Photoinitiator
Photoinitiatoren sind chemische Verbindungen, die nach Absorption von langwelligem UV-Licht oder kurzwelligem sichtbaren Licht (250 – 450 nm) in einer Photolysereaktion zerfallen und so reaktive Spezies bilden, die eine Reaktion starten (initiieren) können (meist eine Polymerisation). Bei den reaktiven Spezies handelt es sich meist um Radikale. [1]
Die Radikale reagieren mit Monomeren und/oder Polymeren und leiten das Wachstum der Polymerketten ein. Photoinitiatoren sind daher wesentliche Bestandteile aller UV-härtbaren Beschichtungen.
Die radikalischen Photoiniatoren können in Norish-Initiatoren vom Typ I und II eingeteilt werden. [2]
Norish-Initiatoren Typ I
Norish-Initiatoren vom Typ I sind in der Regel Verbindungen, die Benzoylgruppen enthalten. Die Carbonylgruppe des Initiators absorbiert ein Photon und wird in einen angeregten Zustand überführt. Durch die anschließende homolytische Spaltung der angeregten α-Kohlenstoffbindung entstehen zwei Radikalfragmente. So entstehen beispielsweise bei der Spaltung von 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenyl-ethan-1-on im Wesentlichen ein Methoxybenzyl- und ein Benzoylradikal. Das Benzoylradikal leitet die radikalische Polymerisation ein, während das Methoxybenzylradikal zu dem stabileren Methylradikal und Methylbenzoat zerfällt.
Norish-Initiatoren Typ II
Norish-Initiatoren vom Typ II absorbieren UV-Licht, um angeregte Moleküle zu bilden, die dann ein Elektron oder Wasserstoffatom von einem Donatormolekül (Synergist) abziehen. Das Donatormolekül reagiert dann mit einem Monomer, um die Polymerisation einzuleiten. Zu den gängigen Typ-II-Photoinitiatorsystemen gehören Benzophenon und seine Derivate sowie Isopropylthioxanthon in Kombination mit einem Synergisten wie tertiären Aminen. Die Amine fungieren als aktive Wasserstoffdonatoren für die angeregten Photoinitiatoren. Durch die Abstraktion von Wasserstoff entstehen sehr reaktive Alkyl-Amino-Radikale, die anschließend die Polymerisation einleiten.
| Norish Typ I | Norish Typ II |
|---|---|
| Typisch: Benzoylgruppen | Typisch: Benzophenon-Derivate + tert. Amine oder acrylierte Amine |
| Photonenabsorption ⇢ angeregter Zustand | Photonenabsorption ⇢ angeregter Zustand |
| Homolytische Spaltung | Abzug eines Elektrons oder H-Atoms von einem Donator (Synergist) |
| Zwei Radikalfragmente | Ein Alkyl-Amino-Radikal |
Verbreitet:
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Verbreitete Systeme (1+2):
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Photoinitiatoren im 3D-Druck
- Diphenyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid
- (1-Hydroxycyclohexyl)-phenylketon
- Ethyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphinate
Einzelnachweise
- ↑ Photoinitiator https://de.wikipedia.org/wiki/Photoinitiator (abgerufen am 31.07.21)
- ↑ Free Radical Photoinitiators https://polymerdatabase.com/polymer%20chemistry/Photoinitiators1.html (abgerufen am 27.06.22)
