Lav migration type I fri radikal polymerisation fotoinitiator
Ennylig offentliggjort undersøgelse fokuserer pånye acylphosphinoxider som høje-ydeevne og lav migration type I fotoinitiatorer til fri radikal polymerisation.
Forskningsresumé
To lav migration acylphosphinoxid fotoinitiatorer indeholdende umættede C dobbeltbindinger (APO og DAPO) blev designet og syntetiseret til fri radikal polymerisation. Egenskaberne og ydeevnen af APO og DAPO i fri radikal polymerisation af trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) blev evalueret og sammenlignet med kommerciel fotoinitiator 2,4,6-trimethyl (phenyl) diphenylether (TPO).
Udviklingstendenser
Fotopolymerisation er en grøn og udviklende teknologi, der bruger lyskilder til at inducere harpikspolymerisering uden behov for opløsningsmidler og har fordelene ved høj effektivitet, sikkerhed og miljøvenlighed. Fotoinitiator er den vigtigste komponent i fotopolymerisationssystemet, som effektivt skal absorbere lys for at generere aktive stoffer såsom frie radikaler, kationer eller anioner. Der er to reaktionsveje for frie radikaler fotoinitiatorer: den ene er alfa-spaltning af kemiske bindinger under lysbestråling (type I)og den anden er den bimolekylære hydrogenekstraktionsreaktion mellem initiatoren og co-initiatoren (type II). I det seneste årti, med den hurtige udvikling af lysemitterende dioder (LED'er), UV-LED-radiatorer til fotopolymerisering har tiltrukket sig stor interesse inden for mange anvendelsesområder såsom blæk, coatinghærdning, klæbemidler og 3D-print. UV-LED kan give monokromatisk lys med ennæsten Gaussisk fordeling og relativt smal båndbredde (typisk 20-30nm), som kan bruges ved 365nm, 385nm, 395nm, 405nm og 420nm. Derfor designe og syntetisere fotoinitiatorer, der absorberer ultraviolet lys i bølgelængdeområdet på 365-420nm og effektivt generere frie radikaler er etnøglespørgsmål inden for UV-området-LED-sensibiliseret fotopolymerisering. Ifølge rapporter kannogle acylphosphinoxid-PI'er inducere fotopolymerisering under LED-bestråling.
2,4,6-trimethylphenyldiphenylether (TPO) er en kommerciel fotoinitiator med en maksimal absorptionsbølgelængde på 380nm, der tilhører den frie radikal-spaltningstype (Type I) fotoinitiator. TPO har højt frie radikaler udbytte, høj induktionseffektivitet og fremragende farvestabilitet, hvilket gør det meget udbredt i industrielle områder som UV-LED lyshærdende belægninger, blæk, biomedicinske materialer osv. Det har dog ogsånogle ulemper, hvoraf den vigtigste er dens høje migrationshastighed. I de senere år har den høje migrationshastighed af TPO efter hærdning i sidste ende udgjort en trussel mod menneskers sundhed, hvilket begrænser dets anvendelse på mange industrielle områder, såsom miljøvenlige UV-hærdelige belægninger og trykfarver til fødevareemballage. Derfor er inhibering af migreringen af traditionelle fotoinitiatorer et uundgåeligtnøgleproblem.
Pånuværende tidspunkt er der to typer fotoinitiatorer, der kan opnå lavere migrationshastigheder efter fotopolymerisation: den ene er at øge vægten af fotoinitiatormolekylerne, og den anden er at designe polymeriserbare fotoinitiatorer indeholdende umættede carbon-carbon-dobbeltbindinger. Forøgende molekylvægt kan opnås ved at tilføje en udvalgt del med højere molekylvægt til acylgruppen for at opnå en phosphinoxidstruktur. Fornylig har forskning i acylphosphinoxid-fotoinitiatorer hovedsageligt fokuseret på modifikation af fosforatomer for at observere deres virkninger på stabilitet, initieringsydelse og migrationshastighed. Der er dog kun lidt forskning i migrationshastigheden af acylphosphinoxidderivater, der indeholder umættede carbon-carbon-dobbeltbindinger.
Muligheden for industrielle applikationer
Resultaterne viste, at DAPO under de samme reaktionsbetingelser havde den bedste dobbeltbindingskonverteringsrate (DC) for TMPTA blandt de testede fotoinitiatorer; Migrationsraterne for APO og DAPO er 2/3 og 1/3 af TPO, henholdsvis, som er lavere end konventionelle fotoinitiatorers. Desuden svarer opløseligheden af DAPO i monomerer til den for TPO, hvilket giver mulighed for industriel anvendelse af DAPO.
