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光固化配方产品如何应用食品包装?
- 2020-10-27-

紫外线照射光固化配方产品,以通过化学反应将原始液体产品转换为固态。食品包装所用的清漆和油墨也不例外。光固化产品配方通常由低聚物(树脂),反应性单体,光引发剂,颜料,填料和添加剂组成。在这些组分中,这些组分中的任何一种都不能通过化学反应固化成聚合物网络。所有液体产品都有潜在的迁移可能性。

  光引发剂可分为两种类型,一种是I型光引发剂,其本身通过裂解直接产生自由基,另一种是II型光引发剂,需要使用助引发剂或增效剂。

苯醌衍生物,尤其是α-羟基和α-氨基二苯甲酮,以及酰基氧化膦是常用的I型引发剂。当用紫外线照射α-羟基苯甲酮分子时,羟基与脂肪族α-碳之间的σ键断裂。例如,如下图所示,常见的1173光引发剂2-羟基-2-甲基苯乙酮在裂解后会生成苯甲酰基和2-羟基-2-丙基。这两个自由基都具有高反应活性,并且可以引发聚合反应。因此,在理想的100%转化率下,所有光引发剂都可以反应到聚合物网络中。

  II型光引发剂的主要代表是二苯甲酮和噻吨酮衍生物。以二苯甲酮为例,在紫外线照射下,分子被激活并保持三重态。在共引发剂(例如胺)的存在下,电子从共引发剂转移到二苯甲酮,然后酸性质子转移形成氨基和羟基。产生的α-氨基烷基自由基的活性足以引发自由基聚合反应。羟基自由基是相对稳定的并且不会引发聚合,并且更可能发生重组反应或氢提取反应。

   即使发生完全转化,II型光引发剂仍将留下可能迁移的相对较小的分子。

   但是,LED EV设备的实际UV固化反应与理想状态仍有很大差异,也就是说,必须考虑其他一些反应。换句话说,在实际应用中,必须有一些未反应的光引发剂残基。在I型光引发剂中,它可能是由II型光引发剂中的直接重组反应或三重态物质的劣化引起的。 I型光引发剂的另一种可能性是残余自由基的重组。或用氢气萃取反应。

   为了减少迁移,必须固定光引发剂。一种方法是增加光引发剂的分子量。已经证明,当分子量小于300时,扩散系数将增加,而当分子量大于1000时,迁移率将被认为很小。因此,根据欧洲食品安全局的相关规定,只有低分子量的未知物质才能被认为是有毒的。对于I型光引发剂,可以有多种低聚物型光引发剂,并在其上引入一个以上的光敏部分,从而大大增加了其参与反应的可能性。然而,低聚物型光引发剂的不利缺点是其粘度将更高,导致最终制剂的粘度更高。结果,制剂的调节窗口将变窄。如果使用单体降低粘度,则由于使用的低粘度单体的官能度低,将引入新的迁移因子。

  对于II型光引发剂,减少对粘度的负面影响并同时减少迁移的可能性的一种方法是降低分子量,并将光引发剂直接引入系统材料中。

  凹版UV设备的方案建议:就添加剂而言,如果添加剂本身是非反应性的,则存在迁移的风险。幸运的是,大多数添加剂制造商现在都可以提供反应性添加剂,以有效避免添加剂迁移。

   除了配制产品本身以外,其他因素(包括固化条件和产品使用环境)也可能引起食品安全问题。因此,整个价值链的每个环节都需要关注这个问题,以有效避免食品包装中物质迁移所引起的食品安全问题。


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