紫外线固化用各种光引发剂须知

用于紫外线固化的光引发剂在固化过程中起着至关重要的作用。它们对于确保有效的紫外线固化至关重要。最常见的紫外线固化光引发剂是自由基光引发剂和阳离子光引发剂。用于紫外线固化的自由基光引发剂应用最为广泛，因为它们在涂料、粘合剂和油墨中的表现非常出色。选择合适的紫外线固化光引发剂取决于其对光的反应、安全考虑以及具体的应用要求。下表概述了其重要特性：

主要收获

• 光引发剂有助于紫外线固化.分为自由基型和阳离子型。这些是最常见的类型。请选择适合您需要的类型。
• 自由基光引发剂快速发挥作用.它们不需要额外的化学品。这使它们具有多种用途。
• 阳离子光引发剂可以在有氧气时固化。它们能很好地粘附在表面上。但它们会受到湿气的影响。
• 天然光引发剂对人体更安全。对环境也更好。它们在医疗和食品用途方面效果良好。
• 光引发剂一定要与紫外线光源相匹配。这有助于良好的固化效果。它能使产品坚固耐用。

用于紫外线固化的光引发剂类型

用于紫外线固化的光引发剂 可分为几大类。这些类别是根据它们启动聚合过程的方式来划分的。其中最大的两类是自由基光引发剂和离子光引发剂。下表解释了这些类别的工作原理：

自由基光引发剂：主要特点

自由基光引发剂最常用于紫外固化。它们在紫外线照射下开始反应。主要有两种类型：I 型和 II 型光引发剂。

• i 型光引发剂在接受光照时会破裂。这就产生了开始聚合的自由基。这些光引发剂不需要其他化学物质就能发挥作用。
• 第二类光引发剂需要辅助引发剂。当它们吸收光线时，会与辅助引发剂发生反应。这通常意味着带走一个氢原子或移动一个电子。这会产生自由基，从而开始反应。

下表对这两种类型进行了比较：

第 i 类光引发剂通常效果更好，因为它们不需要其他化学品。如果辅助引发剂与配方不匹配，第二类光引发剂可能效果不佳。

自由基光引发剂中常见的化学结构有 BP、BPB、Py_BP、CoumA 和 CoumB。这些化学物质能吸收不同波长的光。下图显示了每种结构能吸收多少光：

TPO 是一种常用的自由基光引发剂。它能很好地与 LED 灯配合使用，并能快速固化。TPO 还有助于在许多用途中获得良好的效果。

阳离子光引发剂：优点和缺点

阳离子光引发剂 在紫外线照射下会产生强酸，从而开始反应。然后，这些酸开始聚合。阳离子光引发剂不会因氧气而停止反应。这意味着即使在空气中，它们也能一直固化。

阳离子光引发剂的一些优点是

• 氧气没有问题。
• 固化过程中收缩较少。
• 坚固耐用。
• 良好的耐化学性。
• 可在关灯后继续固化，称为 "暗固化"。

但阳离子光引发剂也存在一些问题。它们可能对水敏感，水会减缓或停止反应。有些类型的阳离子光引发剂，如芳基重氮盐，不能很好地受热，会释放出气体，损害最终产品。阳离子光引发剂材料的价格和供应也会使它们难以在工厂中使用。

混合光引发剂和天然光引发剂

混合光引发剂和天然光引发剂是紫外线固化的新选择。科学家们将二氧化硅等物质与 2-氯噻吨酮等其他化学物质混合，制成了混合光引发剂。这些混合光引发剂有助于更好地扩散微小颗粒，并使涂层更坚固。

天然光引发剂使用来自植物或其他自然界的分子。与人造光引发剂相比，这些光引发剂更安全，对环境也更好。它们降低了光聚合对自然的危害。它们还能更好地与生物共存，这对医疗和牙科用途非常重要。

一些新型光引发剂，如 1,4-苯并恶嗪-2-酮，有助于制造高质量的 3D 打印物品。这些材料非常安全，可以很好地用于植入物和假肢。其他例子还有香豆素硫酯类光引发剂，这种引发剂可吸收可见光，并能启动自由基反应和阳离子反应。这些新思路使天然衍生的光引发剂成为安全绿色用途的良好选择。

注：天然光引发剂可在可见光下良好工作，因此适合与新型 LED 灯一起使用。这有助于使固化更安全，并在许多工艺中节约能源。

选择光引发剂：关键因素

吸收和波长兼容性

光引发剂需要与紫外线光源相匹配。这意味着它必须吸收正确的光。如果匹配不当，固化速度会很慢，甚至无法完成固化。如果固化不完全，就会出现粘稠或不牢固的情况。

• 光引发剂需要特定的紫外线波长才能开始工作。
• 自由基光引发剂通常使用 200 到 400 纳米之间的光。它们在 330 到 360 纳米之间效果最佳。
• 阳离子光引发剂可以使用紫外线和可见光。有些甚至可以使用波长高达 700 纳米的光。
• 大多数紫外线灯使用 365、385、395 或 405 纳米波长的光。
• 在牙科工作中使用樟脑醌。它在 468 纳米波长下效果最佳。

