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  发表日期:2021年5月13日  共浏览1503 次   【字体:放大 正常 缩小】 
强力新材研发新型光引发剂解决常用光引发剂生殖毒性问题

常州强力电子新材料股份有限公司  金晓蓓  于培培


光引发剂907(CAS:71868-10-5,以下简称“907”)是一支高效的反应型紫外光引发剂,用于引发不饱和预聚体系的UV聚合反应,特别适用于有色UV固化体系,广泛应用于阻焊油墨、胶印油墨、胶黏剂、涂料中,是一款应用较为广泛的光引发剂。

近年来,由于生殖毒性问题,欧盟REACH法规将907列为限制物质(法规附录XVII)。欧盟REACH法规第67条第1款规定:“物质、混合物或物品中含有附录XVII中受限制物质时,若不能符合其限制要求,将不得投放市场”。针对违反REACH附录XVII限制要求的企业,欧盟各成员国相继出台处罚措施。随着907被列为限制物质,其应用逐渐受到限制,产业界急需一款新型光引发剂以替代907的应用。

强力新材研发了一款新型α-氨基酮光引发剂NPI-20400,解决了光引发剂的生殖毒性问题。NPI-20400为类白色粉末,具有感度优异、低黄变、低毒性的特点,适用于涂料、油墨、胶黏剂等应用领域,特别适合在食品包装、烟包等领域。

1、不同光引发剂紫外吸收对比图谱

图1不同光引发剂的紫外吸收图谱


如图1所示,NPI-20400紫外吸收较907略有红移,并且在相同浓度下,吸光度基本相当,表明NPI-20400具有优异的感光活性。


 2   不同光引发剂光固化速度对比

 2.1 固化配方如表1所示,表中各数据均代表质量份。


表1  光引发剂固化配方

组分

配方(质量份)

1#

2#

907(引发剂)

0.04

NPI-20400(引发剂)

0.04

TMPTA(单体)

8.00

8.00



2.2测试方法

采用PhotoDSC(PerkinElmer 8000)进行固化速度测试,测试条件为氮气氛围,1%的光照开度(光强约为8mW/cm2),温度40℃恒温持续光照2min,热流随时间变化的曲线如图2所示。


图2不同光引发剂的固化速度对比


从PhotoDSC测试结果看,NPI-20400与907的固化速度基本相当。


3 不同光引发剂在固化涂层中迁移性的对比

3.1 固化配方如表2所示,表中各数据均为质量份。


表2  不同光引发剂的固化配方

组分

配方(质量份)

1#

2#

3#

4#

E201(树脂)

2.0

2.0

2.0

2.0

TMPTA(单体)

8.0

8.0

8.0

8.0

907(引发剂)

0.3

1.0

-

NPI-20400(引发剂)

0.3

1.0


3.2 迁移性测试方法

按表2中4个配方,以10μm的厚度涂布于PET基材上,经过500mJ/cm2能量辐射固化后,将100cm2带固化层的PET基材浸泡于50mL95%的乙醇溶液中,40℃浸泡10天,通过液相检测浸泡液中光引发剂的迁移量,如表3所示。


                                    表3 不同引发剂迁移性测试结果

光引发剂配方

1#

2#

3#

4#

迁移量(10-9g/mL)

1.26

99

NG

34



根据平行对比实验结果可见,光引发剂NPI-20400较907而言,从固化涂层中迁移量明显降低,这对于用在食品包装等领域是有利的。


4 不同光引发剂在透明涂层中耐紫外黄变数据对比

4.1固化配方如表4所示,表中各数据均为质量份。


表4  不同光引发剂的配方

组分

配方

1#

2#

TMPTA(单体)

6

6

907(光引发剂)

0.6

NPI-20400(光引发剂)

0.6


4.2 黄变测试方法

将表2中两个组合物,以10μm的厚度涂布于透明玻璃基材上,经不同的紫外线照射后,通过爱色丽色差仪检测涂层的黄变数据Δb值,数值越大代表黄变越严重,测试结果见图3。


图3 不同光引发剂的耐黄变性对


从图3测试结果可以看出,随着紫外线的照射,NPI-20400黄变数值增加不明显,而907随着紫外线的照射黄变数值不断增加,表明NPI-20400较907具有耐黄变的特点,更适合用于透明及白色油墨体系。


5  不同光引发剂的毒性数据对比

采用OECD实验法,对NPI-20400进行一系列的健康毒理及生态毒理测试,现已完成欧盟REACH及中国新物质注册,其主要实验数据或结论与传统引发剂907、1173对比见表5。

表5  NPI-20400与传统光引发剂实验数据对比

名称/类别

急性经口毒性

眼刺激/腐蚀

反复染毒毒性

生殖毒性

NPI-20400

>5000mg/kg bw

非此类

非此类

非此类

907

1984mg/kg bw

非此类

反复摄入高剂量后可能对周围神经系统造成损害

导致实验室动物的生育能力受损

1173

1,694 mg/kg

轻微刺激

动物研究表明:可能影响肝脏

无数据


从表5可以看出,NPI-20400相对于光引发剂907、1173感官冲击小,并且通过实验并未发现其对生殖毒性的危害,是一款毒性较小的光引发剂。


6   总结

众所周知,部分光引发剂不仅具有致癌性、皮肤刺激和生殖毒性,还会迁移到食品中,成为食品中的危险污染物。光引发剂907因为感官冲击问题,已被雀巢清单禁止在食品包装领域使用,另外,因生殖毒性和发育毒性被欧盟REACH和北美TSCA更改标签为“危化品”。2016年,中国环境保护部科技标准司发布HJ/T 370—2016《环境标志产品技术要求胶印油墨》、HJ 371-2018《环境标志产品技术要求凹印油墨和柔印油墨》中也提出能量固化油墨不添加907作为光引发剂。2020年1月,光引发剂907再次因为生殖与发育毒性问题被列入欧盟高度关注的物质清单(SVHC)。而强力新材开发的NPI-20400光引发剂固化性能优异,并且与907相比,具有低迁移性、耐黄变的特征,因此,NPI-20400在涂料、油墨、黏合剂等领域中将有广阔的应用前景,尤其是应用于食品、烟包油墨中,将减少包装材料对食品或人体直接接触可能造成的现实或潜在的风险、降低对消费者的危害。


 
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