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光固化配方产品如何满足食品包装的应用

发布日期:2019-04-22 编辑:立丹源小编 点击:

       食品安全问题一直是人们长期关注的问题,而食品包装中,现在越来越多地用到光固化产品。因此如何使得光固化配方产品能够符合各种食品包装的应用,也就一直是从业者非常关心的问题。


       光固化配方产品是通过紫外光的照射,将原来是液态的产品通过化学反应转换为固态,用于食品包装的光油和油墨也不例外。光固化产品配方产品通常是由齐聚体(树脂)、活性单体、光引发剂、颜填料和助剂组成的,在这些组分中,任何不能被化学反应固化到后的高分子网络中的液体产品,都存在潜在的迁移可能性。


       光引发剂可以分为两种类型,一种是自身发生裂解直接产生自由基的I型光引发剂,另外一种是需要使用助引发剂或增效剂的II型光引发剂。

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       苯酮类衍生物衍生物,特别是α–羟基和α–氨基的苯酮,以及氧化酰基膦是常用的I型光引发剂。当一个α–羟基苯酮分子被UV光照射时,其在羰基和脂肪α–碳之间的σ键会发生断裂。比如常见的1173光引发剂2-羟基-2-甲基苯丙酮,裂解之后就会产生一个苯甲酰基自由基和2-羟基-2-丙基自由基,如下图所示。这两种自由基都具有高的反应活性,可以引发聚合反应。因此,在理想的100%转换情况下,所有的光引发剂都可以被反应到高分子网络中。


       II型的光引发剂的主要代表则是二苯甲酮,以及噻吨酮类衍生物。以二苯甲酮为例,在UV光照射情况下,分子被激活并保持在三线态。在助引发剂(比如胺)存在的情况下,电子从助引发剂转移到二苯甲酮,接下来酸性质子转移而形成氨基自由基和羰游基自由基。所产生的α–氨基烷基自由基的活性足以引发自由基聚合反应。而羰游基自由基则相对稳定,并不引发聚合,而更可能发生重组反应或者氢提取反应。


       即使发生完全转换,II型光引发剂仍然会留有可能会发生迁移的相对来说分子量较小的分子。


       但在led uv设备实际的UV固化反应要和理想状态差别还是很大,也就是说,其他的一些反应一定需要被考虑进去。换句话说,实际应用中,一定有部分未反应的光引发剂的残留物。在I型的光引发剂中,可能是因为直接的重组反应,或者II型光引发剂中的三线态物质的衰退而导致。对于I型光引发剂的另外一种可能是残留自由基的重组或氢提取反应。


       为了降低迁移,一定要将光引发剂固定下来。一种方法是增加光引发剂的分子量。已被证明当分子量小于300的时候,扩散系数会大大增加,而当分子量大于1,000时,迁移将被认为是很小。因此根据欧洲食品安全局的相关规定,只有低分子量的物质才有可能被视为有毒的。


       对于I型的光引发剂,可以有多种齐聚体型的光引发剂,上面引入多于一个光敏的部分,从而大大增加其参与反应的可能性。不过齐聚体型的光引发剂的一个负面缺点是,其粘度会比较高从而导致终配方的粘度较高,结果是使得配方的调整窗口变窄。如果使用单体来降低粘度的话,又会因为所使用的低粘度单体的官能度较低而带来新的迁移因素。


       对于II型的光引发剂,一种减少对粘度的负面影响,而同时降低迁移可能性的方法是,降低分子量并将光引发剂直接引入到体系物质中。这可以通过如图6所示的,将丙烯酸酯官能团引入到光引发剂的分子结构中来达到,这里所使用的例子是HBEOAc。


       奥门金沙手机娱乐网址场景建议:在助剂方面,如果助剂本身是非反应型的,那么都会存在迁移的风险。不过幸运的是,现在大多数助剂生产商都可以提供反应型的助剂,从而有效地避免助剂的迁移问题。


       除了配方产品本身以外,其他因素包括固化条件、产品的使用环境等,都可能会对食品安全造成问题。因此需要整个价值链中的每个环节都注重这个问题,才能有效地避免食品包装中物质迁移导致的食品安全问题。


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