2025 自由基光引发剂应用原理完全指南
Quick answer: In most UV systems, photoinitiators are selected by balancing wavelength fit, through-cure, color control, and line speed. Buyers usually compare a blended package instead of one isolated product.
光引发剂作为光聚合配方中的关键原料之一，在配方应用时需要注意一些共性原则，如：与光源的匹配原则、与颜料的匹配原则、与涂层厚度的匹配原则、用量原则、其他原则（溶解性原则、组合原则、安全性原则、价格原则）等。无论哪种匹配原则，最终目的都是一样的，那就是设计出性价比高的产品配方。不同的配方设计对光引发剂的要求也大不相同，具体的光引发剂的选择、用量和组合需要通过具体的实验来确定，尤其是现在个性化产品越来越多，不同性能的配方产品需要相应的光引发剂与之对应。
与光源匹配原则：目前光聚合行业的光源主要是汞灯，常规中压汞灯的主要光谱强度如表 3 所示，图 10 是中压汞灯的紫外发射光谱，从表 3 和图 10 可以看出汞灯在 220nm-1300nm 都发射不同强度的光波。金属卤化物灯是汞灯中的一类，它可以通过在汞灯中加入不同的金属来改变灯的发射波长，从而增强特定波长的强度。在实践中，它们通常与传统的中压汞灯结合使用。因此，在设计光聚合配方时，应首先考虑光源的类型，针对不同的光源选择相应波长的光引发剂，以最大限度地提高光引发剂的利用效率。例如，α-羟基酮类光引发剂的光吸收波长本身较短，用常规的中压汞灯即可满足生产需要，而酰基膦氧类光引发剂和硫黄酮类光引发剂的光吸收波长较长，可达 370nm-400nm、如果选用铁灯（比增强波段为 370nm-390nm），与常规中压汞灯相比 如果选用铁灯（比增强波段为 370nm-390nm），与常规中压汞灯相比，聚合效果相对较好。
如今，UV-LED 光源技术越来越成熟，尤其是 365nm、385nm、395nm、405nm 波段光源的商业化成本越来越低，与汞灯光源相比具有节能、环保、高效、健康、寿命长等诸多优点，这使得人们加大了对 UV-LED 光源配方的投入。由于 UV-LED 光源是单波长光源，与汞灯相比，UV-LED 光源对光引发剂的选择性大大降低。因此，对于UV-LED光源光引发剂的选择更需要注意匹配问题，在UV-LED光源光聚合配方设计不完善的情况下，采用UV-LED光源+汞灯光源的组合也可以不同程度地达到节能环保的目的。
配色原理：光引发剂与颜色的配色原理主要是指光引发剂的紫外吸收峰与颜色的透射窗口相匹配，所谓透射窗口是指颜料/染料对光的吸收相对较弱的光波波段，此波段有利于紫外光的透射，因此对光引发剂的作用更大。如果光引发剂的紫外吸收峰与颜料/染料的透射窗口匹配不好，颜料/染料就会与光引发剂竞争吸收相应波长的紫外光，导致光引发剂效率下降，再加上氧阻聚的影响，严重时会导致产品根本无法聚合。此外，在实际应用中，光引发剂的选择还需要与颜料的覆盖率、用量、粒径等相匹配、如：覆盖性强的颜料对光的吸收能力相对较强，因此光引发剂需要选用一些相同浓度下吸光度高的产品，也可适当增加光引发剂的用量；颜料用量对应的引发剂用量也需适当增加；颜料粒径大不利于光的穿透，因此引发剂应选择相同浓度下吸光度高的产品，或适当增加引发剂的用量。
与涂层厚度的匹配原则：在实际应用中难免会遇到涂层厚度的问题，对于厚涂层光引发剂的选择原则是保证深层考虑到表层，采用长波长光引发剂和相对短波长光引发剂的组合，组合引发剂的用量也需要根据最终产品的厚度做相应的调整。对于薄涂层应特别注意阻氧问题，在选择光引发剂时可考虑优选具有一定抗氧化阻断作用的氢捕捉型光引发剂和裂解型光引发剂配合使用，适当增加添加量，比较典型的组合为 184+BP，但添加量不宜过多，过多容易出现遮光现象。
用量原则：无论是汞灯光源还是UV-LED光源，光引发剂在实际应用过程中除了要考虑与光源的匹配外，还需要考虑吸光度、添加量等因素的影响。添加量以满足聚合需要为基本原则，高活性光引发剂可适当减少添加量，低活性光引发剂可适当增加添加量，也可将高活性光引发剂和低活性光引发剂配合使用，即满足聚合需要又平衡配方成本。增加光引发剂的用量确实可以提高固化速度，但并非加得越多越好，加得太多会带来很多问题，如发生光屏蔽现象，自由基偶联程度增加，瞬时聚合温度过高导致热敏性基材变形，聚合速度过快对产品的附着力有负面影响，体积收缩增加产品变形，最终产品分子量降低，整体机械性能下降，原材料成本增加，耐老化性下降，加剧最终产品的黄变等。减少光引发剂的用量可能带来聚合不充分、能耗增加、最终产品性能不合格等直接问题。
Bernhard Steyrer等人利用405 nm的3D打印机（DLP）比较了Ivocerin（双（4-甲氧基苯甲酰基）二乙基锗）、BAPO（819）和TPO-L的紫外吸光度光谱（三种光引发剂的紫外吸光度光谱如图11所示，在相同条件下，Ivocerin和BAPO的吸光度高于相同条件下的TPOL）。在低浓度下，Ivocerin 和 BAPO 表现出较高的光引发剂活性，当光引发剂添加量增加时，Ivocerin 和 BAPO 表现出更明显的遮光性，这对最终产品的性能产生了不利影响。
其他原则（可溶性原则、组合原则、安全性原则、价格原则）。
溶解度原理，不同的单体树脂对光引发剂的溶解度不同，不同的光引发剂在同一树脂或单体中的溶解度不同，同一引发剂在同一树脂或单体中的溶解度在不同季节也可能不同。通常可以通过调整树脂和单体的类型以及光引发剂的添加量来解决光引发剂的溶解性问题。目前，传统的商用自由基光引发剂的溶解性相对较差：369、819、PBZ 等。
