Come sostituire il fotoiniziatore tpo?
L'ECHA ha annunciato ufficialmente che l'ossido di difenile (2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, noto anche come fotoiniziatore TPO, è stato incluso nel 29° lotto della Candidate List of Substances of Very High Concern (SVHC). Il numero totale di sostanze inserite nella Candidate List SVHC sale così a 235. Ciò significa che alle aziende viene attribuita una responsabilità significativa per le sostanze chimiche incluse nell'elenco. Esse sono tenute a fare del loro meglio per gestire i rischi e a fornire ai loro clienti e consumatori informazioni dettagliate sull'uso sicuro di queste sostanze. Ciò è dovuto al fatto che queste sostanze saranno molto probabilmente incluse nell'elenco delle autorizzazioni in futuro. Una volta inclusa, una sostanza sarà vietata, a meno che l'azienda interessata non chieda alla Commissione Europea l'autorizzazione a continuare a utilizzarla.
Vediamo innanzitutto le informazioni di base sul fotoiniziatore TPO. Il suo nome chimico è difenil (2,4,6-trimetilbenzoil)ossido di fosfina, noto anche come fotoiniziatore TPO, con numero CE 278-355-8 e numero CAS 7598 0 - 60 - 8, è elencato per motivi di tossicità riproduttiva (articolo 57 (c)), ed è comunemente utilizzato in un'ampia gamma di settori, come inchiostri e toner, prodotti di rivestimento, fotopolimeri, adesivi e sigillanti, nonché riempitivi, argilla per la modellazione del gesso e molti altri.
Guardando allo sviluppo della fotopolimerizzazione, si tratta di una tecnologia molto particolare. La fotopolimerizzazione si riferisce principalmente al processo di polimerizzazione di monomeri, oligomeri o substrati polimerici sotto l'azione della luce, che svolge un ruolo fondamentale nel processo di formazione dei film. L'elevata efficienza, l'adattabilità, l'economicità, il risparmio energetico e il rispetto dell'ambiente ne hanno fatto una tecnologia chiave dell'industria moderna. La polimerizzazione con la luce può essere divisa in due tipi: la tradizionale polimerizzazione con lampade a mercurio e l'emergente polimerizzazione con LED UV. Le lampade al mercurio tradizionali, se non smaltite correttamente dopo l'uso, possono causare un grave inquinamento ambientale, e questo è uno dei motivi principali per cui sono state eliminate. La polimerizzazione a LED UV sta gradualmente emergendo nel campo delle apparecchiature di polimerizzazione grazie ai suoi numerosi vantaggi, come la maggiore efficienza energetica, la facilità di accensione e spegnimento e le dimensioni compatte. È destinata a sostituire la tradizionale polimerizzazione a lampada di mercurio e a diventare la fonte di luce principale.
In un sistema di formulazione fotopolimerizzante, il fotoiniziatore rappresenta solo circa 2% - 5% del totale, il che può sembrare insignificante, ma in realtà svolge un ruolo indispensabile. A causa dei particolari requisiti della reazione di fotopolimerizzazione, i fotoiniziatori devono assorbire la luce ultravioletta per generare radicali liberi, che a loro volta avviano la reazione di polimerizzazione e, in ultima analisi, fanno polimerizzare il prodotto. I fotoiniziatori tradizionali, come il 1173 e il 184, hanno una lunghezza d'onda massima di assorbimento nella regione UVC a breve lunghezza d'onda, quindi sono più adatti alla polimerizzazione con le tradizionali lampade al mercurio. I LED UV, invece, si concentrano principalmente su lunghezze d'onda specifiche come 365nm, 385nm, 395nm e 405nm. Tra queste lunghezze d'onda, i fotoiniziatori a base di ossido di fosfina presentano capacità di assorbimento relativamente elevate. Il fotoiniziatore TPO ne è un tipico rappresentante ed è ampiamente utilizzato nel campo dei LED UV. Il TPO non solo ha le eccellenti caratteristiche di alta efficienza di induzione e basso ingiallimento, ma è anche relativamente conveniente. Tuttavia, negli ultimi anni, con il forte impulso alla crescita della tecnologia di polimerizzazione dei LED UV, l'offerta globale di TPO è stata estremamente limitata ed è diventato estremamente difficile ottenere un singolo prodotto. Fortunatamente, negli ultimi anni, grazie alla continua espansione della scala di produzione da parte dei produttori nazionali di fotocatalizzatori mainstream e al graduale ingresso di nuovi produttori, la stretta offerta di TPO si è notevolmente attenuata e il prezzo è gradualmente tornato a livelli normali. La stabilità dell'offerta di TPO ha inoltre favorito l'ulteriore sviluppo della tecnologia UV LED.
