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具有光漂白作用的光引发剂在光固化过程中展现出显著优势,这些优势主要源于其光解产物的特性及对光固化过程的优化作用。以下是具体优势分析:
1. 提升光穿透性,实现深层固化
机制:光漂白作用指光引发剂在吸收光能后分解,其光解产物的吸收波长向短波方向移动(如从可见光区移至紫外光区),减少对后续入射光的吸收。
效果:这使得更多紫外光能够穿透涂层,到达深层区域,实现厚膜或不透明体系的均匀固化。例如,在有色涂料或高填充物体系中,传统光引发剂可能因光被表层吸收而导致深层固化不足,而光漂白型引发剂可解决这一问题。
2. 减少氧阻聚效应,提高固化效率
氧阻聚问题:在空气环境中,氧气会与自由基反应生成过氧自由基,抑制聚合反应,导致表面固化不良(如发黏、光泽度低)。
光漂白的作用:通过减少表层光引发剂对光的吸收,更多光能穿透至深层,同时光解产物可能改变局部氧浓度分布,间接缓解氧阻聚效应。此外,某些光漂白型引发剂(如TPO)的光解产物本身活性较高,能快速消耗氧气,促进表面固化。
3. 改善涂层性能,减少黄变与缺陷
黄变控制:传统光引发剂(如二苯甲酮类)的光解产物可能含苯环结构,易在光照下发生氧化或重排,导致涂层黄变。而光漂白型引发剂(如TPO、819)的光解产物结构更稳定,黄变风险显著降低。
缺陷减少:深层固化的均匀性提升可减少涂层收缩、应力集中等问题,降低开裂、起泡等缺陷的发生率。
4. 扩展应用场景,适应复杂体系
有色体系适用性:在颜料或染料存在的体系中,光漂白型引发剂可穿透色料层,实现均匀固化,适用于印刷油墨、彩色涂料等领域。
厚膜与3D打印:在厚涂层或3D打印光固化树脂中,光漂白作用确保深层充分固化,避免因固化不完全导致的结构强度不足。
光导纤维与特殊基材:在需要高透明度或特殊基材(如柔性基材)的固化中,光漂白型引发剂可减少光散射,提升固化质量。
5. 环境与安全优势
低挥发性:许多光漂白型引发剂(如TPO-L)具有低挥发性,减少生产过程中的有害物质释放,符合环保要求。
低迁移性:光解后产物稳定性高,不易迁移至涂层表面或接触物质中,降低对人体或环境的潜在风险。
6. 经济性与工艺优化
减少引发剂用量:由于光漂白作用提升了光能利用率,相同固化效果下所需引发剂用量可能降低,节约成本。
缩短固化时间:深层固化效率提高可缩短整体固化周期,提升生产效率。
典型光引发剂及其优势对比
| 光引发剂类型 | 代表产品 | 优势领域 | 关键特性 |
|---|---|---|---|
| 氧化膦类 | TPO、819 | 厚膜、有色体系、耐候涂料 | 光漂白强,黄变低,吸收波长广 |
| 膦酸酯类 | TPO-L | 低气味、低迁移性体系 | 挥发性低,适用于食品包装等敏感领域 |
| 硫杂蒽酮类 | DETX | 丝网印刷、木器涂料 | 光解产物活性高,穿透性强 |
应用实例
汽车涂料:使用819光引发剂实现高光泽、耐候性涂层的深层固化,减少黄变。
3D打印树脂:TPO-L用于光固化3D打印,确保复杂结构内部充分固化,提升机械性能。
电子封装材料:光漂白型引发剂在透明封装胶中应用,减少光散射,提高封装可靠性。