Photoinitiator für die freie radikalische Polymerisation vom Typ I mit geringer Migration

Eine kürzlich veröffentlichte Studie konzentriert sich aufneuartige Acylphosphinoxide-leistungsstarke und migrationsarme Typ-I-Photoinitiatoren für die radikalische Polymerisation.

Forschungszusammenfassung
Zwei Acylphosphinoxid-Photoinitiatoren mit geringer Migration und ungesättigten C-Doppelbindungen (APO und DAPO) wurden für die radikalische Polymerisation entwickelt und synthetisiert. Die Eigenschaften und Leistung von APO und DAPO bei der radikalischen Polymerisation von Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) wurden bewertet und mit dem kommerziellen Photoinitiator 2,4,6 verglichen-Trimethyl (Phenyl) Diphenylether (TPO).

Entwicklungstrends
Die Photopolymerisation ist eine umweltfreundliche und sich entwickelnde Technologie, die Lichtquellennutzt, um die Polymerisation von Harzen ohne Lösungsmittel zu induzieren, und die Vorteile einer hohen Effizienz, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit bietet. Der Photoinitiator ist die wichtigste Komponente im Photopolymerisationssystem, die Licht effektiv absorbieren muss, um aktive Substanzen wie freie Radikale, Kationen oder Anionen zu erzeugen. Es gibt zwei Reaktionswege für freiradikalische Photoinitiatoren: Der eine ist die Alpha-Spaltung chemischer Bindungen unter Lichtbestrahlung (Typ I)und das andere ist die bimolekulare Wasserstoffextraktionsreaktion zwischen dem Initiator und Co-Initiator (Typ II). Im letzten Jahrzehnt mit der rasanten Entwicklung von Leuchtdioden (LEDs), UV-LED-Strahler für die Photopolymerisation haben in vielen Anwendungsbereichen wie Tinte, Beschichtungshärtung, Klebstoffen und 3D-Druck großes Interesse geweckt. UV-LED kann monochromatisches Licht mit einernahezu Gaußschen Verteilung und einer relativ schmalen Bandbreite liefern (typischerweise 20-30nm), das bei 365nm, 385nm, 395nm, 405nm und 420nm verwendet werden kann. Daher werden Photoinitiatoren entwickelt und synthetisiert, die ultraviolettes Licht im Wellenlängenbereich von 365 absorbieren-420nm und die effektive Erzeugung freier Radikale ist ein zentrales Thema im UV-Bereich-LED-sensibilisierte Photopolymerisation. Berichten zufolge können einige Acylphosphinoxid-PIs unter LED-Bestrahlung eine Photopolymerisation induzieren.

2,4,6-Trimethylphenyldiphenylether (TPO) ist ein kommerzieller Photoinitiator mit einer maximalen Absorptionswellenlänge von 380nm und gehört zum Typ der freien Radikalspaltung (Typ I) Fotoinitiator. TPO weist eine hohe Ausbeute an freien Radikalen, eine hohe Induktionseffizienz und eine ausgezeichnete Farbstabilität auf und wird daher häufig in industriellen Bereichen wie UV eingesetzt-LED-lichthärtende Beschichtungen, Tinten, biomedizinische Materialien usw. Allerdings weist es auch einige Nachteile auf, von denen der wichtigste die hohe Migrationsrate ist. In den letzten Jahren stellt die hohe Migrationsrate von TPOnach dem Aushärten letztendlich eine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar und schränkt seine Anwendung in vielen Industriebereichen ein, beispielsweise bei umweltfreundlichen UV-härtbaren Beschichtungen und Lebensmittelverpackungstinten. Daher ist die Hemmung der Migration herkömmlicher Photoinitiatoren ein unvermeidbares Schlüsselproblem.

Derzeit gibt es zwei Arten von Photoinitiatoren, dienach der Photopolymerisationniedrigere Migrationsraten erzielen können: Die eine besteht darin, das Gewicht der Photoinitiatormoleküle zu erhöhen, und die andere besteht darin, polymerisierbare Photoinitiatoren zu entwickeln, die ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthalten. Eine Erhöhung des Molekulargewichts kann durch Hinzufügen eines ausgewählten Anteils mit höherem Molekulargewicht zur Acylgruppe erreicht werden, um eine Phosphinoxidstruktur zu erhalten. In jüngster Zeit konzentrierte sich die Forschung zu Acylphosphinoxid-Photoinitiatoren hauptsächlich auf die Modifikation von Phosphoratomen, um deren Auswirkungen auf Stabilität, Initiationsleistung und Migrationsgeschwindigkeit zu beobachten. Es gibt jedoch wenig Forschung zur Migrationsgeschwindigkeit von Acylphosphinoxid-Derivaten, die ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthalten.

Die Möglichkeit industrieller Anwendungen
Die Ergebnisse zeigten, dass DAPO unter den gleichen Reaktionsbedingungen die beste Doppelbindungsumwandlungsrate aufwies (Gleichstrom) für TMPTA unter den getesteten Photoinitiatoren; Die Migrationsraten von APO und DAPO betragen 2/3 und 1/3 von TPO, dieniedriger sind als die von herkömmlichen Photoinitiatoren. Darüber hinaus ähnelt die Löslichkeit von DAPO in Monomeren der von TPO, was die Möglichkeit einer industriellen Anwendung von DAPO bietet.