中科院杨永源研究员书评：推荐《光引发剂原理和应用》|光化学|光引发剂原理和应用|化学|引发剂|阳离子

W. Arther Green编写、中科院理化所吴世康研究员和清华大学洪啸吟教授翻译的《光引发剂原理和应用》一书于2022年4月由科学出版社出版发行。该书从光引发剂的基本结构出发，详细介绍光引发机制及光固化的影响因素，并针对实际工艺问题提出解决方案，具有很强的实用性。中科院理化所杨永源研究员倾力推荐。

紫外线（UV）固化技术及材料是一种绿色环保技术，具有高效、优质、绿色、环保的特点，已在涂料、油墨、胶黏剂、光刻胶和成像材料等领域得到广泛应用。近年来在3D打印、生物材料、电子材料及复合材料等新领域取得可喜进展。近年世界范围包括政府机关对挥发性有机排放和生态环境保护特别重视，因此紫外线固化技术迎来了新的发展机遇。我国出版过多部有关光化学和光固化的专著，但没有一本光引发剂方面的书，因此《光引发剂原理和应用》的出版对我国UV界有特殊意义，必定会促进我国UV事业的发展。

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光引发剂在紫外线固化配方中是最关键的原材料，也是最贵的原材料，虽然用量只占百分之几，但基本上决定了光固化速率和生产效率。可以这样说，没有光引发剂，就没有光固化材料。因此，选好用好光引发剂至关重要。

《光引发剂原理和应用》简明扼要讲述了光引发剂的光化学基础，包括光引发剂的光物理和光化学过程，光引发剂的吸收，激发单重态，三重态，激发态的失活和猝灭，以及激发态分子生成自由基的机制和键断裂的方式，这是必备的基础知识。该书详细介绍光引发剂的结构与性能之间的关系，包括给电子基团、拉电子基团，取代的位置对吸收波长、吸收波形及光活性的影响，对结构不同的同类光引发剂的光活性进行了对比，这是该书的一大亮点。该书详细介绍光引发剂产生活性自由基的初级反应和次级反应，包括光聚合反应、歧化反应、重排反应、重合反应和提氢反应，搞清楚了除初级反应能生成活性自由基外，次级反应也可能产生自由基。另外，次级反应生成的副产物正是产生气味、黄变和迁移的来源。

《光引发剂原理和应用》用很多实例介绍复合光引发剂体系，能有效提高光固化速率，尤其利用能量转移、电子转移、光敏增感机制，选好复合光敏引发剂体系能大大提高光固化速率。

《光引发剂原理和应用》对主要光引发剂给出了吸收光谱和中压汞灯的发射光谱二图合一的谱图，又给出了主要颜料的光谱窗口，并用光固化油墨的实例，讨论如何选好光引发剂，既能利用好光源输出的能量，又能尽量避开颜料的吸收，以提高光固化速率，这对复杂光固化体系配方设计很有参考价值。

综上所述，《光引发剂原理和应用》是一本既有光化学基础理论又有实用价值的好书，对如何选好用好光引发剂提供了很多有用的信息，对光固化配方设计有很大指导意义。两年前我就拜读了W. Arther Green的原作，两年后又阅读了即将出版的中译稿，真的受益匪浅，对从事本行业的工作人员、技术人员以及科研人员，是一本很有实用价值的参考书。

二位译者，一位是中科院理化技术研究所吴世康研究员，他是我国光化学研究创始人之一，在生命最后时刻化尽心血坚持翻译了此书；另一位是清华大学洪啸吟教授，他是我国涂料界UV界的元老，二届连任亚洲辐射固化委员会主席。他们尽心尽力非常专业地翻译了此书，在此对原作者和译者深表谢意！

内容简介

本书从光引发剂的基本结构出发，讨论其在光照下引发聚合反应的原理，详细介绍自由基和阳离子光引发机制，并结合光源、光化学、光物理原理，介绍不同激发态及其寿命等对光聚合和光固化的影响。本书还关注实际工艺问题，如针对不同的光固化体系，提供设计合理的工作配方的思路，以满足涂料、油墨、光成像、电路板、光刻胶的需求，同时也为防止有毒物质及分子迁移等实际要求提出了方案。书中对工业引发剂有详细的介绍，也对一些新型光引发剂体系及光引发剂发展方向作了讨论。