结合原理，每种光引发剂都有其独特的优点和缺点，如广泛使用的 1173，虽然光引发活性高、价格便宜、与树脂单体相容性好，但其光吸收波长短、厚涂层底干不足、气味大、易挥发。在充分了解每种光引发剂的优缺点后再有效地结合使用，往往可以获得 1+1>2 的效果。组合使用的一般原则是波长互补、类型互补、类型精简，常见的经典组合有：184 + BP、TPO + 184、819 + 1173、ITX + 907、BP + EMK 等。
安全原则方面，目前市售的光引发剂或多或少都对人体有害，在使用过程中应尽量避免使用有异味、易挥发、易升华的产品，另外在设计配方时还应考虑暴露后产生的碎片残留和迁移问题，尤其是最终应用于食品包装、化妆品包装、药品包装等与人体密切接触的产品。与传统的小分子光引发剂相比，大分子光引发剂和可聚合光引发剂相对安全得多，可以考虑用于一些对安全要求比较敏感的行业。目前，商用小分子光引发剂中安全性相对较高的有 2959 和 CQ（樟脑醌）。
价格原则，近年来随着环保政策的频繁出现，各种化工原料都呈现出不同程度的紧缺，光引发剂行业在2017年也出现了个别产品有价无市的局面，因此在配方设计时要时刻关注市场的价格变化并准备好备用方案。虽然产品利润最大化是人们的追求，但有时并不是价格越便宜利润就越高，在保证产品质量的前提下尽量选择低成本的光引发剂设计出大家认可的高性价比产品。
A practical selection route for photoinitiator-related projects
When technical buyers or formulators screen photoinitiators, the most useful decision frame is usually cure quality plus application fit: which package cures reliably, keeps appearance acceptable, and still works under the lamp, film thickness, and substrate conditions of the actual process.
- Match the package to the lamp first: mercury lamps, UV LEDs, and visible-light systems can rank the same photoinitiators very differently.
- Check depth cure and surface cure separately: a film that feels dry on top can still be weak underneath.
- Balance yellowing with reactivity: the strongest deep-cure route is not always the best commercial choice if color or migration risk becomes unacceptable.
- Use the final formula as the benchmark: pigment load, monomer package, and film thickness can all change the apparent ranking of the same initiator.
Recommended product references
- CHLUMINIT TPO-L: A strong low-yellowing reference for LED-oriented UV systems.
- CHLUMINIT TMO: A valuable comparison point when lower yellowing or TPO-replacement discussions matter.
- CHLUMINIT 819: Useful when a formulation needs stronger absorption and deeper cure support.
- CHLUMINIT 184: A classic free-radical benchmark for fast surface cure in many UV systems.
FAQ for buyers and formulators
Why are blended photoinitiator packages so common?
Because one product may control yellowing or lamp fit well while another improves cure depth or line-speed performance, so the full package is often stronger than any single grade.
Should incomplete cure always be solved by adding more initiator?
Not automatically. The real limitation may be the lamp, film thickness, pigment shading, or the rest of the reactive system rather than simple under-dosage.
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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 |