Photoinitiator ITX CAS 5495-84-1
Einführung
UV-Photoinitiatoren sind der wichtigste Rohstoff für lichthärtende Substanzen wie UV-Lacke, UV-Farben, UV-Klebstoffe und vieles mehr. Diese Stoffe sind eine wirksame Waffe im Kampf gegen die Luftverschmutzung und ein praktikabler Ersatz für herkömmliche lösungsmittelbasierte Lacke, Druckfarben und Klebstoffe.
Holzbeschichtung, Beschichtung von Kunststoffprodukten, dekorative Beschichtung von Baumaterialien, Papierdruck, Verpackungsdruck, Automobilteile, elektrische/elektronische Beschichtung, Herstellung von Leiterplatten, Glasfaserherstellung, 3D-Druck, elektronischer Klebstoff und zahlreiche andere Anwendungen profitieren in hohem Maße von der Verwendung lichthärtender Materialien.
Die drei wichtigsten Eigenschaften eines Photoinitiators sind: (a) eine hohe Quantenausbeute der die Synthese einleitenden Spezies, (b) ein hoher molarer Extinktionskoeffizient bei der Belichtungswellenlänge und (c) eine starke radikalische Reaktivität gegenüber dem Monomer.
UV-Härtungsprozess
Bei der so genannten Ultraviolett-Härtung durchläuft eine Flüssigkeit eine sofortige Polymerisationsreaktion, die sie in einen Feststoff verwandelt. Für diesen Vorgang ist der Einsatz von ultravioletter Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge und Intensität erforderlich. Präpolymere (Oligomere), Monomere, Pigmente und Photoinitiatoren - alles extrem photoaktive Substanzen - werden kombiniert, um UV-härtende Tinte herzustellen. Die Druckindustrie ist an zwei möglichen Polymerisationsverfahren interessiert, da sie kommerziell interessant sind. Das bei weitem typischste Verfahren ist die erste, die auch als radikalische Polymerisation bezeichnet wird. Die zweite Art der Polymerisation wird als kationische Polymerisation bezeichnet und beruht auf einer grundlegend anderen Photoinitiatorchemie. Der Fotoinitiator nutzt zunächst UV-Energie und erzeugt freie Radikale. Mit den charakteristischen ungesättigten Acrylgruppen, die in den Präpolymeren und Monomeren vorhanden sind, können diese freien Radikale dann eine schnelle Additionspolymerisation starten.
Was ist ITX?
2-Isopropylthioxanthon, auch bekannt als ITX, ist ein beliebter und effizienter Typ-II-Photoinitiator, der für die Verwendung in Formulierungen empfohlen wird. Denn ITX ist in der Lage, die für das menschliche Auge sichtbare Lichtenergie zu absorbieren. Da ITX die Fähigkeit besitzt, Lichtenergie im sichtbaren Bereich zu absorbieren, ist dies das Ergebnis. Durch Strahlung kann ITX von seinem Grundzustand in einen Singulett-Zustand mit höherer Energie übergehen. Danach ist es möglich, Intersystembarrieren zu überwinden und sich in einen Triplett-Zustand zu verwandeln, der mit der Zahl 3 gekennzeichnet ist und stabiler ist, aber weniger Energie hat. Dieser Zustand wird durch die Zahl 3 (gekennzeichnet durch ISC) dargestellt. Um den Trocknungsprozess bei der Arbeit im Freien an der frischen Luft zu beschleunigen, ist direkte Sonneneinstrahlung erforderlich.
Die beiden höchsten Absorptionspeaks von ITX befinden sich in der CH2Cl2 UV-vis-Spektren 258 nm (ε= 1.3 × 105M-1cm-1) und 386 nm (ε= 6.1 × 104M-1cm-1), mit einem Abfall zu etwa 420 nm. Dadurch ist es auch bei niedrigen Temperaturen einsetzbar und kann leicht durch Sonnenlicht aktiviert werden.
Alternative Namen von ITX
- Photoinitiator-ITX
- Photocure-Itx
- 2-Isopropylthioxanthen-9-on
- 9H-Thioxanthen-9-on
- 2-(1-Methylethyl)-
- 2-Isopropyl-9H-thioxanthen-9-on;
- Isopropylthioxanthon
- 2-(propan-2-yl)-9H-thioxanthen-9-one.
