光引發劑（英文名：Photoinitiator，PI），別名光敏劑或光固化劑，是一類能在紫外光區（250~420nm）或可見光區（400~800nm）通過吸收一定波長的能量引發單體聚合固化的化合物。也是能吸收輻射，經光化學變化能產生具有引發聚合能力的活性中間體的分子。同時它還是光固化體系的關鍵組分，它關系到配方體系在光輻照時，低聚物及稀釋劑能否迅速由液態轉變為固態，即交聯固化。
光引發劑在引發預聚物和單體聚合反應時，自身成為聚合物結構上的一部分固化成膜，有一部分不參與固化成膜。光引發劑分類繁多，按物理形態，光引發劑可分為液態和固態；按活性源產生的機理不同，可分為單分子作用機理與雙分子作用機理；按對光的吸收，可分為紫外光與可見光光引發劑；按應用領域，可分為涂料和油墨等；按光解機理，可分為自由基型和陽離子型。
自由基型光引發劑是應用最廣泛的光引發劑，可分為裂解型和奪氫型兩類。裂解型光引發劑的結構多以芳基烷基酮類化合物為主，除使用了光敏劑外，光化學過程大多為單分子機理。奪氫型光引發劑一般以芳香酮結構為主，還包括某些稠環化合物，它們具有一定吸光性能，而與之匹配的助引發劑，即氫供體，本身在常用長波紫外光范圍內無吸收。光引發劑發展方向的重點是混雜型、可見光型、水基型、大分子型等，以及采用雙重固化方式。
定義
光引發劑的定義是能吸收輻射能，經過化學變化產生具有引發聚合能力的活性中間體的分子。光引發劑不參與固化，因此光引發劑濃度較低，其用量要求引發劑必須在其本身或其光化學產物不會對固化后聚合物的化學和物理性能產生不良影響。通常用二苯甲酮類。
作用原理
在UV光激發下，光引發劑被激活分解形成自由基，分解反應為一級反應：，（1）式中，代表光引發劑分子；代表初級自由基；代表光引發劑分解速率常數。根據式（1），光引發劑分解反應動力學方程為：，（2）式中，為分解速率[摩爾/（L·s）]，為光引發劑在時間時的濃度（mol/L），是時間（s）。對式（2）兩邊積分，得，，（3）式中，和分別為及時引發劑的濃度，mol/L；為光引發劑殘留分率（%）。式（3）表達了光引發劑濃度與在光照后時間t的定量關系，利用式（3）可以求得：
①光引發劑分解速率常數
以和作圖，得到直線的斜率即為
②光引發劑半衰期
光引發劑半衰期（，initiator half-life）是指引發劑分解至起始濃度的一半時所需的時間。根據式（3），可以求得：，（4）
③光引發劑理論投料量
在已知光引發劑理論耗量（）的情況下，利用式（3）和式（4），可以求得消化分率為：，最后可以推導出理論投料量。
相關分類
光引發劑吸收紫外光后能產生自由基從而引發活性基團發生聚合反應，光引發劑種類繁多，按物理形態，可分為液態和固態；按活性源產生的機理不同，可分為單分子作用機理與雙分子作用機理；按對光的吸收，可分為紫外光與可見光光引發劑，目前光固化技術主要為紫外光固化，可見光引發劑因其對目光及通常照明光源的敏感性，使用時受到一定限制，且配方的反應穩定性也是一個尚待解決的問題：按光引發劑使用溫度，可分為四類；按應用領域，可分為涂料和油墨等：按光解機理，可分為自由基型和陽離子型。目前出現了大分子光引發劑、大分子助引發劑、自由基-陽離子混雜型光引發劑以及水基光引發劑等新型光引發劑。
陽離子型光引發劑
陽離子型光引發劑的引發機理與過程為：紫外光的照射使陽離子型光引發劑生成路易斯酸或者質子酸，進而形成陽離子活性中心預聚物和活性稀釋劑在活性中心作用下發生反應。相對于自由基型光引發體系陽離子型光引發體系有以下特點：受氧阻聚的影響小，但對于水汽、堿類等物質比較敏感，容易導致阻聚；陽離子光敏樹脂大都含有環氧基團，固化時體積收縮小，易控制；陽離子光固化速度較慢，對光固化環境的溫度依賴性較大，打印時紫外光掃描速度過快易導致制件性能下降；由于帶正電荷的基團不會發生偶合作用而消失，所以陽離子型光引發劑產生的活性中間體很穩定，可以長時間存在即使紫外光掃描過后，仍然能夠發生反應交聯固化。目前常用的陽離子型光引發劑主要有芳基重氨鹽、雙十二十二烷基苯碘鹽、硫酚基型三苯基硫鹽、芳香茂鐵鹽等。
自由基型光引發劑
