二苯甲酮和苯并三唑紫外线吸收剂的光引发剂
快速回答: For practical formulation work, photoinitiator screening starts with the light source and film build, then checks yellowing, adhesion, and cure completeness under real production conditions.
各种类型的光稳定剂具有不同的光稳定机制。紫外线吸收剂的保护机制是吸收有害的紫外线辐射,并以热能的形式释放能量,而不会引起光敏现象。uva 除了本身具有足够的紫外线吸收能力外,还应该具有较高的光稳定性。否则,uva 会在不稳定的二次反应中很快被消耗掉。
如左图所示,紫外线吸收剂的明显缺陷是要求被稳定的试样具有一定的厚度,以便紫外线吸收剂获得足够高的吸收率,达到光稳定的目的。因此,紫外线吸收剂如单独用于薄层试样,很难获得理想的光稳定效果,通常需要与其他类型的光稳定剂结合使用。下面我们将讨论常见的紫外线吸收剂类型及其特点。
首先是 2-羟基二苯甲酮类紫外线吸收剂。
如左图所示,2-羟基二苯甲酮衍生物是一类应用相当广泛的紫外线吸收剂,在传统塑料、涂料等聚合物光稳定领域有着较为成熟的应用。这一类紫外线吸收剂一般由 2,4-二羟基二苯甲酮衍生而来。有时,母体化合物还包括 2,2′,4-三羟基二苯甲酮或 2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮不完全醚化衍生物。无论衍生物的结构如何,都需要保留与羰基相邻的羟基,以确保其光稳定效果。2- 羟基二苯甲酮母体本身的最大吸收波长为 260 纳米,没有颜色。但是,2-羟基二苯甲酮的烷氧基取代度越高,吸收波长就可能越高,甚至会呈现黄色。2-hydroxybenzophenone UA 的光稳定机理主要依赖于 2-hydroxy 基团与羰基氧原子之间的氢键作用。其作用过程如下图所示。
当分子吸收紫外线并达到激发态时,羰基氧原子的碱性增强,取代了与之氢键结合的羟基质子,形成烯醇-醌结构。这种结构不稳定,能量以热的形式释放出来,烯醇-醌结构又重新排列回原来的结构,完成了一个保护作用的循环。通过这样的无损伤循环,紫外线损伤被消解,UVA 分子可以再次循环使用。
2-羟基二苯甲酮 UVA 由于结构中含有酚羟基,容易造成光引发自由基聚合阻塞,影响涂料的设计固化。此外,2-羟基二苯甲酮 UVA 结构选择不当或搭配不合理,本身可能起到光敏剂的作用,不仅不能解决紫外线危害,还可能加剧聚合物体系的光老化行为,因此这类 UVA 在光固化涂料体系中的应用应谨慎。
第二,苯并三唑紫外线吸收剂。
苯并三唑(BTZ)类紫外线吸收剂是市场上常见的一种光稳定剂,市场占有率高,应用范围广。其母体化合物为 2-羟基苯基苯并三唑,常见结构如左图所示。
2-hydroxyphenylbenzotriazole 苯环上的 5 位氯取代以及 3′和 5′位上的烷基取代会使吸收光谱最大波长处的吸收峰红移。基态 2-羟基苯基苯并三唑的电子结构更为复杂,可以看作是以下几种共振结构混合的结果。
如上图所示,2-羟基苯基苯并三唑分子吸收光子后,高电子云密度中心从酚氧原子转移到氮原子上,氮原子中心的碱性增强,从酚羟基上夺取质子。光异构化过程大致如左图所示,其作用原理与 2-羟基二苯甲酮非常相似。
How formulators usually evaluate this photoinitiator topic
当技术买家或配方师筛选光引发剂时,最有用的决策框架通常是固化质量加上应用契合度:哪种包装能够可靠固化,保持可接受的外观,并且在实际工艺的灯光、膜厚和基材条件下仍然有效。
- 先将包装盒与灯匹配: 汞灯、紫外LED和可见光系统可能对同一种光引发剂的排序差异很大。
- 分别检查深度固化和表面固化: 表面感觉干涩的电影,内里可能仍然很虚弱。
- 平衡发黄与反应性: 最强的深度固化路线并非总是最佳的商业选择,如果颜色或迁移风险变得不可接受。
- 将最终公式作为基准: 颜料含量、单体包装和成膜厚度都会改变同一种引发剂的表观排名。
推荐的产品参考
- CHLUMINIT 819: 当配方需要更强的吸收和更深层的固化支持时很有用。
- CHLUMINIT 1173: 经典短波紫外引发的实用比较点。
- 科鲁米尼特: 印刷油墨包装中的一条有用的长波支持路线。
- CHLUMINIT CQ: 可见光和颜色敏感固化讨论的直接参考。
买家和配方师的常见问题解答
为什么混合光引发剂组分如此常见?
因为一个产品可能能很好地控制发黄或灯具配合,而另一个产品可能改善固化深度或线速度性能,所以全面的配套方案通常比任何单一等级的产品都要好。
不完全固化是否总是需要通过增加引发剂来解决?
不一定。真正的限制可能是灯、薄膜厚度、颜料着色或其余的反应体系,而不是简单的剂量不足。
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| 光引发剂 TPO | 化学文摘社编号 75980-60-8 |
| 光引发剂 TMO | cas 270586-78-2 |
| 光引发剂 PD-01 | 化学文摘社编号 579-07-7 |
| 光引发剂 PBZ | 化学文摘社编号 2128-93-0 |
| 光引发剂 OXE-02 | cas 478556-66-0 |
| 光引发剂 OMBB | 化学文摘社 606-28-0 |
| 光引发剂 MPBZ (6012) | CAS 86428-83-3 |
| 光引发剂 MBP | 化学文摘社编号 134-84-9 |
| 光引发剂 MBF | 化学文摘社编号 15206-55-0 |
| 光引发剂 LAP | 化学文摘社编号 85073-19-4 |
| 光引发剂 ITX | CAS 5495-84-1 |
| 光引发剂 EMK | 化学文摘社编号 90-93-7 |
| 光引发剂 EHA | 化学文摘社编号 21245-02-3 |
| 光引发剂 EDB | CAS 10287-53-3 |
| 光引发剂 DETX | 化学文摘社编号 82799-44-8 |
| 光引发剂 CQ / 樟脑醌 | 化学文摘社编号 10373-78-1 |
| 光引发剂 CBP | 化学文摘社编号 134-85-0 |
| 光引发剂 BP / 二苯甲酮 | 化学文摘社编号 119-61-9 |
| 光引发剂 BMS | 化学文摘社 83846-85-9 |
| 光引发剂 938 | 化学文摘社编号 61358-25-6 |
| 光引发剂 937 | CAS 71786-70-4 |
| 光引发剂 819 DW | cas 162881-26-7 |
| 光引发剂 819 | cas 162881-26-7 |
| 光引发剂 784 | cas 125051-32-3 |
| 光引发剂 754 | CAS 211510-16-6 442536-99-4 |
| 光引发剂 6993 | 化学文摘社编号 71449-78-0 |
| 光引发剂 6976 | cas 71449-78-0 89452-37-9 108-32-7 |
| 光引发剂 379 | cas 119344-86-4 |
| 光引发剂 369 | cas 119313-12-1 |
| 光引发剂 160 | 化学文摘社编号 71868-15-0 |
| 光引发剂 1206 | |
| 光引发剂 1173 | 化学文摘社编号 7473-98-5 |