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新型光引發(fā)劑的研究與發(fā)展

2024-12-07

  在光固化體系中,光引發(fā)劑是最關(guān)鍵的成分,它是自由基的來源。可使活性中間體引發(fā)聚合能力,引發(fā)低聚物和活性稀釋劑發(fā)生聚合以及交聯(lián)反應(yīng),進而實現(xiàn)涂料或油墨由液體快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w;光引發(fā)劑不含VOC,固化快,增強附著力,能耗少,占地小,效率高,印刷成品質(zhì)量好檔次高。但過多使用光引發(fā)劑會帶來諸多的問題,比如,更多的遷移物,耐候性降低,涂膜固化厚度不夠,以及成本增加等......近年來在光固化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,新型光引發(fā)劑的研發(fā)成為了推動行業(yè)進步的關(guān)鍵因素。近期,研究人員在這一領(lǐng)域取得了重要突破,開發(fā)出了多種高性能光引發(fā)劑,為光固化技術(shù)的應(yīng)用開辟了新的可能性。

  1、硫雜蒽酮類光引發(fā)劑:這類光引發(fā)劑因其較低的三線態(tài)能量和較高的量子產(chǎn)率,在360-420 nm范圍內(nèi)具有較強的吸收能力,非常適合用于LED光源的光固化技術(shù)。然而,傳統(tǒng)硫雜蒽酮類光引發(fā)劑通常需要與胺類等助引發(fā)劑復(fù)配使用,這可能導(dǎo)致刺激性氣味、毒性、黃變等問題。因此,研究者們正在開發(fā)單組分、多功能化的新型硫雜蒽酮類光引發(fā)劑,以解決這些問題。

  2、木質(zhì)素基低遷移率大分子光引發(fā)劑:這種新型光引發(fā)劑主要用于制備疏水性深共晶凝膠,作為水下膠黏劑和傳感器。其主要優(yōu)勢在于解決了傳統(tǒng)UV光引發(fā)聚合中殘留小分子光引發(fā)劑可能帶來的毒性風險,特別是在水下環(huán)境中,這些小分子物質(zhì)的遷移可能會對人體和生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響。

  3、基于苯并噁嗪結(jié)構(gòu)的二苯甲酮光引發(fā)劑:這種新型光引發(fā)劑通過將小分子光引發(fā)劑和共引發(fā)劑胺引入到同一高分子鏈上,提高了光引發(fā)效率,并且具有良好的相容性和低毒性。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得該光引發(fā)劑在涂料、油墨、微電子等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

  4、UV-LED專用光引發(fā)劑:例如S-2,這是一種基于3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)結(jié)構(gòu)的新型UV-LED光引發(fā)劑,具有高敏感度和低毒性。其在365~405 nm范圍內(nèi)有較強的紫外吸收性能,并且熱穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)的ITX光引發(fā)劑,適用于UV-LED固化體系。S-2光引發(fā)劑在市場上具有較高的可用性,尤其是在涂料和UV涂料制造業(yè)中需求旺盛。盡管原材料成本和生產(chǎn)成本有所波動,但由于市場競爭激烈和價格下降趨勢,其成本效益仍然較高。

  5、超支化大分子光引發(fā)劑:這種新型光引發(fā)劑通過將小分子光引發(fā)劑鍵接到超支化聚合物上,解決了傳統(tǒng)小分子光引發(fā)劑在相容性、表面遷移性和揮發(fā)性方面的不足。盡管其引發(fā)效率略低于某些傳統(tǒng)小分子光引發(fā)劑,但其低粘度和良好溶解性使其在特定應(yīng)用中具有優(yōu)勢。

  這些新型光引發(fā)劑的成功開發(fā)不僅提高了光固化效率,還為開發(fā)更加環(huán)保、安全的光固化體系提供了新的思路。特別是在LED光源普及的背景下,這些能在可見光范圍內(nèi)高效工作的光引發(fā)劑有望推動光固化技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用,如環(huán)保型涂料、3D打印材料等。

  另外,在光固化技術(shù)的發(fā)展過程中,復(fù)合光引發(fā)體系作為一種創(chuàng)新解決方案,展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。這種多組分配方不僅提高了光引發(fā)效率,還能克服單一光引發(fā)劑的局限性,為光固化技術(shù)的應(yīng)用開辟了新的可能性。

  復(fù)合光引發(fā)體系的核心理念是通過多種光引發(fā)劑的協(xié)同作用來優(yōu)化光固化過程。這種方法巧妙地結(jié)合了不同類型光引發(fā)劑的特性,實現(xiàn)了光固化效率的大幅提升。例如,將 α-羥基酮和?;趸㈩惞庖l(fā)劑 混合使用,可以充分利用紫外燈光源的不同波段,顯著提高光固化效果。

  α-羥基酮類光引發(fā)劑通常用于透明涂料、覆印漆、粘合劑等的固化,而?;趸㈩惞庖l(fā)劑則因其優(yōu)異的深層固化能力和抗黃變性能而被廣泛應(yīng)用。

  這兩種光引發(fā)劑的組合可以彌補各自的不足,例如α-羥基酮類光引發(fā)劑在某些情況下可能導(dǎo)致涂層黃變,而酰基氧化膦類光引發(fā)劑則能提供深層固化和抗黃變的效果。

  此外,這種復(fù)合光引發(fā)體系還可以通過調(diào)節(jié)不同光引發(fā)劑的比例和配比,以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

  例如,在某些需要快速固化且表面質(zhì)量要求較高的場合,可以通過增加?;趸㈩惞庖l(fā)劑的比例來提高固化速率和表面固化效果。而在需要深層固化的情況下,則可以增加α-羥基酮類光引發(fā)劑的比例,以確保整個固化體系的均勻固化。

  通過這種復(fù)合光引發(fā)體系的設(shè)計,不僅能夠提高光固化的效率,還能改善固化后的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性,從而在各種工業(yè)應(yīng)用中實現(xiàn)更優(yōu)的固化效果。

  光引發(fā)劑在涂料、油墨、粘合劑等終端使用行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著環(huán)保替代品的需求增加,特別是在揮發(fā)性有機化合物(VOC)減少的背景下,光引發(fā)劑市場有望持續(xù)增長。

  此外,UV涂料制造業(yè)對光引發(fā)劑的需求最大,要求供應(yīng)商能夠提供質(zhì)量可靠且性價比高的產(chǎn)品,并能持續(xù)穩(wěn)定供貨。

  預(yù)計到2028年,中國光引發(fā)劑行業(yè)將繼續(xù)保持增長態(tài)勢,市場需求和供給情況將更加平衡。

  出處:UVEB大平臺

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