1、光引发剂概念

光引发剂（photoinitiator），或称光敏剂（photosensitizer）及光固化剂（photocuring agent），是指那些能在光照条件下生成自由基并进一步触发聚合反应的物质。具体而言，某些单体在光照后，会吸收光子并形成激发态

。这些被激活的分子随后通过均裂过程产生自由基R·和R′·，进而诱导单体聚合，生成高分子聚合物。

辐射固化技术是一项符合“5E”原则的节能环保新技术：高效（efficient）、实用（enabling）、经济（economical）、节能（energy saving）和环境友好（environmental friendly）。因此，它被誉为“绿色技术”。光引发剂作为光固化胶黏剂的关键成分，对固化速度具有决定性影响。在紫外光照射下，光引发剂吸收光能并分裂成两个活性自由基，这些自由基会触发光敏树脂和活性稀释剂的连锁聚合反应，使胶黏剂迅速交联固化。这一过程的特点在于其快速性、环保性和节能性。

在光固化体系中，包括UV胶黏剂、UV涂料和UV油墨等，它们在接受或吸收外界能量后会发生化学变化，分解为自由基或阳离子，从而引发聚合反应。

光引发剂的引发原理：光引发剂能够在紫外光区（250～420nm）或可见光区（400～800nm）吸收特定波长的能量，并产生自由基、阳离子等，进而触发单体聚合和交联固化。这些引发剂分子在紫外光或可见光照射下具有一定的吸光能力。它们可以直接或间接地吸收光能，从基态跃迁到激发单线态，再经过系间窜跃到达激发三线态。在激发单线态或三线态下，引发剂分子会经历单分子或双分子化学作用，产生能够引发单体聚合的活性碎片，如自由基、阳离子或阴离子。根据引发机理的不同，光引发剂可分为自由基聚合光引发剂和阳离子光引发剂两大类，其中自由基聚合光引发剂的应用最为广泛。

2、光引发剂类型

光引发剂可以根据其光解机理或结构特点进行分类。

（1）按光解机理分类：
光引发剂主要分为自由基聚合光引发剂和阳离子聚合光引发剂两大类，其中自由基型光引发剂应用最为广泛。自由基型光引发剂进一步根据产生自由基的作用机理细分为裂解型光引发剂和夺氢型光引发剂。因此，光引发剂，全称UV固化光引发剂，按机理可分为三类：

① 裂解型引发剂：这类引发剂通过吸收强紫外光发射的紫外量子，触发聚合交联和接枝反应，使液体在极短时间内形成固态薄膜。例如1173、184、907、369、1490、1700等。其裂解反应机理是：光引发剂分子吸收光能后，由基态转变为激发态分子，发生NorrishⅠ反应，羰基和相邻碳原子间的共价键拉长、弱化、断裂，生成初级自由基。这些生成的初级自由基可以相同也可以不同。

② 夺氢型光引发剂（光敏引发剂）：这类引发剂通过夺氢反应形成自由基，如BP。其夺氢反应机理是：激发态的光引发剂分子从活性单体、低分子预聚物等氢原子给予体上夺取氢原子，使其成为活性自由基，进而引发聚合反应。

③ 阳离子光引发剂：这是另一类非常重要的光引发剂，包括重氮盐、二芳基碘盐、三芳基硫盐、烷基硫盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚等。其基本作用特点是光活化使分子达到激发态，分子发生系列分解反应，最终产生超强质子酸（也叫布朗斯特酸或路易斯酸），作为阳离子聚合的活性种而引发环氧化合物以及乙烯基醚、内酯、缩醛、环醚等的聚合。阳离子光引发剂可分为盐类、金属有机物类、有机硅烷类，其中以碘盐、硫盐和铁芳烃最具代表性。

（2）按结构特点分类：

光引发剂可分为以下几类：

① 苯偶姻及衍生物类，包括安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚等。

② 苯偶酰类，如二苯基乙酮、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮等。

③ 烷基苯酮类，包括α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮等。

④ 酰基磷氧化物类，如芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦等。

⑤ 二苯甲酮类，包括二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、米蚩酮等。

⑥ 硫杂蒽酮类，如硫代丙氧基硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮等。

⑦ 阳离子型光引发剂也是重要的光引发剂之一，包括二芳基碘盐、三芳基碘盐、烷基碘盐、异丙苯茂铁六氟磷酸盐等。

3、光引发剂的特点及选用

（1）光引发剂的特点和选用原则

① 光引发剂的吸收光谱需与辐射光源的发射谱带相匹配，并具有较高的摩尔消光系数。

② 应具备良好的溶解性和反应活性，同时用量少、引发效率高。

③ 稳定性要好，便于长时间贮存，且在85℃以下不发生分解。

④ 根据预聚体和单体的类型，选用活性适当的光引发剂。

⑤ 建议复合使用几种光引发剂，以在不同波长范围内都能引发固化，从而提高固化速率。

⑥ 光引发剂及其光裂解产物应气味小、无毒害、无环境污染。

⑦ 合成过程应简单，且价廉易得，以降低成本。

（2）光引发剂的发展

光引发剂的发展方向主要集中在混杂型、可见光型、水基型、大分子型等，同时采用双重固化方式可进一步增强效果。

① 自由基-阳离子混杂光引发剂：自由基体系固化速率快，但收缩较大；而阳离子光固化时体积收缩小、粘接力强，且固化过程不易被氧气阻聚。综合两者优点，将自由基与阳离子光引发剂配成混杂体系，既可进行自由基聚合，又可进行阳离子聚合，具有协同效应。

② 可见光引发剂：如氟化二苯基钛茂（Irgacure 784）和双（五氟苯基）钛茂，具有突出的光引发活性、贮存稳定性和低毒性。其吸收波长已延伸至500nm，在可见光区有较大吸收，特别适用于丙烯酸酯的可见光引发聚合固化。

③ 水性光引发剂（WSP）：在普通光引发剂中引入铵盐或磺酸盐官能团，使其与水相溶。主要类型为芳酮类，包括二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物等。

④ 大分子光引发剂：将普通的光引发剂引入大分子链上，制成大分子光引发剂。其与树脂相容性好，固化后不迁移、不易挥发，且气味小。

⑤ 双重固化：即光固化与其他固化方式的结合，具有低温快速固化性、出色的稳定性，可避免未固化部分分离，得到力学性能优良和尺寸稳定的固化物。其他固化方式包括热固化、湿气固化等。