目录速览

第1章　光与光源　1

1.1　电磁波谱　1
1.2　紫外线能量的产生　2
1.2.1　中压汞灯　2
1.2.2　掺杂灯　7
1.2.3　低压汞灯　8
1.2.4　高压汞灯或毛细管灯　9
1.2.5　闪光灯　9
1.2.6　荧光灯　9
1.2.7　准分子灯　9
1.2.8　发光二极管　10
1.2.9　激光器　10
1.3　光的吸收过程　11
1.4　紫外线安全与臭氧　12
参考文献　13
第2章　化学基础　15
2.1　自由基化学　15
2.2　发色团和紫外线能量的吸收　15
2.2.1　自由基的产生　15
2.2.2　聚合过程　17
2.3　Ⅰ型光引发剂：断裂过程的机制　19
2.3.1　α断裂：NorrishⅠ型反应　19
2.3.2　β断裂　19
2.4　Ⅱ型光引发剂：提取过程的机制　20
2.4.1　给体分子上的氢提取　20
2.4.2　分子内γ-氢提取：NorrishⅡ型反应　21
2.5　取代基对吸收和光活性的影响　22
2.5.1　Ⅰ型光引发剂的取代效应　22
2.5.2　Ⅱ型光引发剂的取代效应　24
2.5.3　商品光引发剂　25
2.6　光漂白　26
2.7　Ⅰ型和Ⅱ型之外的其他机制　28
2.7.1　酰基肟基酯　28
2.7.2　蒽醌　29
2.7.3　BCIM和lophyl自由基　29
2.7.4　苯甲酰甲酸酯　30
2.7.5　作为光引发剂的取代马来酰亚胺　31
2.7.6　膦氧化合物及二次断裂　32
2.7.7　光致产酸　33
2.7.8　光致产碱　35
2.7.9　蒽过氧自由基　36
2.8　硫醇-烯光聚合　36
参考文献　38
第3章　科学问题　40
3.1　三重态寿命和单体猝灭反应　41
3.2　羟基苯乙酮修饰　42
3.3　烷氨基苯乙酮和波长的选择　43
3.4　膦氧化合物的反应活性和溶剂稳定性　45
3.5　二苯甲酮和硫杂蒽酮的三重态反应　46
3.6　取代二苯甲酮　49
3.7　取代硫杂蒽酮　51
3.8　新型光引发剂　54
3.9　自由基反应　56
3.9.1　初级自由基反应　57
3.9.2　重合反应　57
3.9.3　重排反应　58
3.9.4　歧化反应　59
3.9.5　氧效应和链转移　60
3.9.6　终止反应　60
3.9.7　自由基和激发态的鉴定　60
参考文献　62
第4章　商品光引发剂　65
4.1　I型光引发剂　65
4.1.1　羟基苯乙酮　65
4.1.2　烷氨基苯乙酮　67
4.1.3　偶苯酰缩酮和二烷氧基苯乙酮　68
4.1.4　安息香醚　69
4.1.5　膦氧化合物　69
4.1.6　特殊品类　71
4.2　Ⅱ型光引发剂　74
4.2.1　二苯甲酮　74
4.2.2　取代二苯甲酮　75
4.2.3　硫杂蒽酮　76
4.2.4　蒽醌　77
4.2.5　苯甲酰甲酸酯　78
4.2.6　樟脑醌　78
4.3　光引发剂的混合物　79
4.4　迁移和大分子光引发剂　80
4.4.1　低分子量物种的迁移　80
4.4.2　大分子光引发剂　83
4.4.3　“雀巢清单”　85
4.5　可见光固化　86
4.5.1　茂钛（环戊二烯钛）　87
4.5.2　二亚苄基酮　87
4.5.3　1,2-二酮　88
4.5.4　香豆素酮　88
4.5.5　染料敏化光引发　88
4.6　水性紫外线固化　89
4.7　氢给体　91
4.7.1　叔胺　91
4.7.2　α-氨基酸　93
4.7.3　其他类型氢给体　93
参考文献和扩展阅读　94
第5章　影响光引发剂应用的因素　99
5.1　光引发剂的吸收与紫外线光源的匹配　99
5.1.1　吸收性质　99
5.1.2　用于发光二极管紫外线灯的配方　100
5.2　氧的阻聚作用　102
5.2.1　自由基与氧的相互作用　102
5.2.2　氮和二氧化碳的惰性　103
5.2.3　黏度对固化的影响　104
5.3　膜的厚度，表面与深层固化，收缩与附着力　106
5.3.1　表面与深层固化　106
5.3.2　收缩与附着力　109
5.4　敏化与协同　109
5.4.1　敏化　109
5.4.2　协同　112
5.5　紫外线固化中的颜料效应　112
5.5.1　颜料的吸收及光引发剂颜料窗口的选择　112
5.5.2　异丙基硫杂蒽酮的替代　114
5.5.3　二氧化钛（钛白）与炭黑　115
参考文献和扩展阅读　117
第6章　光产物及涂层的黄化　119
6.1　固有颜色、光黄化和氧化产物　119
6.2　光产物的形成　119
6.2.1　Ⅰ型光引发剂的光产物　120
6.2.2　Ⅱ型光引发剂的光产物　124
参考文献　126
第7章　阳离子化学　127
7.1　光的吸收过程及酸的产生　128
7.1.1　三苯基硫鎓盐　128
7.1.2　二苯基碘鎓盐　129
7.2　环氧聚合及暗反应　130
7.2.1　聚合过程　130
7.2.2　醇的效应及链转移　132
7.2.3　混杂固化　132
7.3　三苯基硫鎓盐　132
7.3.1　可释出苯的硫鎓盐　133
7.3.2　“无苯”的硫鎓盐　134
7.4　二烷基苯甲酰甲基硫鎓盐　137
7.5　二苯基碘鎓盐　137
7.5.1　可释出苯的碘鎓盐　138
7.5.2　“无苯”的碘鎓盐　139
7.6　二茂铁盐　141
参考文献和扩展阅读　141
第8章　影响阳离子光引发剂应用的因素　144
8.1　阴离子的影响　144
8.2　鎓盐的光化学自由基分解　145
8.3　阳离子光引发剂的敏化　146
8.3.1　敏化剂对吸收波长的扩展　146
8.3.2　阳离子光引发剂敏化剂　146
8.4　温度对聚合反应的影响　147
8.5　水对聚合反应的影响　147
参考文献和扩展阅读　148
附录A　附表及紫外线吸收光谱图　150
附表A.1　Ⅰ型光引发剂的物理化学数据　150
附表A.2　Ⅰ型光引发剂的光化学数据　158
附表A.3　Ⅱ型光引发剂的物理化学数据　159
附表A.4　Ⅱ型光引发剂的光化学数据　163
附表A.5　低共熔混合物和协同混合物　164
附表A.6　叔胺、硫醇等氢给体　165
附表A.7　阳离子光引发剂的结构　168
附表A.8　阳离子光引发剂的紫外线吸收数据　171
附表A.9　溶解度　172
附表A.10　商标品牌及其供应商　174
附表A.11　商品注册情况　176
紫外线吸收光谱图　178
附录B扩展阅读　203
跋纪念吴世康先生　207