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新型光引发剂的研究与发展

2024-12-07

  在光固化体系中,光引发剂是最关键的成分,它是自由基的来源。可使活性中间体引发聚合能力,引发低聚物和活性稀释剂发生聚合以及交联反应,进而实现涂料或油墨由液体快速转变为固体;光引发剂不含VOC,固化快,增强附着力,能耗少,占地小,效率高,印刷成品质量好档次高。但过多使用光引发剂会带来诸多的问题,比如,更多的迁移物,耐候性降低,涂膜固化厚度不够,以及成本增加等......近年来在光固化技术不断发展的背景下,新型光引发剂的研发成为了推动行业进步的关键因素。近期,研究人员在这一领域取得了重要突破,开发出了多种高性能光引发剂,为光固化技术的应用开辟了新的可能性。

  1、硫杂蒽酮类光引发剂:这类光引发剂因其较低的三线态能量和较高的量子产率,在360-420 nm范围内具有较强的吸收能力,非常适合用于LED光源的光固化技术。然而,传统硫杂蒽酮类光引发剂通常需要与胺类等助引发剂复配使用,这可能导致刺激性气味、毒性、黄变等问题。因此,研究者们正在开发单组分、多功能化的新型硫杂蒽酮类光引发剂,以解决这些问题。

  2、木质素基低迁移率大分子光引发剂:这种新型光引发剂主要用于制备疏水性深共晶凝胶,作为水下胶黏剂和传感器。其主要优势在于解决了传统UV光引发聚合中残留小分子光引发剂可能带来的毒性风险,特别是在水下环境中,这些小分子物质的迁移可能会对人体和生态系统造成不良影响。

  3、基于苯并噁嗪结构的二苯甲酮光引发剂:这种新型光引发剂通过将小分子光引发剂和共引发剂胺引入到同一高分子链上,提高了光引发效率,并且具有良好的相容性和低毒性。这种结构设计使得该光引发剂在涂料、油墨、微电子等领域具有广泛的应用前景。

  4、UV-LED专用光引发剂:例如S-2,这是一种基于3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)结构的新型UV-LED光引发剂,具有高敏感度和低毒性。其在365~405 nm范围内有较强的紫外吸收性能,并且热稳定性优于传统的ITX光引发剂,适用于UV-LED固化体系。S-2光引发剂在市场上具有较高的可用性,尤其是在涂料和UV涂料制造业中需求旺盛。尽管原材料成本和生产成本有所波动,但由于市场竞争激烈和价格下降趋势,其成本效益仍然较高。

  5、超支化大分子光引发剂:这种新型光引发剂通过将小分子光引发剂键接到超支化聚合物上,解决了传统小分子光引发剂在相容性、表面迁移性和挥发性方面的不足。尽管其引发效率略低于某些传统小分子光引发剂,但其低粘度和良好溶解性使其在特定应用中具有优势。

  这些新型光引发剂的成功开发不仅提高了光固化效率,还为开发更加环保、安全的光固化体系提供了新的思路。特别是在LED光源普及的背景下,这些能在可见光范围内高效工作的光引发剂有望推动光固化技术在更多领域的应用,如环保型涂料、3D打印材料等。

  另外,在光固化技术的发展过程中,复合光引发体系作为一种创新解决方案,展现出了显著的优势。这种多组分配方不仅提高了光引发效率,还能克服单一光引发剂的局限性,为光固化技术的应用开辟了新的可能性。

  复合光引发体系的核心理念是通过多种光引发剂的协同作用来优化光固化过程。这种方法巧妙地结合了不同类型光引发剂的特性,实现了光固化效率的大幅提升。例如,将 α-羟基酮和酰基氧化膦类光引发剂 混合使用,可以充分利用紫外灯光源的不同波段,显著提高光固化效果。

  α-羟基酮类光引发剂通常用于透明涂料、覆印漆、粘合剂等的固化,而酰基氧化膦类光引发剂则因其优异的深层固化能力和抗黄变性能而被广泛应用。

  这两种光引发剂的组合可以弥补各自的不足,例如α-羟基酮类光引发剂在某些情况下可能导致涂层黄变,而酰基氧化膦类光引发剂则能提供深层固化和抗黄变的效果。

  此外,这种复合光引发体系还可以通过调节不同光引发剂的比例和配比,以适应不同的应用需求。

  例如,在某些需要快速固化且表面质量要求较高的场合,可以通过增加酰基氧化膦类光引发剂的比例来提高固化速率和表面固化效果。而在需要深层固化的情况下,则可以增加α-羟基酮类光引发剂的比例,以确保整个固化体系的均匀固化。

  通过这种复合光引发体系的设计,不仅能够提高光固化的效率,还能改善固化后的物理性能和化学稳定性,从而在各种工业应用中实现更优的固化效果。

  光引发剂在涂料、油墨、粘合剂等终端使用行业中具有广泛的应用前景。随着环保替代品的需求增加,特别是在挥发性有机化合物(VOC)减少的背景下,光引发剂市场有望持续增长。

  此外,UV涂料制造业对光引发剂的需求最大,要求供应商能够提供质量可靠且性价比高的产品,并能持续稳定供货。

  预计到2028年,中国光引发剂行业将继续保持增长态势,市场需求和供给情况将更加平衡。

  出处:UVEB大平台

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