光引发剂（Photoinitiator），又称光敏剂或光固化引发剂，是一类能够在紫外光或可见光照射下吸收光能，并产生活性自由基、阳离子或酸性活性中心的化合物。它是UV胶、UV涂料、UV油墨、光固化树脂、3D打印树脂和部分水凝胶交联体系中的关键组分，直接影响固化速度、固化深度、表干状态、黄变程度和材料最终性能。

关键词：光引发剂；Photoinitiator；UV固化；自由基光引发剂；阳离子光引发剂；TPO；184；1173；907；BAPO；LED固化；光聚合

1光引发剂的基本作用

1.1光能到化学反应的转换

（1）光吸收

        光引发剂分子含有特定发色结构，可吸收紫外光或可见光能量。常见吸收范围包括紫外区250～420 nm以及部分可见光区400～800 nm。光源波长与光引发剂吸收波段是否匹配，是固化效率的基础条件。

（2）激发态形成

        吸收光能后，光引发剂由基态跃迁至激发单线态，随后可通过系间窜越形成激发三线态。激发态分子能量较高，化学键更容易发生裂解、夺氢、电子转移或光生酸反应。

（3）活性中心生成

        光引发剂在激发态下生成自由基、阳离子或强酸性活性物种。这些活性中心进一步引发单体、低聚物或树脂发生聚合、交联或开环反应，使液态或半液态体系快速转变为固态材料。

1.2在光固化体系中的功能

（1）决定固化速度

        光引发剂的吸收能力、量子效率和活性中心生成效率直接影响聚合速率。引发效率越高，体系越容易在较短曝光时间内完成表干和主体固化。

（2）影响固化深度

        厚膜涂层、深色油墨、高填料树脂和3D打印材料中，光线进入体系后会被引发剂、颜料、填料和树脂吸收或散射。光引发剂吸收过强，可能导致表层快速固化而底层固化不足；吸收过弱，则整体反应效率偏低。

（3）影响材料外观

        部分光引发剂本身带有浅黄色，或在裂解后产生有色副产物。透明涂层、光学胶、牙科树脂和浅色材料中，应重点关注黄变、气味、迁移和残留问题。

（4）影响应用安全性

        食品包装、医疗材料、生物水凝胶和牙科材料对光引发剂残留和迁移更敏感。此类体系不宜只追求固化速度，还应综合考虑生物相容性、低毒性和低萃取残留。

2光引发剂的主要分类

2.1自由基型光引发剂

        自由基型光引发剂主要用于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、不饱和聚酯和部分乙烯基体系。其活性中心为自由基，聚合速度快，是UV涂料、UV油墨、UV胶和3D打印树脂中应用最广的一类。

（1）I型光引发剂

        I型光引发剂又称裂解型光引发剂。其特点是吸收光能后分子自身发生化学键均裂，直接生成两个或多个自由基。该类光引发剂反应路径直接，引发效率高，常用于需要快速固化的体系。典型产品包括1173、184、TPO、TPO-L、BAPO和907等。

（2）II型光引发剂

        II型光引发剂又称夺氢型光引发剂。其吸光后本身通常不直接裂解，而是从胺类、醇类或其他供氢体中夺取氢原子，形成可引发聚合的自由基。典型产品包括二苯甲酮、ITX和DETX等。该类体系常用于油墨、有色涂层和表面固化，但通常需要胺类助引发剂配合。

2.2阳离子型光引发剂

（1）反应机制

        阳离子型光引发剂吸光后可产生强酸性活性物种，如超强质子酸或路易斯酸。该类酸性中心可引发环氧树脂、氧杂环丁烷和乙烯基醚等单体发生阳离子开环聚合。

（2）典型类型

        阳离子型光引发剂常见结构包括二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐。其反应体系常用于环氧UV固化、电子封装、保护涂层和低收缩固化材料。