如果体系有颜色，颜料或填料不应阻塞光引发剂。光引发剂还需要与树脂充分混合。选择合适的光引发剂意味着要与光源相匹配。

提示：开始之前一定要检查光源和光引发剂的吸收范围。

固化速度和效率

固化速度取决于光引发剂产生活性粒子的速度。光引发剂越多，反应速度越快。更强的光也有助于反应快速进行。但过多的光引发剂或光线也会导致问题。这些问题包括温度过高或表面粗糙。

用于紫外线固化的光引发剂必须工作良好。它们必须产生足够的自由基或酸来快速启动反应。TPO 是一个不错的选择，因为它可以与 LED 灯配合使用。它能快速而充分地固化。研究表明，温度为 3% 的 TPO 在 10 分钟后就能使材料变得非常坚固。对于不同的光引发剂，从液态到固态的变化量约为 66% 到 73%。

良好的固化意味着最终产品坚固耐用。合适的光引发剂能使产品更好地发挥作用。

毒性和环境影响

在挑选光引发剂时，安全非常重要。有些光引发剂可能对健康有害。例如，许多产品中都含有 1-羟基环己基苯基酮。研究发现灰尘中含有光引发剂，尤其是在美甲沙龙中。人们可能会吸入这些化学物质，从而带来风险。

光引发剂还可能导致过敏或伤害肝脏等器官。有些被认为可能会致癌。对接触食品的材料有规定。这些规定有助于防止有害化学物质进入食品包装。

选择天然萃取的光引发剂或低气味、低毒性的光引发剂更为安全。良好的储存和热稳定性也有助于阻止不良副产品的形成。

成本和可用性

成本和供应是挑选大型工作所需光引发剂的重要因素。美国的新关税改变了价格。公司会努力保持低成本和稳定供应。由于供应链问题或世界大事，价格可能会瞬息万变。这可能导致光引发剂的成本增加或难以获得。

环境规则也会提高成本。公司会花钱研究更安全的产品。这可能会减缓新光引发剂的研发速度。好的供应商和纯净的产品有助于保持稳定的固化效果。供应商还可以帮助制造和使用产品。

注：光引发剂易于制造，成本低，更适合工厂使用。

挑选光引发剂 这意味着要考虑很多问题。吸收、速度、安全和成本都很重要。慎重的选择有助于为每项工作取得最佳效果。

紫外线固化应用中的光引发剂

工业涂料

工业涂料的使用 用于紫外线固化的光引发剂 使表面坚固。这些涂料可以保护汽车、电子产品和包装中的物品。TPO 适用于透明涂料和电子产品。它固化速度快，能使物体看起来清晰。ITX 用于油墨和丝网印刷。它可以吸收较长的光波。DETX 适用于 LED 固化油墨和软包装。它能与新型灯光相匹配。

工程师 挑选光引发剂 通过观察它们的溶解度、颜色和固化速度。每种涂料的紫外线光谱都有助于决定其是否适合工作。有时，涂料不能很好地附着在金属或塑料上。这会导致脱落和寿命短。户外涂料必须能应对阳光和天气。它们必须稳定且不会分解。工厂在一次生产更多涂料时可能会遇到困难。从实验室到工厂，结果可能会发生变化。

提示：先在真实材料上试用涂层。这有助于防止剥落，使其效果更好。

三维打印

3D 打印使用紫外光固化树脂和光引发剂来逐层打印。TPO最受欢迎，因为它固化速度快，可与LED灯配合使用。光引发剂吸收紫外线并开始反应。这样，液态树脂就变成了固态形状。

有些 3D 打印需要能与水混合的材料。热引发剂在这方面有所帮助，尤其是在使用近红外和可见光时。问题可能是变黄、光引发剂移动到表面以及毒性。树脂的厚度对印刷很重要。良好的效果需要合适的固化速度、印刷速度和单体类型。

注：选择最好的光引发剂有助于使 3D 打印更清晰、更牢固。

油墨和粘合剂

油墨和粘合剂在紫外固化过程中使用光引发剂启动反应。它们用于印刷、包装和电子产品。选择光引发剂取决于以下几个方面：

光引发剂可改变固化的速度和深度。胶水的化学性质决定了它与自由基的反应。这会影响胶水的强度和耐热性。阳离子光引发剂用于需要耐化学腐蚀的特殊胶水。

提示：合适的光引发剂可降低气味和迁移性。这使产品在食品和医疗用途上更加安全。

下表列出了每种类型的主要优点和缺点：

人们应该选择适合光照和固化工作的光引发剂。他们应该了解光的吸收量、效果以及是否有副作用。新的研究正在使光引发剂更安全、更适合许多工作。

常见问题

什么是光引发剂？

光引发剂是一种在紫外线或可见光照射下会开始反应的化学物质。这种反应有助于将液体变成固体，如涂层或 3D 打印。

光引发剂如何影响固化速度？

光引发剂的种类会改变固化速度。第一类光引发剂通常比第二类光引发剂更快。阳离子型光引发剂可以在光线关闭后继续固化。

天然光引发剂更安全吗？

许多 天然光引发剂 毒性较低。它们通常在医疗或食品工作中效果更好。它们还有助于保护环境。

一种光引发剂可以与任何紫外线灯配合使用吗？

不，每种光引发剂都能接受特定类型的光。用户需要使光引发剂与灯的光线相匹配，以获得最佳效果。