7 月 22, 2022 隆昌化工

紫外线涂料配方中光引发剂的选择

根据光引发剂产生活性自由基的作用机理,自由基光引发剂可分为两大类,即裂解型自由基光引发剂(又称 I 型光引发剂)和氢捕获型自由基光引发剂(又称 II 型光引发剂)。常用的裂解型光引发剂从结构上看多为芳基烷基酮,常见的牌号有 184、2959、651、907、369、1173、819、TPO、MBF、754 等。常用的氢捕捉光引发剂从结构上看多为二苯甲酮类或杂环芳香酮类,常见的牌号有 BP、ITX 和 2-EA。常见的辅助引发剂主要是活性胺和叔胺苯甲酸盐。本文将结合光引发剂的性能和使用案例,简要说明光固化(UV)涂料配方中光引发剂的选择。

 

第一, 光引发剂的吸收光谱与光源发射光谱匹配的原理。

 

市售光源有汞灯、LED 灯、无极灯和金属卤化物灯。在选择光引发剂时,要根据光源的发射光谱选择吸收光谱较大的引发剂。

 

应用实例。在指甲油配方中,常见的指甲灯管是荧光灯和 LED 灯。荧光灯的发射光谱为 370-420nm,LED 灯的发射光谱约为 365nm/395nm。这两种灯的发射光谱都属于长波长区域,因此需要选择能吸收较长波长光线的引发剂。表 1 列出了各种常见光引发剂的吸收峰值,如果需要达到理想的引发效果,应选择吸收峰值在 365nm 以上的光引发剂,如 TPO、819 等。在实际测试中,所有光引发剂 TPO 和 819 固化效果都很好,与预测效果一致。

 

第二彩色系统深固化光引发剂的选择。

 

在有色体系尤其是深色体系中,颜料本身会吸收部分紫外线能量,导致紫外线无法穿透漆膜,深层的光引发剂无法吸收足够的能量引发聚合,最终造成深层固化不良。漆膜越浅,附着力越低,表面起皱越严重,影响漆膜的物理和化学性能。在光固化过程中,紫外线波长越长,穿透力越强,越容易到达漆膜深层,而短波则不易到达漆膜深层。因此,如果没有长波光引发剂来吸收长波的能量,就很难在漆膜深层引发聚合或不完全固化。因此,在有色体系中,选择深层光引发剂至关重要。参考上表 1,可以选择长波光引发剂(如 TPO/819/651)与短波光引发剂(如 184/1173)配合使用。

 

与 UV 单涂彩色涂料一样,黑色体系容易出现附着力差和涂料从 100 格脱落的现象。在配方中加入 1.5% 的 819 后,漆膜附着力明显提高,说明 819 对深度固化起到了促进作用。此外,在黑/白体系、907/ITX+184 复合物和 369/ITX+184 复合物中,效果也很突出。

 

第三届因此,对黄化光固化系统光引发剂的选择有一定的要求。

 

在清漆和白色体系中,耐黄变性能是衡量漆膜性能的一个重要指标,除了选择耐黄变性能好的树脂、单体外,光引发剂带来的黄变问题也需要注意。光引发剂的共轭结构中如果存在 N-二甲胺这样的取代基,就会导致较高的辐照黄变倾向;同样,活性胺的结构中如果存在这样的取代基,也会导致黄变加剧。

左侧的表 2 显示了以季戊四醇三丙烯酸酯丙氧基化合物为主体,不使用光引发剂作为空白参照物的各种光引发剂配方固化后的黄化指数比较。从表中可以看出,184、1173、754 和 MBF 是黄变较少的光引发剂,主要用于清漆和白色体系配方的选择。

 

第四届在活性稀释剂和低聚物中的溶解性能。

良好的溶解性是在配方中选择光引发剂的重要前提,相容性越好,配方体系就越稳定。如左图所示,是一些光引发剂在常见溶剂和单体中的溶解度。

 

第五届紫外-发光二极管光引发剂的选择。

UV-LED 光源是近年来发展较快的固化设备,因其节能环保、不损伤基材而备受青睐,因此在 UV-LED 固化中光引发剂的选择使用也越来越受到重视。UV-LED固化配方中光引发剂的选择也应结合上述原则,首先要选择吸收峰与光源发射光谱相匹配的光引发剂。

UV-LED 光源的发射光谱在 360-405nm 之间,在 365nm、375nm、385nm、395nm、405nm 处强度最高,这些都属于长波区,应优先使用长波光引发剂。通过进一步测试,发现在 365nm、385nm 和 395nm 处分别有几种吸收率最高的光引发剂。就功效而言,DETX 和 EMK 是适用于紫外线 LED 光源的光引发剂。

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光引发剂 TPO 化学文摘社编号 75980-60-8
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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
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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
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