（3）应用特点

        阳离子固化体系氧阻聚较弱，固化收缩较低，并具有一定暗反应特征，即光照停止后聚合仍可继续进行。但该体系容易受水分、碱性组分、胺类物质和填料表面碱性杂质影响。

2.3可见光引发体系

（1）蓝光引发体系

        樟脑醌常用于牙科树脂和蓝光固化体系，通常与叔胺类助引发剂配合。其适合可见光照射，但黄变和胺类残留需要控制。

（2）水相光引发体系

        Irgacure 2959、LAP、曙红Y等可用于水凝胶、细胞包埋和生物打印体系。此类体系对水溶性、细胞相容性和光照温和性要求较高。

（3）光敏剂协同体系

        部分可见光体系并不是由单一引发剂完成反应，而是由光敏剂、胺类供电子体、硫醇或其他助剂共同构成引发体系。其效率取决于光吸收、电子转移和自由基生成之间的匹配。

表1 光引发剂主要类型与特点

3常见光引发剂的性能差异

3.1 1173与184

（1）1173

        1173，即2-羟基-2-甲基苯丙酮，是液体I型自由基光引发剂。其相容性较好，适合低黏度涂料、清漆和胶黏剂体系。由于其吸收波段相对偏短，在厚膜或405 nm LED体系中通常需要与长波吸收型光引发剂复配。

（2）184

        184，即1-羟基环己基苯基甲酮，是常用低黄变I型光引发剂。其适用于透明涂层、清漆、UV胶和部分丙烯酸酯体系。184固化速度较快、色相较浅，但在深层固化或高遮光体系中能力有限。

3.2 TPO、TPO-L与BAPO

（1）TPO

        TPO属于酰基膦氧化物类光引发剂，具有较长波长吸收能力，适合365 nm、385 nm、395 nm及部分405 nm LED固化体系。它在厚膜、有色涂层和3D打印树脂中应用较多，但在透明体系中应注意黄变和残留。

（2）TPO-L

        TPO-L为液体酰基膦氧化物类光引发剂，相容性和配方操作性较好。与固体TPO相比，TPO-L更适合低黏度涂料、光固化胶黏剂和透明体系复配。

（3）BAPO

        BAPO属于双酰基膦氧化物类光引发剂，长波吸收能力强，引发效率高，适合厚膜、深色体系和高遮盖体系。其缺点是本身颜色和黄变风险较高，浅色或光学体系中应谨慎控制用量。

3.3 907、二苯甲酮与噻吨酮类

（1）907

        907属于α-氨基酮类I型光引发剂，引发效率较高，常用于有色体系、油墨和涂层。其对颜料体系有较好适应性，但可能带来黄变、气味或迁移问题。

（2）二苯甲酮

        二苯甲酮是典型II型光引发剂，需要与胺类供氢体配合使用。其成本较低、应用广泛，适合部分涂料和油墨体系，但氧阻聚和迁移问题较明显。

（3）ITX与DETX

        ITX和DETX属于噻吨酮类光敏剂，长波吸收能力较好，适合有色油墨和LED固化体系。其在颜料遮光体系中具有较高价值，但颜色、气味和迁移风险需要控制。

4光引发剂选型的关键因素

4.1光源波长

（1）汞灯体系

        传统汞灯具有多波段输出，适配范围较宽。184、1173、二苯甲酮、ITX及部分酰基膦氧化物均可在汞灯体系中使用。

（2）LED体系

        LED光源输出波段较窄，常见波长包括365 nm、385 nm、395 nm和405 nm。LED体系中必须选择在对应波段有有效吸收的光引发剂。TPO、TPO-L、BAPO和部分噻吨酮类更适合长波LED体系。