自由基型光引發劑在紫外光的作用下產生活性自由基，接著活性自由基引發預聚物和反應性稀釋劑發生反應，單體和預聚物的雙鍵不斷以連鎖反應機理迅速聚合加成固化。自由基光引發體系優點有固化速度快、成本低、體系黏度小等。其缺點也是很明顯的，如受表面氧的干擾，制件精度有所降低：反應后產生的應力變形大；主要引發雙鍵聚合反應，固化時體積收縮率較大，成型制件翹曲變形大等。裂解型自由基光引發劑，通常也稱為PI型光引發劑。這類光引發劑的主要原理是光引發劑分子吸收紫外光光能發生能級躍遷產生激發態，其激發態處于不穩定狀態，其中較弱的鍵發生裂解，生成初級活性自由基，從而引發光敏樹脂聚合交聯。裂解型自由基光引發劑大多是芳基烷基酮類化合物。
奪氫型自由基光引發劑，通常也稱為PⅡ型光引發劑。這類光引發劑吸收光能后，經系間竄越至三線激發態，進而從活性稀釋劑、預聚物分子上奪取氫原子，使其成為活性自由基引發光敏樹脂聚合。不同于裂解型自由基光引發劑的是，奪氫型自由基光引發劑需要助引發劑進行配合，光固化才能達到好的效果助引發劑一般為脂肪族叔胺、乙醇類叔胺、叔胺型苯甲酸酯等叔胺類化合物。奪氫型自由基光引發劑都是雜環化合物芳酮類或二苯甲酮類化合物。
自由基-陽離子混雜型光引發劑
混雜型光引發劑是既含有能引發自由基聚合反應，又含有能引發陽離子聚合反應的一類引發劑。由于自由基光引發體系具有收縮大、翹曲變形大、受氧干擾嚴重、固化速度快等特點，陽離子光引發體系具有誘導期長、體積收縮小、受氧阻聚小等特點，因而開發了混雜型光引發劑。這類光引發劑結合了自由基型光引發劑與陽離子型光引發劑的特點，使兩者相互補充獲得更加穩定可靠的引發體系。如果以混雜型光引發劑引發光敏樹脂體系發生反應，整個體系還有可能形成互穿網絡的結構，從而可改善制件的力學性能。IGM公司與北京英力科技發展公司共同合作研發的含自由基和陽離子雙引發基團的混雜型光引發劑Omnicat550和Omnicat 650。
其他種類的光引發劑
除了上述三種常用的光引發劑外，也有一些其他類型的光引發劑。例如：為了改善小分子光引發劑的相容性、遷移性、氣味等缺點的大分子光引發劑；用水代替活性稀釋劑來調節沒藥樹黏度，應用在此體系的水基光引發劑；可以運用可見光作為能量來源，在可見光的波段內引發聚合的可見光引發劑等。
性能特點
自由基型光引發劑
此類光引發劑是應用最廣泛的光引發劑，可分為裂解型（NorrishI型）和奪氫型（NorrishⅡ型）兩類。
裂解型光引發劑
所謂裂解型光引發劑是指引發劑分子吸收光能后躍遷至激發單線態，經系間竄質到激發三線態。在其激發單線態或三線態時分子結構呈不穩定狀態，其中的弱鍵會發生均裂，產生初級活性自由基，從而對乙烯基類單體進行引發聚合。此類光引發劑的結構多以芳基烷基酮類化合物為主，除使用了光敏劑外，光化學過程大多為單分子機理。裂解型自由基光引發劑多以芳基烷基酮衍生物為主，比較有代表性的包括安息香縮合衍生物、苯偶酰縮酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、a一羥十二烷基苯酮、a-胺烷基苯酮、酰基膦氫化物、酯化肟酮化合物、芳基過氧酯化合物、鹵代甲基芳酮、有機含硫化合物、苯甲酰甲酸酯等。
奪氫型光引發劑
奪氫型光引發劑一般以芳香酮結構為主，還包括某些稠環化合物，它們具有一定吸光性能，而與之匹配的助引發劑，即氫供體，本身在常用長波紫外光范圍內無吸收。奪氫型光引發劑吸收光能，在激發態與助引發劑發生雙分子作用，產生活性自由基。具有代表性的奪氫型光引發劑包括二苯甲酮、硫雜蔥酮及其衍生物、蒽醌、活性胺等。
陽離子型光引發劑
陽離子光引發劑以陽離子引發聚合為基礎，是另一類非常重要的光引發劑，它的基本作用特點是光活化使分子到激發態，分子發生系列分解反應，最終產生超強質子酸（也叫布朗斯特酸或路易斯酸）。質子酸和路易斯酸都是引發陽離子聚合的活性源，酸的強弱是陽離子聚合能否引發并進行下去的關鍵，適用于陽離子光聚合的單體主要有環氧化合物、乙烯基醚，其次還有內酯、縮醛、環醚等。
和自由基光聚合引發劑相比較，陽離子光聚合引發劑具有如下特點：
