保光引發劑能夠有效地吸收光能。

光固化的光源主要為高壓汞燈，其中發射光譜中365nm、313nm、302nm、254nm譜線非常有用，許多光引發劑在上述波長處均有較大吸收。光引發劑分子對光的吸收，可以用此波長處的摩爾消光系數來反映，應具有較高的摩爾消光系數。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。

部分光引發劑在高壓汞燈各發射光波的摩爾消光系數（一）

光引發劑	254nm	302nm	313nm	365nm	405nm	435nm
184	3.317×104	5.801×102	4.349×102	8.864×101
369	7.470×103	3.587×104	4.854×104	7.858×103	2.800×102
500	6.230×104	1.155×103	5.657×102	1.756×102
651	4.708×104	1.671×103	7.223×102	3.613×102
784	7.488×105	1.940×104	1.424×104	2.612×103	1.197×105	1.124×103
819	1.953×104	1.823×104	1.509×104	2.309×103	8.990×102	3.000×101
907	3.936×103	6.063×104	5.641×104	4.665×102
1300	3.850×104	1.240×104	1.560×104	2.750×103	9.300×101	9.000×101
1700	3.207×104	5.750×103	4.162×103	8.316×102	2.464×102
1800	2.660×104	6.163×103	4.431×103	9.290×102	2.850×102
1850	2.235×104	1.280×104	8.985×103	1.785×103	5.740×102
2959	3.033×104	1.087×104	2.568×103	4.983×101
1173	4.064×104	8.219×102	5.639×102	7.388×101
4265	2.773×104	4.903×103	3.826×103	7.724×102	2.176×102

從以上數據可以看出，784及819等光引發效果較好。

部分光引發劑的摩爾消光系數（二）

光引發劑	260nm	360nm	405nm
IPBE	11379	50
BP	14922	51
MK	8040	37500	1340
CTX	42000	3350	1780
BETX	42000	3300	1800
DEAP	5775	19

2、引發效率原則：光引發效率高，即活性中間體（自由基或陽離子）産率高，且産生的活性中間體具有較高的反應活性。

3、對于有色體系，因顔料在紫外區有不同的吸收，故選擇光引發劑應平衡該種吸收的影響。

深色UV漆較易出現深層的光引發劑無法吸收足夠能量來引發聚合，最終造成深層固化不良問題。黑色UV漆最容易出現附着力不良、百格掉漆的現象。有報道在配方中增加1.5%的819後，漆膜附着力明顯增加，說明819對深層固化起到促進作用。

4、所選光引發劑在活性稀釋劑和低聚物中有良好的溶解性。

5、安健環原則：低氣味、低毒性，無環境污染；特别是光引發劑的光解産物要低氣味和低毒。

6、不易揮發和遷移。

7、耐黃變原則：光固化後不能有黃變現象，這對白色、淺色及無色體系特别重要；也不能在老化時引起聚合物的降解。

184光引發劑的ΔE約0.1、耐黃變性較好，可用于白色及淺色UV漆中；819光引發劑的ΔE約5.5，耐黃變性較差，隻能用于深色UV漆。

8、穩定性原則：熱穩定性（85℃不分解）和貯存穩定性好，不易分解或發生其他副反應，應有長時間的儲存穩定性。

9、價廉易得，性價比較高。

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