光引發(fā)劑是光固化膠粘劑組成中最重要的部分,按引發(fā)機(jī)理分為自由基聚合引發(fā)劑、陽離子聚合引發(fā)劑、能量轉(zhuǎn)移型引發(fā)劑和離子反應(yīng)型引發(fā)劑。
①自由基聚合引發(fā)劑
自由基聚合引發(fā)劑又分為裂解型、奪氫型兩類。裂解型引發(fā)劑是指在紫外光照射下光引發(fā)劑分子受激發(fā)裂解為相同的或者不同的自由基,主要有安息香、安息香乙醚和安息香丁醚、安息香雙甲醚(PI BDK)等。安息香醚上的另一個(gè)氫原子被烷氧基取代后,引發(fā)效率更高。與安息香醚相比,其穩(wěn)定性明顯提高,貯存壽命較長,紫外吸收范圍,聚合快,應(yīng)用也頗為廣泛,如2-羥基-2-甲基-1-苯基甲酮(PI 1173)等。這類光引發(fā)劑紫外吸收范圍廣,貯存壽命長,無黃變現(xiàn)象,逐漸取代了老一代的產(chǎn)品。目前廣泛使用的裂解型自由基引發(fā)劑還有1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮(PI 184)等。
②奪氫型引發(fā)劑
奪氫型引發(fā)劑的反應(yīng)機(jī)理是引發(fā)劑分子吸收能量受到激發(fā),然后提取預(yù)聚體或單體分子中的氫原子,形成自由基。主要有二苯甲酮和胺類化合物、硫雜蒽酮類、樟腦孔醌和雙咪唑等。奪氫型引發(fā)劑引發(fā)效率低,為了提高其引發(fā)效率,一般配合一些供氫體使用。陽離子聚合引發(fā)劑的反應(yīng)機(jī)理是引發(fā)劑在紫外光照射下發(fā)生系列分解反應(yīng),最終產(chǎn)生超強(qiáng)質(zhì)子酸或路易斯酸,作為陽離子聚合的活性種而引發(fā)乙烯基、環(huán)氧基等聚合。陽離子聚合引發(fā)劑分為鎓鹽、金屬有機(jī)物類、有機(jī)硅烷類等,其中以碘鎓鹽、硫鎓鹽和鐵芳烴最具代表性。
③能量轉(zhuǎn)移型引發(fā)劑
能量轉(zhuǎn)移型引發(fā)劑的反應(yīng)機(jī)理就是光敏劑的能量傳遞給引發(fā)劑,而光敏劑在反應(yīng)過程中不發(fā)生任何化學(xué)變化。光敏劑與光引發(fā)劑的區(qū)別在于光引發(fā)劑本身參與反應(yīng),引發(fā)體系聚合交聯(lián),光敏劑只將能量傳遞給光引發(fā)劑而其自身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以,從加速光化學(xué)反應(yīng)來看,光敏劑與一般化學(xué)反應(yīng)中的催化劑相似,從提感光速度上來看,它又是一種增感劑,實(shí)質(zhì)上它的作用是拓寬了光敏樹脂的感光波長范圍。常用的光敏劑有二苯甲酮和硫雜蒽酮等類。
④離子反應(yīng)型引發(fā)劑
離子反應(yīng)型引發(fā)劑的反應(yīng)機(jī)理是電子給體和受體通過電子或電荷的轉(zhuǎn)移,可能生成電子轉(zhuǎn)移復(fù)合物,也可能生成激發(fā)復(fù)合物。陽離子引發(fā)劑主要是二芳基碘鎓鹽和三芳基硫鎓鹽,但其負(fù)離子必須是親核性極弱的金屬絡(luò)合物離子,該引發(fā)劑克服了重氮鹽存在的有N2生成與穩(wěn)定差的問題。
⑤光引發(fā)劑的用量
不同光引發(fā)劑的類型,因其各自的吸收峰差異,其光引發(fā)活性差別較大,達(dá)到完全固化所需的時(shí)間亦有明顯差異,但在配合使用時(shí)則有一定提高。光引發(fā)劑在接受紫外光照射后,吸收光的能量,形成活性自由基。引發(fā)預(yù)聚體和活性稀釋劑發(fā)生連鎖聚合,使膠黏劑交聯(lián)固化形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。引發(fā)劑過少,聚合速度過慢,而且聚合不充分,影響膠黏劑的固化速度及粘接強(qiáng)度,用量過多則浪費(fèi),甚至有可能自由基過多導(dǎo)致猝滅,造成反效果。其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%~5%為宜。
1、自由基-陽離子混雜光引發(fā)劑
自由基研發(fā)體系固化速度快,但收縮較大。而陽離子光固化時(shí)體積收縮小、粘接力強(qiáng),固化過程不被氧氣阻聚,反應(yīng)不易終止,“后固化”能力強(qiáng),適于厚膜的光固化,但固化速度慢。綜合二者的優(yōu)點(diǎn),將自由基與陽離子光引發(fā)劑配成混雜體系,既可自由基聚合游客發(fā)生陽離子聚合,可以揚(yáng)長避短,具有協(xié)同效應(yīng)。兩種以上的光引發(fā)劑配伍使用,更能獲得令人滿意的效果。
