光引發劑

mysmile 新聞資訊 2025-09-26 175

光引發劑

光引發劑（photoinitiator），又稱光敏劑（photosensitizer），或光固化劑（photocuring agent），一類能在紫外光區（250～420nm）或可見光區（400～800nm）吸收一定波長的能量，產生自由基、陽離子等，從而引發單體聚合交聯固化的化合物。

全球光引發劑的核心廠商包括天津久日新材料、IGM Resins、常州強力和DBC等，前三大廠商占有全球大約65%的份額。中國是全球最大的市場，占有超過40%的市場份額，之后是歐洲和北美，分別占有20%和10%的份額。

光引發劑是光固化體系中的關鍵材料，與活性稀釋劑、低聚物、助劑等原材料形成配方產品，再應用至終端用戶。光引發劑吸收一個光子可以引發成百上千個化合物參與反應，光利用效率極高，光量子產率φ＞1，因此，含有光引發劑的自由基/離子鏈式反應非常有實用價值。廣泛應用于pcb電路板、微電子加工、造紙、印刷、家用電器、家庭裝修、木器加工、汽車、機械、體育運動產業、3d打印、生物醫藥、光纖通訊等領域。

概述

在光固化體系中，包括UV膠，UV涂料，UV彩釉玻璃等，接受或吸收外界能量后本身發生化學變化，分解為自由基或陽離子，從而引發聚合反應。

凡經光照能產生自由基并進一步引發聚合的物質統稱光引發劑。一些單體經光照后，吸收光子形成激發態M*：M+hv→M*；激發了的活性分子經均裂產生自由基：M*→R·+R′·，進而引發單體聚合，生成有機高分子化合物。

光引發劑（photoinitiator）又稱光敏劑（photosensitizer）或光固化劑（photocuring?agent），是一類能在紫外光區（250～420nm）或可見光區（400～800nm）吸收一定波長的能量，產生自由基、陽離子等，從而引發單體聚合交聯固化的化合物。

輻射固化技術是一項節能環保新技術，紫外光（UV）和電子束（EB）、遠紅外線、可見光、激光、化學熒光等輻射光照射固化，完全符合“5E”特點：Efficient（高效）、Enabling（實用）、Economical（經濟）、能量Saving（節能）、Environmental?Friendly（環境友好），因此被譽為“綠色技術”。光引發劑是光固化膠黏劑的重要組分之一，它對固化速率起著決定性作用。光引發劑受紫外光照射后，吸收光的能量，分裂成2個活性自由基，引發光敏樹脂和活性稀釋劑發生連鎖聚合，使膠黏劑交聯固化，其特點是快速、環保、節能。

原理

引發劑分子在紫外光區（250~400?nm）或可見光區（400~800?nm）有一定吸光能力，在直接或間接吸收光能后，引發劑分子從基態躍遷到激發單線態，經系間竄躍至激發三線態；在激發單線態或三線態經歷單分子或雙分子化學作用后，產生能夠引發單體聚合的活性碎片，這些活性碎片可以是自由基、陽離子、陰離子等。按照引發機理不同，光引發劑可分為自由基聚合光引發劑與陽離子光引發劑，其中以自由基聚合光引發劑應用最為廣泛。

