光固化技術是一項節(jié)能綠色環(huán)保新技術，其核心材料之一是光引發(fā)劑。光引發(fā)劑(photoinitiator，PI)，又稱光固化劑(photocuring agent)，是一類能在紫外光區(qū)（250～400nm）或可見光區(qū)（400～800nm）吸收特定波長的能量，通過光子賦能為化學能、產生自由基和陽離子等，從而引發(fā)單體聚合交聯(lián)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(fā)劑。
光引發(fā)劑是光固化涂料的核心組分，是光固化涂料聚合的發(fā)動機，它對光固化涂料的光固化速率起決定性作用。
在光固化涂料中，光引發(fā)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，會導致固化不完全，漆膜出現(xiàn)粘膩、黏糊問題。添加量過多，會導致固化過快、流平差、起泡、起皮等問題。光引發(fā)劑本身或其光化學反應的產物均不應對固化后涂層的化學和物理力學性能產生不良影響。
光引發(fā)劑按吸收輻射能不同，可分為紫外光引發(fā)劑（紫外光區(qū)250-400nm）和可見光引發(fā)劑（可見光區(qū)400-800nm）。
按照引發(fā)機理不同，光引發(fā)劑可分為自由基聚合光引發(fā)劑與陽離子光引發(fā)劑，其中以自由基聚合光引發(fā)劑應用最為廣泛。自由基型光引發(fā)劑因產生自由基的作用機理不同，又可分為裂解型光引發(fā)劑和奪氫型光引發(fā)劑兩類。
紫外光固化是主要的光固化技術，所用的光引發(fā)劑為UV紫外光光引發(fā)劑。可見光引發(fā)劑因對日光和普通照明光源敏感，在生產和使用上受到限制，僅在少數(shù)領域如牙科、印刷制版上應用。近些年，隨著光固化技術得到越來越多的應用，光引發(fā)劑又增加了一些新的類別，如混雜型光引發(fā)劑、水基光引發(fā)劑、大分子光引發(fā)劑等。
在光固化體系中，光引發(fā)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產生，以提高光引發(fā)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(fā)態(tài)，通過能量轉移給光引發(fā)劑，光引發(fā)劑接受能量后由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，本身發(fā)生化學變化，產生活性中間體，從而引發(fā)聚合反應，而光敏劑將能量傳遞給光引發(fā)劑后，自身又回到初始非活性狀態(tài)，其化學性質未發(fā)生變化。理想的光引發(fā)劑，在給定的光源波長條件下，其消光系數(shù)應為最大值；不應有產生不活潑自由基的副反應發(fā)生，還應避免可能熄滅（激發(fā)態(tài)的脫活）光引發(fā)劑的組分。在有顏料的體系中，光敏劑的強吸收波長必須選在顏料的弱吸收波長處。在很多情況下，混合使用兩種光引發(fā)劑會有更好的效果。
增感劑自身并不吸收光能，也不引發(fā)聚合，但在光引發(fā)過程中，協(xié)同光引發(fā)劑并參與光化學反應，從而提高了光引發(fā)劑的引發(fā)效率，也稱助引發(fā)劑(coinitiator)。配合奪氫型光引發(fā)劑的氫供體三級胺，就屬于增感劑。
選擇UV光引發(fā)劑建議考慮如下影響因素：
光固化的光源主要為高壓汞燈，其中發(fā)射光譜中365nm、313nm、302nm、254nm譜線非常有用，許多光引發(fā)劑在上述波長處均有較大吸收。光引發(fā)劑分子對光的吸收，可以用此波長處的摩爾消光系數(shù)來反映，應具有較高的摩爾消光系數(shù)。最好是幾種光引發(fā)劑復合使用，在不同的波長范圍都能引發(fā)固化，比單一光引發(fā)劑固化速度快。
部分光引發(fā)劑在高壓汞燈各發(fā)射光波的摩爾消光系數(shù)（一）
光引發(fā)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(shù)據(jù)可以看出，784及819等光引發(fā)效果較好。
部分光引發(fā)劑的摩爾消光系數(shù)（二）
光引發(fā)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 |
深色UV漆較易出現(xiàn)深層的光引發(fā)劑無法吸收足夠能量來引發(fā)聚合，最終造成深層固化不良問題。黑色UV漆最容易出現(xiàn)附著力不良、百格掉漆的現(xiàn)象。有報道在配方中增加1.5%的819后，漆膜附著力明顯增加，說明819對深層固化起到促進作用。
6、不易揮發(fā)和遷移。
7、耐黃變原則：光固化后不能有黃變現(xiàn)象，這對白色、淺色及無色體系特別重要；也不能在老化時引起聚合物的降解。
184光引發(fā)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(fā)劑的ΔE約5.5，耐黃變性較差，只能用于深色UV漆。
8、穩(wěn)定性原則：熱穩(wěn)定性（85℃不分解）和貯存穩(wěn)定性好，不易分解或發(fā)生其他副反應，應有長時間的儲存穩(wěn)定性。
9、價廉易得，性價比較高。
揚州市立達樹脂有限公司 版權所有(C) 2015 技術支持：揚州宏瑞科技 備案序號：蘇ICP備14030910號-1