2、可見光引發(fā)劑
氟化二苯基鈦茂(Irgacure784)和雙(五氟苯基)鈦茂具有突出的光引發(fā)活性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性和低毒性,其吸收波長已延伸至500nm,在可見光區(qū)有較大的吸收,用于丙烯酸酯的可見光引發(fā)聚合固化特別有效。又因鈦茂光照下的光漂白效應(yīng),膠膜變黃指數(shù)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(fā)劑活性哼,在丙烯酸酯體系中,0.2%用量的光引發(fā)效率比2%Irgacure651高2~6倍。
3、水性光引發(fā)劑(WSP)
在普通光引發(fā)劑中引入銨鹽或磺酸鹽官能團(tuán),使之與水相溶,制成水性光引發(fā)劑。主要類型為芳酮類,包括二苯酮衍生物、硫雜蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物等。
4、大分子光引發(fā)劑
將普通的光引發(fā)劑引入大分子鏈上,便成為大分子光引發(fā)劑,其與樹脂相容性好,固化后不遷移、不易揮發(fā),減小了氣味。大分子光引發(fā)劑可分為側(cè)鏈裂解型、主鏈裂解型、側(cè)鏈奪氫型和主鏈奪氫型4類,側(cè)鏈裂解型大分子光引發(fā)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(jié)合,相得益彰,優(yōu)勢(shì)凸顯,具有低溫快速固化性、出色的穩(wěn)定性,可避免分離未固化,得到力學(xué)性能優(yōu)良和尺寸穩(wěn)定的固化物。發(fā)展光固化與另外固化方式共用的雙重固化體系,對(duì)于克服光固化膠黏劑的弱點(diǎn),卓有成效,擴(kuò)大了應(yīng)用范圍,提高了競(jìng)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。
凡經(jīng)光照能產(chǎn)生自由基并進(jìn)一步引發(fā)聚合的物質(zhì)統(tǒng)稱光引發(fā)劑。一些單體經(jīng)光照后,吸收光子形成激發(fā)態(tài)M*:M+hv→M*;激發(fā)了的活性分子經(jīng)均裂產(chǎn)生自由基:M*→R·+R′·,進(jìn)而引發(fā)單體聚合,生成高分子。
輻射固化技術(shù)是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保新技術(shù),紫外光(UV)和電子束(EB)、紅外光、可見光、激光、化學(xué)熒光等輻射光照射固化,完全符合“5E”特點(diǎn):Efficient(高效)、Enabling(實(shí)用)、Economical(經(jīng)濟(jì))、Energy Saving(節(jié)能)、Environmental Friendly(環(huán)境友好),因此被譽(yù)為“綠色技術(shù)”。光引發(fā)劑是光固化膠黏劑的重要組分之一,它對(duì)固化速率起著決定性作用。光引發(fā)劑受紫外光照射后,吸收光的能量,分裂成2個(gè)活性自由基,引發(fā)光敏樹脂和活性稀釋劑發(fā)生連鎖聚合,使膠黏劑交聯(lián)固化,其特點(diǎn)是快速、環(huán)保、節(jié)能。希望能幫助到您。
1、裂解型引發(fā)劑:它通過吸收強(qiáng)紫外燈光發(fā)射的紫外量子,從而引發(fā)聚合交聯(lián)和接枝反應(yīng),使液體幾分之一秒內(nèi)形成固態(tài)薄膜,如1173、184、907、369、1490、1700等。
2、光敏引發(fā)劑:通過奪氫反應(yīng)形成游離基,如BP。
3、陽離子光引發(fā)劑是另一類非常重要的光引發(fā)劑,包括重氮鹽、二芳基碘鎓鹽、三芳基硫鎓鹽、烷基硫鎓鹽、鐵芳烴鹽、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚。它的基本作用特點(diǎn)是光活化使分子到激發(fā)態(tài),分子發(fā)生系列分解反應(yīng),最終產(chǎn)生超強(qiáng)質(zhì)子酸(也叫布朗斯特酸),作為陽離子聚合的活性種而引發(fā)環(huán)氧化合物、乙烯基醚,內(nèi)酯、縮醛、環(huán)醚等聚合。
光引發(fā)劑是光固化膠粘劑組成中最重要的部分,按引發(fā)機(jī)理分為自由基聚合引發(fā)劑、陽離子聚合引發(fā)劑、能量轉(zhuǎn)移型引發(fā)劑和離子反應(yīng)型引發(fā)劑。