Physikalische Eigenschaften von ITX
- ITX hat eine gelbe Farbe.
- Es handelt sich um ein trockenes Pulver in Endform.
- ITX ist von Natur aus volatil.
- Die Summenformel von ITX lautet C16H14
- Das Molekulargewicht von ITX beträgt 35 g/mol.
- Der Schmelzpunkt von ITX liegt bei 398,9 °C und der Siedepunkt bei 72-76 °C.
Struktur des Photoinitiators ITX
Anwendungen von ITX
Zu den Anwendungen für den Fotoinitiator ITX gehören Offsetdruck, Flexodruck, Siebdruck und elektronische Beschichtungen. ITX, ein Fotoinitiator, hat viele potenzielle Anwendungen, darunter Holzbeschichtungen, Lithografiefarben, Siebdruckfarben, Flexodruckfarben, Verbundwerkstoffe, Elektronik und Überdrucklacke.
Als analytischer Standard
Mit Hilfe der Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) wird das Vorhandensein des Analyten in kommerziell zubereiteten Lebensmitteln mit analytischen Standards auf der Basis von 2-Isopropylthioxanthon bestimmt. Bei der Bewertung von Milch, Fruchtgetränken und verpackten Getränken mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), gekoppelt mit Massenspektrometrie (MS/MS) und mizellarer elektrokinetischer Chromatographie (MEKP), kann es als Referenzstandard (MEKC) verwendet werden.
Beim direkten Laserschreiben (DWL)
In den letzten Jahren hat die Zahl derer, die sich für den Einsatz der Photopolymerisation mit direktem Laserschreiben (DLW) für den nanolithografischen Druck interessieren, zugenommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Drucktechnologie effizienter geworden ist, gleichzeitig aber die Größe der gedruckten Merkmale bis hinunter in den Nanobereich gesunken ist. Isopropylthioxanthon, oft auch als ITX bezeichnet, ist aufgrund seiner starken photoinitiierenden Wirkung und seiner Fähigkeit, durch eine zweite Wellenlänge des Lichts gestoppt zu werden, einer der am häufigsten verwendeten Photoinitiatoren bei DLW-Polymerisationstechniken. Daher ist es möglich, es in DLW-Polymerisationsverfahren als Photoinitiator einzusetzen. Um jedoch verbesserte Hochdurchsatz-Nanoverfahren einsetzen zu können, benötigen akademische und industrielle Kreise verbesserte Photoinitiatormaterialien, die auf diesem erfolgreichen Ansatz basieren. Seitdem wurden rechnerische Entwürfe für Photoinitiatoren auf Thioxanthon-Basis entwickelt und synthetisiert, die sowohl ihre optischen Eigenschaften als auch ihre Ladungstransporteigenschaften einstellen können. An das Thioxanthon-Substrat wurden von Anfang an insbesondere Verzweigungen angeschlossen, die genau kalibrierte Elektronendonor- und Elektronenakzeptorqualitäten aufweisen. Der ITX-Kern ist nun endlich fertiggestellt. Nach sorgfältiger Untersuchung ihrer molekularen und optischen Eigenschaften wurde festgestellt, dass diese Initiatoren eine höhere Photopolymerisations-Initiationsrate als ITX aufweisen. Es war offensichtlich, dass diese Wegbereiter einen langen Weg zurückgelegt hatten. Es wurde eine einzigartige Photoinitiator-Chemikalie entwickelt, um eine höhere Zwei-Photonen-Polymerisations-DLW auf eine Weise zu erreichen, die die Darstellung von Superresolution-Fähigkeiten ermöglichte. Dies wurde durch die Entwicklung eines neuartigen Photoinitiators erreicht.