①陽離子引發劑在光激活下產生的質子酸或路易斯酸活性源在化學上比引發劑更穩定，保持活性時間更長。
②陽離子聚合通常要求在低溫、碘化鈉情況下進行，條件比自由基光聚合更苛刻。
③在光聚合源切斷后，自由基引發劑光聚合速率迅速下降，光聚合幾乎停止，而陽離子引發劑光聚合速率并沒有迅速降低，而是繼續以較快速率增長，通過后期暗反應最終也能達到較為完全的聚合轉化，換句話說，只要初期接受光輻照，后期暗聚合照樣順利進行。
④自由基光聚合對分子氧特別感，容易發生氧阻聚，對水、胺堿等親核試劑不敏感：陽離子光聚合則不存在氧阻聚問題，但水汽、胺堿等親核物質將會與陽離子活性中心穩定結合，導致阻聚。
⑤陽離子光聚合完成后，涂層中仍可能殘存有質子酸，這對涂料本身和底材都有長期危害。
陽離子光引發劑具有引發效率高，不受氣阻聚，固化反應不易終止，適于色漆和厚膜的固化等優點，但是價格較貴，所以目前陽離子光引發劑的市場份額較小，但仍是一類大有前途的光引發體系。
選用原則
①可用性。是否商品化?盡可選用商品化產品。
②成本。從作用和用量綜合考慮。
③毒性。毒性和勞動保護，食品包裝印刷用選擇上更為慎重。
④速度。表干和全固化速度及涂層厚度的關系。
⑤顏色。是否有顏色，UV光下是否泛黃。
⑥穩定性。配制成感光材料后的貯存穩定期。
⑦氣味。和毒性一樣，在勞動保護、包裝材料上使用是十分敏感的問題，尤其是用于食品、化妝品的包裝。
發展方向
光引發劑的發展方向的重點是混雜型、可見光型、水基型、大分子型等，以及采用雙重固化方式。
自由基-陽離子混雜光引發劑
自由基研發體系固化速度快，但收縮較大，而陽離子光固化時體積收縮小、黏接力強，固化過程不被氧氣阻聚，反應不易終止““后固化"能力強，適于厚膜的光固化，但固化速度慢綜合二者的優點，將自由基與陽離子光引發劑配成混雜體系，使自由基聚合游客發生陽離子聚合，可以揚長避短，具有協同效應。兩種以上的光引發劑配伍使用，更能獲得令人滿意的效果。
可見光引發劑
氟化二苯基鈦茂（Irgacure 784）和雙（五氣苯基）鈦茂具有突出的光引發活性、儲存穩定性和低毒性，其吸收波長已延伸至500nm，在可見光區有較大的吸收作用，對于丙烯酸酯的可見光引發聚合固化特別有效。又因鈦茂光照下的光漂白效應，膠變黃指數小，且深度固化好，利于厚膜的徹底固化。氟化二苯基鈦茂光引發劑活性高，在丙烯酸酯體系中，0.2%用量的光引發效率比2%Irgacure651高2~6倍。
水性光引發劑（WSP）
在普通光引發劑中引入銨鹽或磺酸鹽官能團，使之與水相溶，制成水性光引發劑，主要類型為芳酮類，包括二苯酮衍生物、硫雜蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物等。
大分子光引發劑
將普通的光引發劑引入大分子鏈上，便成為大分子光引發劑，其與沒藥樹相容性好，固化后不遷移、不易揮發，減小了氣味。大分子光引發劑可分為側鏈裂解型，主鏈裂解型、側鏈奪氫型和主鏈奪氫型4類，側鏈裂解型大分子光引發劑是已有類別中較為成功的一類。光引發劑的大分子化一方面可以在分子鏈上引人多個引發劑單元，光輻照射時在一個大分子內有多個自由基，可以提高局部自由基濃度，有效抑制氧阻聚，有利于加速聚合。此外，它可以克服由于低分子引發劑不能完全消耗而產生的涂層老化、發黃等現象，但同時存在大分子內活性自由基相互耦合終止的概率也會增加的缺陷，其作用機理與小分子母體沒有本質區別。另一方面也可以在常規小分子光引發劑上引人可聚合基團，即得可聚合光引發劑I，使其在光固化中使引發劑大分子化，但是這類光引發劑在光學性能方面與母體化合物差別不大，且合成成本較高，一般只在一些特殊場合使用，例如合成特定結構的官能化共聚物等。
雙重固化
雙重固化即是光固化與其他固化方式的結合，相得益彰，優勢凸顯，具有低溫快速固化性、出色的穩定性，可避免分離未固化，得到力學性能優良和尺寸穩定的固化物。發展光固化與其他固化方式共用的雙重固化體系，對于克服光固化膠黏劑的弱點卓有成效，擴大了應用范圍，提高了競爭能力，其他固化方式有熱固化、濕氣固化、氧化固化、厭氧固化等。
參考資料 >
光引發劑.中國百科網.2026-01-05