在UV固化技術(shù)中，光引發(fā)劑扮演著至關(guān)重要的角色。這些特殊的化合物能夠在吸收UV光后產(chǎn)生活性自由基，從而觸發(fā)后續(xù)的聚合反應(yīng)。

光引發(fā)劑的作用機(jī)制可以概括為以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟:

光吸收：光引發(fā)劑分子吸收特定波長(zhǎng)的UV光，從基態(tài)躍遷至激發(fā)單線態(tài)。

激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化：通過(guò)系間竄躍(intersystemcrossing)，激發(fā)單線態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)三線態(tài)。

自由基形成：處于激發(fā)態(tài)的分子通過(guò)化學(xué)鍵的均裂，形成具有高反應(yīng)活性的自由基。

以雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(BAPO)為例，其作用機(jī)制如下：

BAPO+hv→BAPO*→R·+R'·

其中，hv表示入射光子，BAPO*代表激發(fā)態(tài)的BAPO分子，R·和R'·分別代表兩種不同的自由基。

值得注意的是，光引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)對(duì)其作用機(jī)制有顯著影響。例如，裂解型光引發(fā)劑如苯偶酰及其衍生物，通常具有芳香烷基酮結(jié)構(gòu)。這類光引發(fā)劑在吸收光能后，通過(guò)NorrishI型反應(yīng)產(chǎn)生初級(jí)自由基：

X-Y→(X…Y)·→X·+Y·

其中，X和Y可以相同或不同，取決于具體光引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)。

相比之下，奪氫型光引發(fā)劑則需要與另一種助劑（通常是叔胺或硅烷）配合使用，形成多組分光引發(fā)體系。

在這種情況下，光引發(fā)劑分子從助劑上奪取氫原子，形成活性自由基：

X+RH→X·+RH·

這種機(jī)制允許在相對(duì)較溫和的條件下產(chǎn)生自由基，從而降低對(duì)熱敏感材料的損害風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)深入理解光引發(fā)劑的作用機(jī)制，我們可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化UV固化體系，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

例如，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓庖l(fā)劑類型和濃度，可以在保證固化速度的同時(shí)，最大限度地減少對(duì)基材的熱影響，這對(duì)于處理熱敏感材料尤為重要。

在UV固化技術(shù)中，聚合反應(yīng)過(guò)程是將液態(tài)材料轉(zhuǎn)化為固態(tài)的關(guān)鍵步驟。這一過(guò)程始于光引發(fā)劑吸收UV光能，產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子，隨后引發(fā)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

聚合反應(yīng)主要包括以下幾個(gè)階段：

鏈引發(fā)：光引發(fā)劑吸收UV光能后，產(chǎn)生初級(jí)自由基或陽(yáng)離子。這些活性物種成為聚合反應(yīng)的起點(diǎn)。

鏈增長(zhǎng)：初級(jí)自由基或陽(yáng)離子與單體分子反應(yīng)，形成新的自由基或陽(yáng)離子，繼續(xù)與下一個(gè)單體分子反應(yīng)。這一過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，形成長(zhǎng)鏈聚合物。

鏈終止：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，自由基或陽(yáng)離子通過(guò)偶合或歧化等方式失去活性，導(dǎo)致鏈增長(zhǎng)終止。

交聯(lián)：在某些體系中，特別是使用多官能團(tuán)單體時(shí)，形成的聚合物鏈之間可能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

值得注意的是，聚合反應(yīng)速率受多個(gè)因素影響，包括：

UV光強(qiáng)：影響光引發(fā)劑的活化速率

光引發(fā)劑濃度：影響初始自由基或陽(yáng)離子的產(chǎn)生數(shù)量

單體類型和濃度：影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)

反應(yīng)溫度：影響反應(yīng)速率常數(shù)

氧氣含量：可能抑制某些類型的自由基聚合

在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的配方和UV光源參數(shù)，可以在幾秒到幾分鐘內(nèi)完成固化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)高效的工業(yè)化生產(chǎn)。這種快速固化特性使得UV固化技術(shù)在印刷、涂層、電子等領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

源自網(wǎng)絡(luò)

審核編輯 黃宇