Фотоинициатор на свободна радикална полимеризация с ниска миграция тип I

Наскоро публикувано проучване се фокусира върху нови ацилфосфинови оксиди като високи-производителност и ниска миграция тип I фотоинициатори за свободна радикална полимеризация.

Резюме на изследването
Два фотоинициатора на ацилфосфин оксид с ниска миграция, съдържащи ненаситени C двойни връзки (APO и DAPO) са проектирани и синтезирани за свободна радикална полимеризация. Свойствата и ефективността на APO и DAPO при свободната радикална полимеризация на триметилолпропан триакрилат (TMPTA) бяха оценени и сравнени с търговски фотоинициатор 2,4,6-триметил (фенил) дифенилов етер (TPO).

Тенденции на развитие
Фотополимеризацията е зелена и развиваща се технология, която използва източници на светлина за предизвикване на полимеризация на смола без необходимост от разтворители и има предимствата на висока ефективност, безопасност и екологичност. Фотоинициаторът е най-важният компонент в системата за фотополимеризация, който трябва ефективно да абсорбира светлината, за да генерира активни вещества като свободни радикали, катиони или аниони. Има два реакционни пътя за фотоинициаторите на свободните радикали: единият е алфа разцепване на химични връзки при светлинно облъчване (тип I), а другата е бимолекулната реакция на извличане на водород между инициатора и съинициатора (тип II). През последното десетилетие, с бързото развитие на светодиодите (светодиоди), UV-LED радиаторите за фотополимеризация привлякоха голям интерес в много области на приложение като мастило, втвърдяване на покрития, лепила и 3D печат. UV-LED може да осигури монохроматична светлина с почти Гаусово разпределение и относително тясна честотна лента (обикновено 20-30nm), който може да се използва при 365nm, 385nm, 395nm, 405nm и 420nm. Следователно, проектиране и синтезиране на фотоинициатори, които абсорбират ултравиолетова светлина в диапазона на дължина на вълната от 365-420nm и ефективното генериране на свободни радикали е ключов проблем в областта на UV-LED сенсибилизирана фотополимеризация. Според докладите, някои ацилфосфин оксид PI могат да индуцират фотополимеризация при LED облъчване.

2,4,6-триметилфенил дифенил етер (TPO) е търговски фотоинициатор с максимална дължина на вълната на поглъщане от 380nm, принадлежащ към типа разцепване на свободните радикали (Тип I) фотоинициатор. TPO има висок добив на свободни радикали, висока ефективност на индукция и отлична стабилност на цвета, което го прави широко използван в индустриални области като UV-LED светлинно втвърдяващи се покрития, мастила, биомедицински материали и т.н. Той обаче има и някои недостатъци, най-важният от които е високата скорост на миграция. През последните години високата скорост на миграция на TPO след втвърдяване в крайна сметка представлява заплаха за човешкото здраве, ограничавайки приложението му в много промишлени области, като екологично чисти UV втвърдяващи се покрития и мастила за опаковки на храни. Следователно, инхибирането на миграцията на традиционните фотоинициатори е неизбежен ключов проблем.

Понастоящем има два типа фотоинициатори, които могат да постигнат по-ниски скорости на миграция след фотополимеризация: единият е да се увеличи теглото на молекулите на фотоинициатора, а другият е да се проектират полимеризиращи фотоинициатори, съдържащи ненаситени въглеродни въглеродни двойни връзки. Увеличаването на молекулното тегло може да бъде постигнато чрез добавяне на избрана част с по-високо молекулно тегло към ацилната група, за да се получи структура на фосфинов оксид. Напоследък изследванията върху фотоинициаторите на ацилфосфин оксид се фокусираха главно върху модификацията на фосфорните атоми, за да се наблюдават техните ефекти върху стабилността, ефективността на иницииране и скоростта на миграция. Въпреки това, има малко изследвания върху скоростта на миграция на производни на ацилфосфин оксид, съдържащи въглерод въглерод ненаситени двойни връзки.

Възможност за индустриални приложения
Резултатите показват, че при същите реакционни условия DAPO има най-добрата скорост на преобразуване на двойна връзка (DC) за TMPTA сред тестваните фотоинициатори; Степента на миграция на APO и DAPO е 2/3 и 1/3 на TPO, съответно, които са по-ниски от тези на конвенционалните фотоинициатори. Освен това, разтворимостта на DAPO в мономери е подобна на тази на TPO, което дава възможност за промишлено приложение на DAPO.