（3）可见光体系

        牙科材料、水凝胶和生物打印常使用蓝光或绿光。此类体系通常选择樟脑醌、LAP、曙红Y等，并配合胺类或硫醇类助剂。

4.2固化体系的透光性

（1）透明体系

        透明清漆、光学胶、透明树脂和水凝胶应优先选择低黄变、低残留、低气味的光引发剂。吸收过强可能导致表面固化快而深层反应不足。

（2）有色体系

        颜料、染料和炭黑会吸收或遮挡光线，降低固化深度。有色体系通常需要TPO、BAPO、ITX、DETX等长波吸收能力较强的引发剂。

（3）高填料体系

        无机填料会导致光散射和遮光。高填料树脂、牙科复合材料和3D打印复合材料中，应综合考虑光源、填料粒径、折射率匹配和引发剂吸收曲线。

4.3氧阻聚

（1）表面发黏

        自由基聚合容易受到氧阻聚影响。氧可捕获自由基并形成低活性的过氧自由基，导致表面固化不完全、发黏或耐擦性下降。

（2）改善方法

        可通过提高光强、延长曝光、使用高活性引发剂、加入胺类助引发剂、提高树脂官能度、采用惰性气氛或引入硫醇-烯体系改善表干。

（3）平衡要求

        改善氧阻聚不应只依赖增加引发剂或胺类助剂。过量引发剂可能增加黄变和迁移，过量胺类可能带来气味和耐候性下降。

4.4黄变、气味与迁移

（1）黄变

        黄变来源包括引发剂本身颜色、裂解产物、胺类助引发剂氧化和过量曝光。透明材料和浅色涂层应重点控制该问题。

（2）气味

        部分小分子引发剂及其裂解产物具有挥发性或残留气味。低气味涂料、食品包装油墨和医疗材料应优先使用低迁移或大分子型引发体系。

（3）迁移

        食品接触材料、牙科材料和生物材料对迁移更敏感。应通过降低用量、提高转化率、选择可聚合型或大分子型光引发剂来降低迁移风险。

5不同应用场景中的选择策略

5.1 UV涂料与清漆

        透明UV涂层通常要求低黄变、透明度高和表干良好。184、1173可作为基础引发剂，TPO-L可用于提升LED适配性和厚膜固化能力。若用于户外耐候体系，应避免高黄变引发剂和胺类助剂过量。

5.2 UV油墨与有色涂层

        油墨体系含颜料较多，光穿透受限。TPO、BAPO、ITX和DETX常用于增强长波吸收和深层固化。表面固化可通过II型引发剂与胺类助剂改善，但食品包装油墨需重点评估迁移和气味。

5.3 光固化胶黏剂

        胶黏剂需要兼顾界面固化、厚层穿透和粘接稳定性。透明胶可选择低黄变引发剂，厚胶层可复配TPO-L或BAPO。存在阴影区时，可采用光/热双固化或光/湿气双固化体系。

5.4 3D打印树脂

        3D打印中光引发剂影响固化深度、层间结合和打印精度。引发剂过量会导致过固化、细节丢失和尺寸偏差；引发剂不足会导致层间强度低、成型失败或后固化不足。405 nm打印体系常采用TPO、BAPO、LAP等引发剂。

5.5 水凝胶与生物打印

        水凝胶和生物打印体系更关注水溶性、细胞相容性和温和光照。LAP、Irgacure 2959、曙红Y/三乙醇胺体系应用较多。此类体系需要同时控制光照剂量、引发剂浓度和细胞损伤。

表2 不同应用场景的光引发剂选型重点

6常见问题与调整方向

6.1表面发黏

（1）原因

        主要与氧阻聚、表层自由基不足、光强不足、曝光时间不够或胺类助引发剂不足有关。

（2）调整

        可提高光强或延长曝光时间，增加表干型引发体系，加入适量胺类助引发剂，或采用惰性气氛固化。

6.2深层固化不足

（1）原因

        常由光源波长不匹配、颜料遮光、膜层过厚、填料散射或引发剂吸收分布不合理导致。

（2）调整

        可选择TPO、TPO-L、BAPO等长波吸收型引发剂，降低膜厚，优化颜填料体系，或采用多波段光源。

6.3黄变明显

（1）原因

        高黄变引发剂、胺类助剂氧化、裂解产物残留或曝光过量均可能造成黄变。

（2）调整

        可降低TPO、BAPO、907等易黄变组分用量，采用低黄变引发剂复配，并减少胺类助剂过量使用。

6.4气味和迁移

（1）原因

        小分子引发剂残留、裂解产物挥发、树脂转化率不足或助剂迁移均可能造成气味和迁移。

（2）调整

        可提高固化转化率，选择低迁移型或大分子型光引发剂，降低总添加量，并通过后固化降低残留。

表3 光固化常见问题与调整方向

7常用光引发剂与配套组分选型

表4 自由基光引发剂选型

表5 助引发剂与阳离子光引发剂选型

        光引发剂选型应围绕光源波长、树脂类型、膜厚、颜填料、氧阻聚、黄变和迁移风险综合展开。透明体系强调低黄变和低残留，有色与厚膜体系强调长波吸收和深层固化，水凝胶与生物材料则更关注水溶性、温和固化和生物相容性。