{"id":4976,"date":"2022-01-13T06:41:14","date_gmt":"2022-01-13T06:41:14","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=4976"},"modified":"2026-04-28T10:41:54","modified_gmt":"2026-04-28T10:41:54","slug":"why-use-a-composite-photoinitiator-in-light-curing-formulating","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/de\/why-use-a-composite-photoinitiator-in-light-curing-formulating\/","title":{"rendered":"Warum einen Komposit-Photoinitiator in der lichth\u00e4rtenden Formulierung verwenden?"},"content":{"rendered":"

Warum einen Komposit-Photoinitiator in der lichth\u00e4rtenden Formulierung verwenden?<\/strong><\/h1>\n\n\n

Schnelle Antwort:<\/strong> In den meisten UV-Systemen werden Photoinitiatoren anhand eines ausgewogenen Verh\u00e4ltnisses von Wellenl\u00e4ngen\u00fcbereinstimmung, Durchh\u00e4rtung, Farbkontrolle und Liniengeschwindigkeit ausgew\u00e4hlt. K\u00e4ufer vergleichen in der Regel ein kombiniertes Paket anstelle eines einzelnen Produkts.<\/p>\n\n\n\n\n

Photoinitiatoren sind ein sehr wichtiger Bestandteil von photoh\u00e4rtbaren Formulierungen und eine Quelle f\u00fcr freie Radikale. Ein \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Einsatz von Fotoinitiatoren bringt jedoch viele Probleme mit sich, z. B. mehr migrierende Substanzen, geringere Wetterbest\u00e4ndigkeit, unzureichende Dicke des geh\u00e4rteten Beschichtungsfilms und h\u00f6here Kosten.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Experimente haben gezeigt, dass die Verwendung von Komposit-Photoinitiatoren in Photoh\u00e4rtungsformulierungen die oben genannten Probleme wirksam \u00fcberwinden kann und somit viele Vorteile mit sich bringt. Besonders wichtig ist, dass bessere Aush\u00e4rtungsergebnisse erzielt werden k\u00f6nnen.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

F\u00fcr die Versuche wurden vier g\u00e4ngige Fotoinitiatoren verwendet: 184, 1173, TPO und 819. Chemisch gesehen geh\u00f6ren sie zu zwei Klassen von Verbindungen: \u03b1-Hydroxyketone und Acylphosphinoxide.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Englischer Name<\/td>\r\nName des Produkts<\/td>\r\nCAS-Nummer<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
HCPK<\/td>\r\nFotoinitiator 184<\/td>\r\n947-19-3<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
HMPP<\/td>\r\nFotoinitiator 1173<\/span><\/strong><\/td>\r\n7473-98-5<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
TPO<\/td>\r\nFotoinitiator TPO<\/strong><\/span><\/td>\r\n75980-60-8<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
BAPO<\/td>\r\nFotoinitiator 819<\/span><\/strong><\/td>\r\n162881-26-7<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
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Bild 1<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Als Aush\u00e4rtungsger\u00e4t wird eine 100-Watt-Quecksilberlampe von Oriel verwendet (das Emissionsspektrum ist in Abbildung 2 dargestellt), und die Schichtdicke wird auf 50 \u03bcm eingestellt.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Abbildung 2 Emissionsspektrum der Oriel 100W Quecksilberlampe<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Der Aush\u00e4rtungsgrad wurde durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) ermittelt, um die Ver\u00e4nderung des charakteristischen Absorptionspeaks der unges\u00e4ttigten Acrylat-Doppelbindung bei 810 cm-1 zu \u00fcberwachen. Die Bande bei 750-780 cm-1 wurde ebenfalls als Referenzpeak verwendet, da sie sich w\u00e4hrend des gesamten Lichth\u00e4rtungsprozesses nicht ver\u00e4ndert.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

