Фотоинициаторы

Так как энергия применяемых в промышленности источников УФ-излучения  недостаточна  для  непосредственного  гомолитического  расщепления двойных связей УФ-плёнкообразователей и мономеров, необходимо использовать так называемые фотоинициаторы.

Для расщепления двойной –С=С– связи необходимо излучение с длиной волны до 200 нм. Стандартные источники УФ-излучения эмитируют в этой области очень ограниченно. Причем излучение с длиной волны до 200 нм поглощается кислородом воздуха, при этом образуется озон. Фотоинициаторы и фотосенсибилизаторы поглощают свет  УФ-источника  излучения  в  более длинноволновой области. При этом образуются радикалы, которые инициируют радикальную полимеризацию активных компонентов УФ-плёнкообразователей. Фотоинициатор должен соответствовать следующим требованиям:

1.  Высокая реакционная способность.
2.  Стабильность при хранении в темноте.
3.  Термическая стабильность.
4.  Отсутствие желтизны и приемлемая стоимость.
5.  Хорошая растворимость в ЛКМ.
6.  Отсутствие запаха и токсичности.

Существуют  два  основных  пути,  по  которым  фотоинициаторы  могут создавать радикалы :

− образование  радикалов  при  гомолитическом  расщеплении  связей (внутримолекулярный процесс);

− образование радикалов при отщеплении атома водорода (межмолекулярный процесс).

Инициаторы УФ-отверждения представляют собой соединения, которые за счет поглощения УФ-излучения переходят в возбуждённое состояние с последующим внутримолекулярным распадом, приводящим к образованию радикалов.

УФ-сенсибилизаторы – соединения, которые, поглощая энергию, передают ее другим молекулам, образующим радикалы. Для  разных  областей  применения  разработаны  различные  классы УФ-инициаторов. Большинство из них содержат группу бензоила с заместителями, определяющими длину волны, при которой достигаются максимальная абсорбция УФ-излучения, активность, выход радикалов и, соответственно, оптимальная область применения.

Простейшим  инициатором является  бензофенон и  его  алкилпроизводные, которые при взаимодействии с соединениями-донорами водорода образуют радикалы, инициирующие реакцию полимеризации. Другой тип фото-инициаторов – давно известные бензоиновые эфиры. При расщеплении они образуют два очень активных радикала.

Фотоинициаторы,  вызывающие  радикальную  полимеризацию  внутримолекулярным  расщеплением  связей ( α-расщепители), – это  бензоиновые  эфиры, бензилкетали, α-аминоалкилфеноны, гидроксиалкилфеноны и группа фосфиноксидов.

К фотоинициаторам – акцепторам водорода – относятся бензофенон, тиоксантон и другие производные. Важнейшие фотоинициаторы представлены в таблице

Наиболее  современными  продуктами,  применяемыми  в  качестве УФ-инициаторов, являются моно- и дибензоилфосфиноксиды. Они отличаются высокой реакционной способностью и хорошей стабильностью. Бензоилфосфиноксиды  абсорбируют  излучение  в  длинноволновой  УФ-области. Эти  инициаторы рекомендуются для использования в составе пигментированных ЛКМ.  Выход радикалов и максимальная абсорбция – решающие факторы при выборе типа и количества инициатора для УФ-отверждаемых ЛКМ