光固化材料的 "灵魂"：光引发剂
在光固化材料的世界里，有一种成分虽然只占配方的 2%-5%，却像化学反应中的一把 "钥匙"，决定着整个固化过程的成败--它就是光引发剂。作为光固化技术的核心，光引发剂在吸收光能后可迅速引发聚合反应，在几秒钟内将液态树脂转化为固态材料。它们被广泛应用于油墨、涂料、粘合剂、3D 打印等领域。以下内容将系统回顾其基本概念、类型、特点和发展趋势，让您更深入地了解这个 "小角色 "背后的 "大智慧"。
I. 概念分析：什么是光引发剂？
光引发剂又称光敏剂或光固化剂，是一种在光照射下吸收特定波长能量的物质，可形成激发态，随后产生活性自由基或阳离子，从而引发单体或低聚物的聚合和交联反应。
它们的作用机制可归纳如下：
它们吸收紫外线（250-420 纳米）或可见光（400-800 纳米）区域的光子能量，过渡到激发态。 随后，它们通过化学键的均聚裂解（裂解型）或氢抽取反应（氢抽取型）生成活性自由基，或通过生成强质子酸引发阳离子聚合，最终促进体系的固化和成型。
II.光引发剂的分类
(1) 按光解机制分类
1.裂解型自由基光引发剂
吸收光能后，分子跃迁到激发态，其结构中的弱键发生同源裂解，直接产生活性自由基。
典型例子
- 安息香及其衍生物（如安息香醚）
- α-羟基酮衍生物（如 1173、184 和 2959）
- α-氨基烷基苯乙酮（如 907、369）
- 酰基膦氧化物（如 TPO、819）
2.氢气 抽象型自由基光引发剂
激发态光引发剂从氢原子供体（如单体或预聚物）中抽取一个氢原子，使其成为活性自由基。
典型例子
- 二苯甲酮及其衍生物
- 硫酮衍生物（如 ITX、DETX）
- 蒽醌衍生物（如 2-乙基蒽醌）
-
阳离子光引发剂
辐照后，它们会产生超强质子酸（布氏酸或路易斯酸），从而引发环氧化物和乙烯基醚等单体的阳离子聚合。
典型例子
- 碘盐、锍盐、铁炔盐等。
- 特点固化收缩率小，附着力强，不受氧气抑制。
(2) 基于结构特征的分类
| 类别 | 典型案例 | 吸收波长（纳米） | 特点和应用 |
| 安息香衍生物 | 安息香、安息香醚 | 300~400 | 它价格低廉，但热稳定性差，容易变黄，因此已逐渐被淘汰 |
| 安息香衍生物 | BDK（α,α'-二甲基安息香乙缩醛） | 254, 337- 390 | 它具有高反应活性，但容易变黄（光降解产物含有类似醌的结构）。 |
| 苯乙酮衍生物 | 可持续发展教育 | 242, 325 | 它效率高，但热稳定性差，价格相对昂贵 |
| α-羟基酮 | 1173, 184, 2959 | 245~333 | 它具有良好的热稳定性和耐黄变性，广泛用于面漆、木器涂料等。 |
| α-氨基酮 | 907, 369 | 230~324 | 活性高，适用于有色系统；某些品种因黄化或毒性而受到限制 |
| 硫氧杂蒽酮 | ITX, DETX | 257~430 | 长波长吸收，常用于固化厚层或有色体系 |
| 蒽醌类 | 2- 乙基蒽醌 | 256~430 | 它对氧抑制不敏感，常用于阻焊油墨。 |
III.光引发剂的特点和选择原则
(1) 遴选原则
- 光谱匹配引发剂的吸收光谱应与光源的发射光谱重叠，并具有较高的摩尔消光系数。
- 高效经济： 溶解性好，反应活性高，用量少。
- 稳定性：储存期间稳定，在 85°C 以下不会分解。
- 系统兼容性 根据预聚物/单体的类型选择具有适当活性的引发剂。
- 联合使用： 结合使用多种引发剂，拓宽吸收波长范围，提高固化速度和深度。
- 环保和安全： 低气味、低毒性、环保。
- 可控成本： 合成工艺简单，原材料易得。
(2) 新的发展趋势
- 混合系统：结合了自由基和阳离子光引发剂，具有快速固化、低收缩和高附着力的优点。
- 可见光光引发剂如二茂钛化合物（Irgacure 784），其吸收波长可达 500 纳米，适用于可见光固化系统。
- 水基光引发剂 引入亲水基团（如磺酸盐）以提高水相容性，适用于环保型水基涂料。
- 大分子光引发剂 在聚合物链中加入光引发剂，以提高兼容性并减少迁移和异味。
- 双固化系统将光固化与热固化、湿固化等结合起来，解决阴影区域的固化问题，提高材料性能。
结论：小部件驱动大未来
虽然光引发剂在配方中只占很小的比例，但对于实现光固化材料的高效和精确固化却至关重要。随着环保要求的不断提高和应用领域的不断扩大，光引发剂正朝着更高效、更安全、更广泛的适用性和更环保的方向不断发展。从紫外光到可见光，从油性体系到水性体系，从单触发到双固化机制，这项技术的每一次突破都为绿色制造、智能涂料和 3D 打印等领域注入了新的活力。未来，光引发剂将继续发挥关键作用，推动光固化技术走向更广泛的应用领域。