 <\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Formel zur Berechnung der Doppelbindungskonversionsrate (Reacted Acrylate Unsaturation, RAU) lautet:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"\"<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Wo RL<\/sub><\/em> das Verh\u00e4ltnis zwischen dem Absorptionspeak der Acrylat-Doppelbindung und dem Referenzpeak im fl\u00fcssigen Zustand ist; und RC<\/sub><\/em> ist das Verh\u00e4ltnis des Absorptionspeaks der Acrylat-Doppelbindung zum Referenzpeak nach der UV-H\u00e4rtung.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Abbildung 3 Absorptionsspektrum von HCPK (Photoinitiator 184)<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
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Abbildung 4 Absorptionsspektrum von HMPP (Photoinitiator 1173)<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
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Abbildung 5 Absorptionsspektrum von TPO<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
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Abbildung 6 Absorptionsspektrum von BAPO (Photoinitiator 819)<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Hauptabsorption von HCPK (Photoinitiator 184) liegt im Wellenl\u00e4ngenbereich von 240-250 nm, und der Absorptionspeak liegt im Bereich von 320-335 nm. Ein anderer Hydroxyketon-Photoinitiator, HMPP (Darocur 1173), hat eine \u00e4hnliche Absorption im Bereich von 320-335 nm mit einem Peak bei 265-280 nm. Allein durch die Kombination dieser beiden Photoinitiatoren ist es bereits m\u00f6glich, die Leistung der UV-Lampe besser auszunutzen (Abbildung 2).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Spektren von TPO und BAPO (Photoinitiator 819) unterscheiden sich deutlich von denen der beiden anderen Photoinitiatoren. Der Photoinitiator TPO hat eine starke Absorption im Bereich von 360-395 nm, und BAPO hat eine st\u00e4rkere Absorption im Bereich von 360-410 nm. Durch den Zusatz der beiden letztgenannten Fotoinitiatoren k\u00f6nnen die beiden anderen Hauptwellenl\u00e4ngenbereiche der Quecksilberlampe bei 370 und 408 nm besser genutzt werden.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Im ersten Experiment wurde zum Vergleich die gleiche Menge (Gewichtsverh\u00e4ltnis) von 184 und dem zusammengesetzten Fotoinitiator verwendet. Bei der Bestrahlung mit UV-Licht mit der gleichen Energie von 4,5 mJ\/cm2 betr\u00e4gt die Doppelbindungsumwandlungsrate der Formel mit 184 24,8%, w\u00e4hrend die Formel mit dem zusammengesetzten Fotoinitiator sogar 79,6% betr\u00e4gt.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Vergleich von 4% HCPK (Fotoinitiator 184) und Komposit-Fotoinitiator<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Das zweite Experiment ist die Verwendung von 6% von 184 und zusammengesetztem Fotoinitiator unter der Bestrahlungsenergie von 4,5mJ\/cm2, die Doppelbindungsumwandlungsrate des ersteren betr\u00e4gt 18,9%, die des letzteren sogar 67,2%. Der Unterschied ist sehr signifikant.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Vergleich von 6% HCPK (Fotoinitiator184) und Komposit-Fotoinitiator<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Im dritten Experiment wurden 4% 184 bzw. 3% zusammengesetzter Fotoinitiator verwendet, was bedeutet, dass bei der letzteren Formulierung mit zusammengesetztem Fotoinitiator eine geringere Menge an Fotoinitiator verwendet wurde. Bei gleicher Bestrahlungsenergie (4,5 mJ\/cm2) betr\u00e4gt die Doppelbindungsumwandlungsrate der ersten Formulierung 50,9%, w\u00e4hrend die der zweiten Formulierung mit 66,8% h\u00f6her ist.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Vergleich von 4% HCPK (Fotoinitiator 184) und 3% Komposit-Fotoinitiator<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Im vierten Versuch wurden 6% 184 bzw. 4,5% Komposit-Photoinitiator verwendet. Bei gleicher Strahlungsenergie (4,5 mJ\/cm2) betr\u00e4gt die Doppelbindungskonversionsrate des ersteren 58,3% und die des letzteren 67,9%. Das dritte und vierte Experiment zeigen, dass die Doppelbindungskonversionsrate bei der Formulierung des zusammengesetzten Photoinitiators h\u00f6her sein kann, selbst bei einer geringeren Menge.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

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Vergleich von 6% HCPK (Fotoinitiator 184) und 4,5% Komposit-Fotoinitiator<\/figcaption>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Verwendung von zusammengesetzten Fotoinitiatoren die Initiierungseffizienz von Fotoinitiatoren erheblich verbessern kann. Obwohl in den obigen Experimenten nur ein Fotoinitiator (Fotoinitiator 184) als Referenzobjekt verglichen wurde und die Bestrahlung nur mit einer Quecksilberlampe durchgef\u00fchrt wurde, k\u00f6nnen die Ergebnisse die Vorteile von Komposit-Fotoinitiatoren ausreichend illustrieren.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Wir wissen, dass die Verwendung von Fotoinitiatoren in der Formel nicht die beste L\u00f6sung ist, da zu viel Fotoinitiator ultraviolettes Licht absorbiert, was die Durchdringungseffizienz des ultravioletten Lichts w\u00e4hrend der Tiefenh\u00e4rtung stark beeintr\u00e4chtigt und somit die Tiefe der H\u00e4rtung beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Durch die Verwendung dieses Komposit-Photoinitiators k\u00f6nnen nicht nur die Kosten f\u00fcr die Formulierungen gesenkt, sondern auch eine bessere Tiefenh\u00e4rtung erreicht, R\u00fcckst\u00e4nde von Photoinitiatoren reduziert und Kosten gesenkt werden.<\/p>\r\n

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Eine praktische Auswahlroute f\u00fcr fotochemisch initiierte Projekte<\/h2>\n

Wenn technische Eink\u00e4ufer oder Formulierer Photoinitiatoren pr\u00fcfen, ist der n\u00fctzlichste Entscheidungsrahmen normalerweise die Aush\u00e4rtungsqualit\u00e4t plus die Anwendungsanpassung: welches Paket zuverl\u00e4ssig aush\u00e4rtet, ein akzeptables Erscheinungsbild beh\u00e4lt und unter den Bedingungen von Lampe, Schichtdicke und Substrat des tats\u00e4chlichen Prozesses noch funktioniert.<\/p>\n