Vediamo più da vicino la classificazione della tossicità e l'uso limitato del TPO. I fotoiniziatori sono per lo più piccole molecole organiche. Quando le condizioni di luce non sono sufficienti, queste molecole di fotoiniziatore possono rimanere all'interno del prodotto polimerizzato, formando così potenziali sostanze migratorie. Inoltre, nella maggior parte dei casi, il processo di produzione di radicali liberi da parte dei fotoiniziatori avviene tramite la rottura di legami chimici. Una volta che questi radicali liberi vengono spenti, possono formare composti con un peso molecolare inferiore. Questi prodotti a piccole molecole non solo pongono un problema di migrazione, ma possono anche produrre sostanze tossiche, che rappresentano senza dubbio una potenziale minaccia per la salute umana e la sicurezza ambientale. Con l'aumento dell'uso del fotoiniziatore TPO, si sono intensificati anche gli sforzi normativi contro di esso. Secondo le norme CLP (Classificazione, etichettatura e imballaggio) dell'UE, il TPO è stato inizialmente classificato come tossico per la riproduzione di categoria 2 (H361), noto anche come "sospetto tossico per la riproduzione umana". Nel giugno 2020, il Paese nordico della Svezia ha proposto una modifica della classificazione in 1B (H360DF) sulla base di prove ottenute da esperimenti approfonditi sugli animali, aggiungendo anche la classificazione di irritante per la pelle (H317) (1B indica "presunto tossico per la riproduzione umana"). Nell'autunno del 2021, il Comitato di valutazione dei rischi (RAC) dell'UE ha deciso di aggiornare la classificazione del TPO. Una volta approvata dalla Commissione europea, la classificazione sarà aggiunta all'Allegato VI del Regolamento CLP dell'UE tramite un ATP e diventerà legalmente vincolante. Nel gennaio 2023, la Svezia ha emesso un altro avviso di intenzione per proporre l'inclusione del TPO nell'elenco SVHC (Substances of Very High Concern) e i commenti sulla proposta dovevano essere inviati entro il 3 aprile 2023. Ad oggi, il TPO è stato ufficialmente inserito nel 29° lotto della Candidate List of Substances of Very High Concern (SVHC).
Per quanto riguarda l'esplorazione di alternative al fotoiniziatore TPO, oltre al TPO, esistono due fotoiniziatori comunemente utilizzati nella categoria dei fotoiniziatori a base di ossido di fosfina con forte assorbimento di luce ultravioletta: Fotoiniziatore TPO - L e Fotoiniziatore 819 (BAPO). La struttura molecolare del TPO - L è simile a quella del TPO, ma la sua tossicità è relativamente bassa perché uno degli anelli benzenici della molecola è sostituito da un gruppo etossico. Tuttavia, presenta anche uno svantaggio significativo: l'efficienza di iniziazione di TPO-L è molto inferiore a quella di TPO. L'altro fotoiniziatore a base di ossido di fosfina 819 (BABO) può essere inteso come il prodotto della sostituzione dell'anello benzenico nel TPO con un 2,4,6-trimetilbenzoile sostituito da due gruppi 2,4,6-trimetilbenzoile. L'819 ha un'efficienza di partenza superiore a quella del TPO, ma presenta un grave problema di ingiallimento, per cui non può essere utilizzato in applicazioni in cui il colore è fondamentale. In sintesi, TPO-L e 819 possono sostituire il TPO solo in alcune applicazioni specifiche, ma non possono sostituirlo completamente.
Fortunatamente è emersa una nuova alternativa al TPO: Il fotoiniziatore TMO. Il nome completo del fotoiniziatore TMO è (2,4,6-trimetilbenzoil) bis(4-metilfenil)ossido di fosfina, e il suo numero CAS è 270586-78-2. A giudicare dalla struttura molecolare, il fotoiniziatore TMO ha introdotto un gruppo metile in ciascuno dei due anelli benzenici del TPO. Questa leggera modifica strutturale ha ridotto notevolmente la biotossicità del TPO. Da un'ampia verifica sperimentale è emerso che l'efficienza di partenza del fotocatalizzatore TMO è addirittura leggermente superiore a quella del TPO e presenta le eccellenti caratteristiche di assenza di ingiallimento e bassa migrazione. Attualmente, il fotoiniziatore TMO è stato prodotto in serie con successo e ha ottenuto il certificato di registrazione REACH dell'UE, il che significa che può essere venduto con successo sul mercato europeo, dove i controlli chimici sono i più severi. La comparsa di questo nuovo fotocatalizzatore fornisce indubbiamente nuove idee e indicazioni all'industria dei fotopolimeri per affrontare il dilemma della selezione dei materiali dopo l'inserimento del TPO nell'elenco dei candidati SVHC. In futuro, con il continuo progresso tecnologico e la ricerca approfondita, potrebbero esserci ulteriori innovazioni e scoperte nel campo dei fotocatalizzatori. Aspettiamo e vediamo.
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