Isopropylthioxanthon-Fall im Jahr 2005
Italien meldete dem RASFF (mit der Referenznummer 2005.631) am 8. September 2005 die Migration von Isopropylthioxanthon in einer Konzentration von 250 g/l aus der Verpackung von spanischer Muttermilch für Säuglinge. Ursprünglich hatten italienische Beamte am 9. November 2005 2 Millionen Liter Milch beschlagnahmt, nachdem sie festgestellt hatten, dass diese "für den menschlichen Verzehr ungeeignet" war. Zwei Wochen später, am 22. November, führte ein Gerichtsurteil zum Rückruf mehrerer Milchsorten, wodurch 30 Millionen Liter Milch vom italienischen Markt genommen wurden. Spätere Rückrufe in Frankreich, Spanien und Portugal hatten eine ähnliche Wirkung. 7 Aufgrund der erheblichen Auswirkungen auf die öffentliche Meinung veröffentlichte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) am 24. November 2005 ihre erste Pressemitteilung. 8 Auf der Grundlage von Toxizitätsdaten und den Ergebnissen analytischer Tests, die an einer Reihe von Milchprodukten und Fruchtsäften durchgeführt wurden, die in Kartons verpackt waren, die mit UV-Farben bedruckt waren, die ITX und EHDAB als Fotoinitiatoren enthielten, veröffentlichte das Wissenschaftliche Gremium für Lebensmittelzusatzstoffe, Aromastoffe, Verarbeitungshilfsstoffe und Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen (AFC) der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) am 7. Dezember sein Gutachten zu ITX und EHDAB. Nach Angaben der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und des deutschen Bundesinstituts für Risikobewertung10 wurden diese Kartons mit UV-Farben bedruckt, die ITX enthielten, obwohl aktuelle In-vivo-Genotoxizitätstests die Genotoxizität von ITX nicht nachgewiesen haben. Der daraus resultierende spezifische Migrationsgrenzwert (SML) für ITX von 50 Mikrogramm pro Kilogramm wurde festgelegt. ITX wird derzeit mit Benzophenon als Fotoinitiator assoziiert, der sowohl analytisch als auch migratorisch am meisten erforscht wird, was auf die Umstände um ITX im Jahr 2005 zurückzuführen ist.
ITX- und Lebensmittelverpackungstinten
Da nicht geklärt ist, ob ITX genotoxisch ist oder nicht, ist seine Verwendung in Lebensmittelverpackungen derzeit zulässig. Neugeborenenmilch hingegen ist eine besondere Bedingung, die eine Neubewertung des Aufbaus der Verpackung erforderlich machen kann.
In UV-härtenden Druckfarben ist die Verwendung von ITX, einem wichtigen Fotoinitiator, seit langem Standard. Er ist besonders wichtig bei der Herstellung dunkler Druckfarben, da er eine wichtige Rolle bei der Erzielung der erforderlichen Durchhärtungs- und Haftungseigenschaften spielt.
ITX wird bei der Herstellung von Kunststoffen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, nicht verwendet; daher ist es weder im synoptischen Dokument enthalten, noch wurde es vom Gremium für Lebensmittelzusatzstoffe, Aromastoffe, Verarbeitungshilfsstoffe und Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen (AFC) der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) oder dem früheren Wissenschaftlichen Lebensmittelausschuss untersucht. Diese Auslassungen sind darauf zurückzuführen, dass ITX nicht bei der Herstellung von Kunststoffen mit Lebensmittelkontakt (SCF) verwendet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ITX bei der Herstellung von Polymeren, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, nicht verwendet wird. Die Experten können sich weder auf einen spezifizierten Migrationsgrenzwert noch auf eine tolerierte tägliche Aufnahmemenge (TDI) einigen (SML).
Da es keine standardisierten Informationen darüber gibt, was einen akzeptablen Migrationsgrad darstellt, rieten die Fachleute des AFC, des SCF und der EFSA, die das Problem der Bauteilzulassungen für Materialien, die direkt mit Lebensmitteln in Berührung kommen, untersucht haben, zur Einführung von ITX. Da die Experten keinen Konsens über das angemessene Maß an Migration erzielen konnten, wurde dieses Ziel erfolgreich umgesetzt. ITX wurde einer Reihe von In-vitro- und In-vivo-Mutagenitätstests gemäß den neuesten, von der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) entwickelten Testprotokollen und den von der Organisation für Gute Laborpraxis (GLP) entwickelten Richtlinien unterzogen.
