光引发剂裂解性自由基光引发剂第一讲

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1、紫外光引发剂报告人郭文萍2012年10月目录1.光引发剂的概念2.光引发剂的种类3.自由基光引发剂4.裂解型自由基光引发剂1.光引发剂的概念光引发剂是紫外光固化体系的重要组分，它是紫外光固化体系能否迅速由液态转变为固态,快速交联反应固化的关键。特点：在紫外光区（200-420nm）有一定吸光能力，在直接或间接吸收光能后，从基态跃迁到活泼的激发态，及至激发三线态，经历单分子或双分子化学作用后，产生能够引发低聚物和单体聚合的活性碎片（活性体），如自由基、阳离子、阴离子或离子自由基。很多紫外光固化体系在产生活性体的同时与其他辅助组分进行化学作用，来促使活性体的产

2、生，增强引发效率，这些辅助组分称为助引发剂，或增感剂、光敏剂。助引发剂是双分子光引发剂的重要组分，在紫外光固化技术中，常把助引发剂作为引发剂的伴生体来研究。2.光引发剂的种类按其引发机理，产生的碎片不同，可把光引发剂分为：自由基光引发剂阳离子光引发剂阴离子光引发剂。目前产业化的只有自由基光引发剂和阳离子光引发剂，而在我国目前主要还是应用自由基光引发剂，阳离子光引发剂还未高度产业化。所以我们主要研究自由基光引发剂。3.自由基光引发剂自由基光引发剂按结构特点，可以分为羰基化合物染料类、金属有机类、含卤化合物、偶氮化合物过氧化合物类。按产生自由基的机理不同，可分为

3、：裂解型光引发剂，也称第Ⅰ型光引发剂。夺氢型光引发剂，又称第Ⅱ型光引发剂。4.裂解型自由基光引发剂裂解型光引发剂是指引发剂分子吸收光能后跃迁至激发单线态，经系间窜跃到激发三线态，在其激发单线态或三线态时分子结构呈不稳定状态，其中的弱键会发生均裂，产生初级活性自由基，从而对乙烯基类单体进行引发聚合。4.裂解型自由基光引发剂分类裂解型自由基光引发剂按结构特点，可以分为苯偶姻及其衍生物苯偶酰缩酮衍生物二烷氧基苯乙酮α-羟烷基苯酮α-氨烷基苯酮酰基磷氧化物酯化肟酮化合物芳基过氧酯化合物卤代甲基芳酮有机含硫化合物苯甲酰甲酸酯4.裂解型自由基光引发剂苯偶姻及其衍生物苯偶

4、姻俗称安息香，它及其衍生物经初级光化学反应分裂成自由基。其光解过程涉及与羰基相邻的碳-碳σ键分裂。以苯偶姻为例：苯偶姻乙醚或丁醚的光反应机制与苯偶姻均相同。苯偶姻醚衍生物，常见结构为4.裂解型自由基光引发剂苯偶姻烷基醚的裂解机理苯偶姻醚一般在其激发三线态发生α-裂解，生成苯甲酰自由基（B)与苄醚自由基（E)，在没有单体情况下辐照下，苯偶姻醚光解产生的自由基B和E，经夺氢或双基偶合，最终转变成苯甲醛，苯偶酰及频那醇醚等。多数研究认为苯甲酰自由基对乙烯基单体的加成活性很高，是引发聚合的主要活性种；取代的苄基自由基E因共轭结构，具有相当的稳定性，对乙烯基单体的加成

5、反应不高。4.裂解型自由基光引发剂651结构式为C6H5COC(OCH3)2C6H5，分子量：256.30。白色或浅黄色结晶，相对密度1.1278。熔点64～67℃。溶于丙酮、醋酸乙酯、异丙醇、热甲醇等有机溶剂，不溶于水。遇酸分解，在碱性中稳定，对光敏感。低毒。用作光引发剂，配制光固化胶黏剂，最大吸收波长337nm，适用于不饱和聚酯/苯乙烯、丙烯酸酯、硅氧烷等体系。热稳定性非常优良，具有较高的抗猝灭性和光引发剂活性，但黄变性比较严重，不适用于清漆体系。苯偶酰衍生物苯偶酰又名二苯基乙二酮，光解虽可产生两分子苯甲酰自由基，但效率太低，溶解性不好。其最有价值的衍生

6、物是α,α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮（DMPA，又称α,α-二甲基苯偶酰缩酮DMBK），也就是市场上常见的Irgacure651。4.裂解型自由基光引发剂Irgacure651的裂解机理DMPA有着与苯偶姻醚相似的吸光性能，吸收紫外光后跃迁到激发态，在激发三线态快速发生α-裂解，生成苯甲酰和二甲氧基苄基自由基。后者因为是苄基结构，相对稳定，引发活性较低，但也能继续发生裂解，生成活泼的甲基自由基和苯甲酸甲酯。这里，苯甲酰自由基是引发聚合的主要活性种。二甲氧基苄基自由基二次分解产生的甲基自由基非常活泼，虽然对乙烯基单体有一定加成引发活性，但相对于苯甲酰自由基，其

7、对聚合引发的贡献仍然很小，甲基自由基寿命很短，它与乙烯基单体发生加成反应的机会也很小。4.裂解型自由基光引发剂苯偶姻及其衍生物的特性苯偶姻衍生物的结构与光引发剂活性有较大关系，影响光活性的结构因素主要指苯偶姻α-位的取代基和苯偶姻成醚的烷基结构。多数情况下，未取代的苯偶姻具有较低的光引发活性，成醚和α-位烷基取代后，活性上升，也增强了材料的储存稳定性。优点：光反应较快，很少受配方中其他组份的影响，适合于那些猝灭性很强的单体的光引发聚合，例如苯乙烯。合成容易，成本低廉。缺点：热稳定性差，易发生暗聚合，易黄变。苯偶姻类光引发剂在早期主流的不饱和-苯乙烯固化体系中

8、曾占据重要的地位，然而，后来发展的α-羟烷酮苯酮（如