特點

理想的光引發劑應具有以下優點：

（1）廉價，合成簡單；

（2）光引發劑及其光裂解產物應無毒無味；

（3）穩定性好，便于長時間儲存；

（4）光引發劑的吸收光譜須與輻射光源的發射譜帶相匹配，且具有較高的摩爾消光系數；

（5）由于大多數光引發劑分子吸收光能后躍遷至激發單線態，經系間竄躍到激發三線態，因此，引發劑的系間竄躍效率要高；

（6）較高的引發效率。

選用原則

★根據預聚體和單體的類型選用活性適當的光引發劑。

★具有良好的溶解性和反應活性，用量少，引發效率高。

★要有一定的熱穩定性，在85℃以下不分解，應有長時間的儲存穩定性。

★最好是幾種光引發劑復合使用，在不同的波長范圍都能引發固化，比單一光引發劑固化速度快。

★光引發劑與胺促進劑EDAB配合使用。

★氣味小、無毒害、無環境污染。

★價廉易得，成本較低。

發展

光引發劑的發展方向的重點是混雜型、可見光型、水基型、大分子型等，以及采用雙重固化方式，受到錦上添花效果。

1、自由基陽離子混雜光引發劑

自由基研發體系固化速度快，但收縮較大。而陽離子光固化時體積收縮小、粘接力強，固化過程不被氧氣阻聚，反應不易終止，“后固化”能力強，適于厚膜的光固化，但固化速度慢。綜合二者的優點，將自由基與陽離子光引發劑配成混雜體系，既可自由基聚合游客發生陽離子聚合，可以揚長避短，具有協同效應。兩種以上的光引發劑配伍使用，更能獲得令人滿意的效果。

2、可見光引發劑

化二苯基鈦茂（Irgacure?784）和雙（五氟苯基）鈦茂具有突出的光引發活性、儲存穩定性和低毒性，其吸收波長已延伸至500nm，在可見光區有較大的吸收，用于丙烯酸酯的可見光引發聚合固化特別有效。又因鈦茂光照下的光漂白效應，膠膜變黃指數小；且深度固化好，利于厚膜的徹底固化。氟化二苯基鈦茂光引發劑活性哼，在丙烯酸體系中，0.2%用量的光引發效率比2%Irgacure651高2~6倍。

3、水性光引發劑（WSP）

在普通光引發劑中引入鹽或磺酸鹽官能團，使之與水相溶，制成水性光引發劑。主要類型為芳類，包括二苯酮衍生物、硫雜酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶衍生物等。

4、大分子光引發劑

將普通的光引發劑引入大分子鏈上，便成為大分子光引發劑，其與樹脂相容性好，固化后不遷移、不易揮發，減小了氣味。大分子光引發劑可分為側鏈裂解型、主鏈裂解型、側鏈奪氫型和主鏈奪氫型4類，側鏈裂解型大分子光引發劑是目前較為成功的一類。

5、雙重固化

即是光固化與其他固化方式的結合，相得益彰，優勢凸顯，具有低溫快速固化性、出色的穩定性，可避免分離未固化，得到力學性能優良和尺寸穩定的固化物。發展光固化與另外固化方式共用的雙重固化體系，對于克服光固化膠黏劑的弱點，卓有成效，擴大了應用范圍，提高了競爭能力。其他固化方式熱固化、濕氣固化、氧化固化、厭氧固化等。

巴斯夫

IRGACURE?2959是一種高效的不黃變紫外光引發劑，用于引發不飽和預聚體和單體的UV聚合反應。

該助劑特別適用于基于丙烯酸樹脂和不飽和聚酯的水性UV體系及要求低氣味的領域。

IRGACURE?2959的羥基基團能與不飽和樹脂的適當官能團進行反應。

分類

光引發劑全稱UV固化光引發劑，可分為三類：

1、裂解型引發劑：

它通過吸收強紫外燈光發射的紫外量子，從而引發聚合交聯和接枝反應，使液體幾分之一秒內形成固態薄膜，如1173、184、907、369、1490、1700等。

裂解反應機理: 光引發劑分子吸收光能后 ,由基態變成激發態激發態分子發生 Norrish Ⅰ反應 ,羰基和相鄰碳間的共價鍵拉長、弱化、斷裂 ,生成初級自由基:

X - Y------（X…Y）·→X·+ Y·

上式中 ,生成的 2 個初級自由基可以相同 ,也可以不同。

2、光敏引發劑：通過奪氫反應形成游離基，如BP。

奪氫反應機理

激發態的光引發劑分子從活性單體、低分子預聚物等氫原子給予體上奪取氫原子 ,使其成為活性自由基 ,引發聚合反應:

X------- X·　--------　 XH·+ R·

式中 ,X與 RH可以相同。

3、陽離子光引發劑是另一類非常重要的光引發劑，包括重氮鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽、烷基硫鎓鹽、鐵芳香烴鹽、磺酰氧基酮及三芳基硅土醚。它的基本作用特點是光活化使分子到激發態，分子發生系列分解反應，最終產生超強質子酸（也叫布朗斯特酸），作為陽離子聚合的活性種而引發環氧化合物、乙烯基醚，內酯、縮醛、環醚等聚合。