★ 光引发剂简述 ★
在光固化产品中，光引发剂是关键组分之一，是一种能吸收辐射能量，经过化学变化，产生具有引发聚合能力的活性中间体(自由基或阳离子)的物质。
在实际生产中，使用的多是产生自由基的自由基光引发剂，产生阳离子的阳离子光引发剂非常少。本文重点介绍自由基光引发剂。
自由基光引发剂按光引发剂产生活性自由基的作用机理不同，主要分为两大类：裂解型自由基光引发剂，也称Ⅰ型光引发剂；夺氢型自由基光引发剂，又称Ⅱ型光引发剂。
常用的裂解型光引发剂从结构上看多是芳基烷基酮类化合物。市面上常见的牌号有：184， 2959，651，907，369，1173，819，TPO，MBF，754等。
常用的夺氢型光引发剂从结构上看，都是二苯甲酮或杂环芳酮类化合物。市面上常见牌号有：BP，ITX，2-EA。此外夺氢型光引发剂需要助引发剂配合使用，现常用的助引发剂主要是活性胺和叔胺型苯甲酸酯。
光引发剂在光固化产品中能否有效地引发聚合反应，最终达到所需的性能，取决于光引发体系与辐照条件、产品组分相互协调。因此，根据自身生产工艺和产品配方选择相应的光引发剂尤其重要。
在以下篇幅，将结合光引发剂的性能和具体案例逐一阐述光引发剂的筛选方法。
1. 光引发剂的吸收光谱和光源发射光谱相匹配市面上常用的光源有汞灯，LED灯，无极灯，金属卤素灯等。其中汞灯使用最广泛，发射波谱在200-450nm，属于通用型；LED灯在低能量固化项目中有广泛应用，发射波长集中在365/375/385/395/405nm。
在选择光引发剂的时候，要根据光源发射光谱选择对该光谱有较大吸收的引发剂。
案例：在甲油胶配方中，光引发剂选择受光源很大制约。常见美甲灯灯管分两种，荧光灯管和LED灯管。荧光灯管发射光谱在370-420nm，LED灯管发射光谱在365nm/395nm左右。两种灯管发射光谱都属于长波区，需要选择吸收光波长较长的引发剂。
表1是各种常见光引发剂的吸收峰，如需达到理想的引发效果就要选择吸收峰在365nm以上的光引发剂，例如TPO，819等，784虽然吸收峰波长较长，但其本身价格太高市场使用较少。
在实际测试中，所有光引发剂中TPO和819效果最好，与预测效果一致。
在有色体系，尤其是深色体系中，颜料本身会吸收一部分紫外光能量，导致紫外光无法穿透漆膜，深层的光引发剂无法吸收足够能量来引发聚合，最终造成深层固化不良。轻者附着力下降，严重的会造成表面起皱，影响漆膜表观以及物化性能。
在紫外光中，波长越长穿透性越强，越容易到达漆膜深层，而短波则不易到达漆膜深层。这就造成，在漆膜深层如果没有长波光引发剂吸收这部分长波带来的能量，就很难引发聚合。因此，在有色体系中，深层光引发剂是必不可少的。参照表1，可以选择出TPO/819/651等长波光引发剂与184/1173等短波光引发剂复配使用，效果较好。
案例：
在UV单涂色漆中，黑色体系容易出现附着力不良，百格掉漆的现象。在配方中增加1.5%的819后，漆膜附着力明显增加，说明819对深层固化起到促进作用。
另外在黑/白色体系中，907/ITX+184复配，369/ITX+184复配，效果突出。
3. 对黄变有要求的体系光引发剂选择在有些清漆和白色体系中，耐黄变是考察漆膜性能的一项重要指标，除了选择耐黄变性能好的树脂、单体以外，光引发剂的黄变也应该尽量避免。光引发剂共轭结构中如存在N-二甲氨基这样的取代基，辐照黄变倾向一般比较高，同样在活性胺结构中存在这种取代基，也将导致黄变加重。
表2是在以丙氧化季戊四醇三丙烯酸酯为主体，不加光引发剂为空白参照的，各光引发剂黄变指标。
良好的溶解性能是将光引发剂添加到体系中的重要前提，越好的相容性，体系配方越稳定。
以下是一些光引发剂在常用溶剂和单体中的溶解性能。
在选择光引发剂时尽量选择气味小，毒性低，热稳定性好，不易挥发迁移的。所选光引发剂成分符合当地法律法规。
UV-LED光源是近年来发展较快的固化设备，因其节能环保，不损伤基材备受欢迎。因此在UV-LED固化中光引发剂的选择使用也越来越受重视。下面结合上述的几点原则，阐述怎样对UV-LED固化中选择合适的光引发剂。
首先，要选择吸收峰和光源发射光谱匹配的光引发剂。
从表4可以看出UV-LED光源的发射光谱在360-405nm之间，在365nm、375nm、385nm、395nm、405nm处强度最高，这些都属于长波区，应优先使用长波光引发剂。
通过进一步测试，在365nm，385nm，395nm波长处，分别找到了吸收率最高的几款光引发剂。
从效能上讲，DETX和EMK为UV-LED光源最优光引发剂。具体测试结果见表5表6表7。
尽管从效能上看，我们已经找到了不错的两款光引发剂来解决UV-LED固化的问题，但是实际应用却存在其他困难。许多光引发剂因可能对环境或人体健康造成损害而被限制使用。因此开发出新型环境友好型光引发剂迫在眉睫。通过不断的努力，光引发剂生产商已经取得可喜的突破。目前在UV-LED光引发剂中有Omnipol TX，Omnipol 910，IHT-PI 389等环境友好型产品可供使用。
结语
综上，光引发剂的选择不是一个独立的工作，是与整个体系，乃至施工工艺相配合的。需要参照光源，体系其它组分，光固化产品的性能要求，综合考虑选择既经济又高效的光引发剂。
本文部分图片资料来源自Jim Raymont, Radtech NA Conference Proceedings(2010)以及Thomas R Mawby: Radtech NA Conference Proceedings(2014)
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