IA
=I0
(1
–
10-d
(
C 11
+
C 22
+………))
=
I0(1
–
10-A)
I0为光的初始强度， IA为被吸收光的强度， 和C分别为光吸
收介质的吸光系数和浓度，d 为光路长度。如果1代表的是光 引发剂，则光引发剂的吸收光强与总吸收量的比值为：
IA1/IA = 1C1/(1C1 + 2C2 +………)
2
UV配方基本组成
3

吸收辐射能，引发单体、低聚物的不饱和双键聚合交联固化，是 4
UV固化体系的关键部分。
光聚合反应的3个阶段
（1）引发 PI + hv R +M
（2）增长 RM + M
（3）终止 P1 + P2
PI* R RM
RMM RM----RM（P ）
P1P2 （或 P3 + P4）
5
光固化油墨、涂料 光引发剂、颜料和光源如何匹配
杨永源
中科院理化技术研究所 北京
1
光引发剂产生自由基的机理 光化学的重要定律 光源的种类和发射波长 光引发剂的吸收光谱和摩尔消光系数 颜料的吸收光谱、透射光谱和光学窗口 光引发剂的吸收波长，颜料透射光波长和光源的发射波长必
须有最佳的匹配，充分利用光源各个发射波长的能量 搞清发射波长的长短和穿透涂层深度的关系 区分表面固化和深度固化，使用不同光引发剂 氧的阻聚及消除 光漂白光引发剂
44
部分颜料的结构式
OO N H
N N Cl
Cl N N
H N OO
Yellow 14
O2C
HO
N
Ca
N
SO3
N
NN Cu
NN
N
Lithol Rubine
Phthalocyanine
Carbon Black
Rutile and Anatase TiO2
45
Absorption spectra of cyan, magenta, and yellow ink films 46
55
光引发剂的吸收与颜料的透过之间 的窗口效应
Transmittance spectrum of rutile titanium dioxide and
absorbance spectra of photoinitiator
56
57
58
光引发剂,颜料和UV光源的匹配
光引发剂的紫外-可见光谱吸收，光源的发射光谱和颜料的最小吸收要想匹配， 也就是光源的最强发射光谱波长，刚好是光引发剂的最大吸收和颜料的最小 吸收波长
22
23
24
25
26
27
28
29
引发剂在不同单体中的溶解度
溶解度（20℃，g/100g） Irgacure 369 Polymeric 910
HDDA 10 >100
TPGDA 6 >100
TMPTA 5 >100
EO-TMPTA 5 >100
PEA 15 >100
30
新型双官能团引发剂 LFC 100
UVA(320-390) 6660 138 98% 2%
UVB(280-320) 1955 157 92% 8%
51
清漆，所用光源为：
Fusion UV1 600 (240W/cm) H灯
Absorption of Energy in UV Screen Coating
Top Surface of coating Top of Substrate Absorbed in Ink Available for cure at substrate
于穿透到基材表面,因此解决好同时表面固化和深度 固化是一项技术问题.解决方案: 表面固化,利用中压汞灯254nm光谱线,在这区吸收 强的光引发剂如1173.184BP胺助引发剂 深度固化,利用366,404nm谱线,在这区吸收强的光 引发剂如硫杂蒽酮类ITX,膦氧化合物,TPO.BAPO.
62
UVA(320-390) 2162 1400 35% 65%
UVB(280-320) 2161 880 59% 41%
UVC(250-260) 254 15 94% 6%
52
各种白色颜料的吸收光谱
53
含不同白色颜料的油墨配方的光固化过程
54
Cure Speed on Glass Vs. Relative Intensity
59
BP, ITX 和蓝色颜料的吸收光谱
60
Absorbance spectra of photoinitiators 1 and 2 and
isopropyl-thioxanthone in a non-pigmented screen
ink film (10μm)
61
表面固化和深度固化
涂层表面有大量的氧气,引起氧的阻聚; 涂料和油墨配方中有引发剂.颜料.稳定剂,使UV光难
3.317×104 7.470×103 6.230×104 4.708×104 7.488×105 1.953×104 3.936×103 3.850×104 3.207×104 2.660×104 2.660×104 3.033×104 4.064×104 2.773×104
260 nm
5.801×102 4.349×102 3.587×104 4.854×104 1.155×103 5.657×102 1.671×103 7.223×102 1.940×104 1.424×104 1.823×104 1.509×104 6.063×104 5.641×104 1.240×104 1.560×104 5.750×103 4.162×103 5.750×103 4.162×103 1.280×104 8.985×103 1.087×104 2.568×103 8.219×103 5.639×102 4.903×103 3.826×103 360 nm 405 nm
黑
整个UV区低吸收
钛白
大于380nm
48
紫外光在颜料中的传播示意图
49
The distribution fo UV light intensity as a function of filter effect in firmulation
50
Байду номын сангаас
颜料体系与无颜料体系光吸收的比较
Top Surface of Ink Top of Substrate Absorbed in Ink Available for cure at substrate
63
64
光漂白光引发剂
65
复合光引发剂体系
提高光固化速度和固化深度。 光引发剂之间没有发生化学反应，利用各自的
特征紫外吸收，充分利用光源的发射能量。 光引发剂之间发生光化学反应，通过有效吸收
光能，发生能量转移，电子转移有效的产生活 性自由基，阳离子等。
66
羟基酮和BAPO吸收光谱特征
34
35
36
37
38
39
一些光引发剂的吸光特性
40
1700 1800 4265 1850 复合光引发剂
41
42
43
颜料的吸收，透射光谱和光学窗口 颜料在UV区有吸收,与光引发剂竞争吸收UV
光,从而降低了光引发剂吸收光能,因此搞清颜 料在UV区的最低吸收波长范围,即颜料的光学 窗口特别重要.
O
O CH3
C
S
CC
CH3
CH3
31
I 型裂解反应 184 651 907 369 TPO BAPO 754
32
II 型提氢反应 ITX EMK
33
光引发剂的吸收光谱和摩尔清光系数
光引发剂UV吸收光谱提供信息: 1.UV光的那些波段有吸收能力以及吸收能力的
大小. 2.使用那个波长激发最有效. 3.指导设计复合光引发体系,提高固化效力. 4.可有效的利用颜料,光稳定剂的光学窗口.
10
UV Absorption of 1-Chloro-4Propoxythloxanthone
Wavelength
11
I==I00 xx 1100--ccll
12
颜料的加入对光固油墨体系 产生的影响
根据Beer-Lambert 定律，在一个体系中如果同时存在 两个或以上的吸光物质，则光吸收定律可以表示为：
67
单一和复合光引发剂吸收光谱差别
68
商品复合光引发剂
I-2100 a-HK+22%PO I-2022 1173+20%PO I-1850 184+I-403(1:1) BAPO2 I-1700 1173+I-403)75:25)BAPO2 D-4265 1173+TPO(1:1) Irgacure500 BP+184 Irgacure1300 369+651
所以做光化学反应时务必了解你要进行的光反应， 其反应物吸收哪个波长（区间）的光，应该选用哪 种光源、溶剂和容器。
7
2）Stark-Einstein定律
不适用于激光光源 一个分子被激发时，只吸收一个光子。意思
是物质分子吸收光是量子化的。 这在当时有特别的意义。因为那时光的量子
化的概念尚未普遍被接受。 Stark-Einstein定律对于光化学反应的定量研
8.864×10
184
7.858×103 2.800×102
369
1.756×103
500
3.613×102