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光引发剂聚合效率影响因素分析

 近年来,光引发聚合在光固化胶粘剂、光固化油墨、光固化涂料、3D打印等领域得到了广泛应用。光聚合过程通常被认为是一种“绿色化学”,利用光作为驱动力,通过吸收光子能量并发生伴随的光化学反应,形成合适的引发活性种,例如自由基、阳离子等,从而诱导聚合反应的进行。

  首先光引发剂分子多为偶极分子,分子两端带有不同的电荷,与体系发生偶极等相互作用从而在某些区域聚集,所以单体形成的溶剂笼效应也会影响光引发剂的分布。例如混合的光引发体系在实践过程中,混料过程中加入顺序的不同会影响聚合的效果,其根本原因是不同顺序加入的光引发剂偶极相互作用以及溶剂笼效应下在体系中存在的状态是不一样的;其次相容性的不同也会导致引发效率的变化,比如含有氟碳链或者硅氧链的引发剂分子会上浮等;并且光引发剂等的不均匀性在光解过程中也会影响分子的光化学过程,例如极性微环境下分子的吸收光谱发生红移,分解的量子产率也会受到影响。

  光引发的聚合过程是在接受光照的瞬间发生的,所以聚合体系因为引发剂吸光能力的不同,可能发生表层先固化从而产生表面形貌,上下层不能同时固化产生的内应力导致涂层剥落,或者深层固化不完全导致附着力下降;加入的各种助剂或者填料,还有固化时氧气的存在也会影响最后的聚合效果等。

  因此在固化的配方中,选择合适的光引发剂就至关重要。内因在于光引发剂的吸光性质(主要是波长和摩尔消光系数)和反应活性直接决定了其引发性能,外因在于光引发剂的吸收光谱与光源的发射光谱匹配度、体系的均匀性、相容性等也直接影响聚合的效率。

  所以在实际的应用中,要根据需求来调整配方:

  选择与光源有更好的重叠的光引发剂体系,厚膜用摩尔消光系数低的光引发剂,薄膜选择摩尔消光系数高的光引发剂;

  调整合适的光引发剂浓度,可在计算的理论用量基础上增减,包括薄膜厚度,光源光强,传送带速度等;

  增加体系的均匀性有利于聚合,但是某些领域应用需要追求不均匀性,例如增加粗糙度、光学效果、水接触角等。



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