Die Ergebnisse dieser Studie liefern schlüssige Beweise gegen das Konzept, dass ITX eine genotoxische Substanz ist. Da ITX keine genotoxische Wirkung hat, lassen die EFSA-Normen für Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, Konzentrationen von bis zu 0,05 mg/kg Lebensmittel zu, was auch als 50 ppb bezeichnet wird. Dies gilt selbst dann, wenn man alle potenziellen Reduktionsvariablen berücksichtigt, die für das betreffende Lebensmittel von Bedeutung sein könnten. Trotz der Tatsache, dass die Migration eine höhere Zahl als diese Schätzung erreichen kann, ist davon auszugehen, dass die Bewertung der Einhaltung der Vorschriften in naher Zukunft weiter ausgebaut wird. Da es an Informationen über die chronische Toxizität von ITX mangelt, ist es schwierig, einen NOAEL-Wert (No Observed Adverse Effect Level) und einen sichereren Migrationsgrenzwert für die Substanz zu bestimmen. Je nachdem, wie die Vorschriften und die Bewertungskriterien der EFSA in Zukunft aktualisiert werden, kann es erforderlich sein, die Exposition zu ändern, um nachzuweisen, dass die Anwendung in Zukunft sicher verwendet werden kann.
Es wird davon ausgegangen, dass etwa fünf Prozent des Primärmarktes für Lebensmittelverpackungen aus Waren bestehen, die auf der Außenseite ihrer Behälter mit UV-Druck versehen sind. Da das derzeitige EU-Modell davon ausgeht, dass jedes Kilogramm Lebensmittel, das täglich verzehrt wird, in einer belasteten Verpackung verpackt ist, wird die Zahl der exponierten Personen deutlich überschätzt. Als unmittelbare Konsequenz daraus kann der Verarbeiter durch die Beimischung von ITX in UV-härtenden Farben und Lacken nun Lebensmittelverpackungen bedrucken, die den Anforderungen entsprechen. Sollten in Zukunft weitere Anforderungen an die Nachweise für bedruckte Verpackungen verfügbar sein, könnte das Unternehmen, das den Füller und die Verpackung liefert, andere Faktoren in Betracht ziehen wollen. Es ist wichtig, dass dies stets im Auge behalten wird. Alle Lebensmittelbehälter, die mit einer beliebigen Druckfarbentechnologie oder Drucktechnik bedruckt wurden, müssen auf Migration, Risiko, Exposition und Einhaltung der bereits definierten Kriterien geprüft werden.
Wie bereits erwähnt, ist es üblich, bei der Analyse der Migration die besonderen Eigenschaften der Milch zu ignorieren. Es ist zu erwarten, dass die Europäische Kommission und die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) sich mit diesem Thema befassen und nach einer Untersuchung aktuelle Empfehlungen für Milchersatzprodukte abgeben werden. In der Zwischenzeit empfehlen wir allen an der Verpackung von Milch und Milcherzeugnissen beteiligten Parteien dringend, unsere Ergebnisse zur Kenntnis zu nehmen und die entsprechenden Schritte zu unternehmen, um sicherzustellen, dass sie mit den geltenden Gesetzen übereinstimmen.
Schlussfolgerung
- ITX hat keine genotoxischen Eigenschaften.
- Die Verwendung von ITX-haltigen UV-härtenden Druckfarben und Lacken in Lebensmittelverpackungen wird nicht abgeschafft.
- Bestehende Modelle, die zur Einhaltung von Artikel 3 der Rahmenverordnung (EG) Nr. 1935/2004 verwendet werden, überschätzen die Exposition erwachsener Verbraucher gegenüber ITX.
- Eine Migration mit korrigierten Werten von weniger als 0,05 mg/kg Lebensmittel (50 ppb) ist zulässig, auch wenn dies nicht ausdrücklich erwähnt wird.
- Wenn die Zahl diesen Schwellenwert überschreitet, müssen die Kriterien für die Bewertung der Einhaltung der Vorschriften in Zukunft überarbeitet werden.
- Die Hersteller von Milcherzeugnissen, insbesondere von Säuglingsnahrung, sollten sich bewusst sein, dass die bestehenden einschlägigen Bewertungsverfahren für diese Waren (d. h. die Verwendung von destilliertem Wasser als Lebensmittelsimulanz) die Einzigartigkeit dieser Produkte stark unterbewerten.
- Das Design des endgültigen Behälters für Babymilch muss sorgfältig überlegt sein.
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